Распад арахидоновой кислоты: Арахидоновая кислота и ее производные, их роль в обмене веществ.

§ 5. Триацилглицерины и жирные кислоты

§ 5. ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНЫ И ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ

Триацилглицерины – самые распространенные липиды в природе. Их принято делить на жиры и масла. Жиры при комнатной температуре находятся в твердом состоянии. При нагревании они плавятся и переходят в жидкое состояние. Масла же при комнатной температуре имеют жидкую консистенцию. Жиры и масла не растворяются в воде. При интенсивном перемешивании с водой они образуют эмульсии.

В современных развитых странах на долю жиров в рационе питания людей приходится до 45 % суммарного потребления энергии. Столь большая доля жиров при ограниченном движении нежелательна. Причиной многих все шире распространяющихся болезней, в первую очередь болезней сердечно-сосудистой системы, является избыточное  содержание жиров в пище. В то же время во многих развивающихся странах, наоборот, жиров в пище недостаточно, в суммарном потреблении энергии на их долю  приходится не более 10 %.

Триацилглицерины играют важную роль в организме животного или растения.

Так, например, на долю триацилглицеринов в человеческом организме приходится около 10 % массы тела (рис 4).

Рис. 4. Химический состав человеческого тела.

Жиры являются наиболее эффективным средством запасания энергии, так как обладают особыми преимуществами перед другими соединениями. Они не растворяются в воде, поэтому не меняют существенно физико-химические свойства цитоплазмы; кроме того, они химически инертны. И самое главное, их энергоемкость значительно выше энергоемкости других веществ, например, углеводов и белков.  Ограниченное количество энергии может запасаться и в виде углеводов (гликоген), но основная избыточная энергия, поступающая в организм, запасается главным образом  в виде жиров. Практически все пищевые продукты содержат жиры, хотя их содержание колеблется в широких пределах (табл. 1).

Таблица 1

Среднее содержание жиров в некоторых пищевых продукта

. 

Пищевой продукт	Масса жира в 100 гпищевого продукта, г	Пищевой продукт	Масса жира в 100 гпищевого продукта, г
Молоко                                       Сыр                                         Яйца                                          Цыплята                                     Сливочное масло	3,8 25 – 45 10,9 17,7 82,0	Подсолнечное масло                        Картофель                                        Жареный арахис                             Белый хлеб	99,9 0 49,0 1,7

Триацилглицерины

Триацилглицерины (жиры и жирные масла природного происхождения) представляют собой сложные эфиры, образованные глицерином и жирными кислотами. Жирные кислоты – это общее название одноосновных алифитических карбоновых кислот RCOOH. При гидролизе триацилглицеринов образуются глицерин и жирные кислоты:

В состав триацилглицерина могут входить остатки как одной и той же кислоты – такие жиры называются простыми, – так  и разных (смешанные жиры). Жирные кислоты в зависимости от строения радикала можно подразделить на насыщенные, ненасыщенные, а также разветвленные

и циклические.

Насыщенные жирные кислоты имеют общую формулу CH₃(CH₂)_nCOOH, в которой n может изменяться от 2 до 20 и несколько выше. В качестве примера короткоцепочечной кислоты можно привести масляную кислоту CH₃(CH₂)₂COOH, которая содержится в молочном жире и сливочном масле. Примерами длинноцепочечных кислот являются пальмитиновая CH₃(CH₂)₁₄COOH и стеариновая CH₃(CH₂)₁₆COOH. Они входят в состав триацилглицеринов почти  всех жиров и масел животного и растительного происхождения.

Ненасыщенные жирные кислоты содержат одну или несколько двойных связей в алифитической цепи, которая тоже может быть короткой либо длинной. Одной из наиболее распространенных кислот в живой природе является олеиновая кислота. Она содержится в оливковом масле, от которого и произошло ее название, а также в свином жире CH

3(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COOH. Двойная связь в олеиновой кислоте имеет цис-конфигурацию. В природе встречаются  жирные кислоты и с большим числом двойных связей, например, линолевая (две двойные связи), линоленовая (три двойные связи), арахидоновая (четыре двойные связи).

Триацилглицерины, в состав которых входят жирные кислоты с короткими цепями либо с высокой степенью ненасыщенности, как правило, имеют более низкие температуры плавления. Поэтому при комнатной температуре они находятся в виде масел. Это свойственно триацилглицеринам растительного происхождения, которые содержат большую долю ненасыщенных кислот. В отличие от этого животные жиры характеризуются высоким содержанием насыщенных жирных кислот и являются, как правило, твердыми. В этом можно убедиться, сравнивая состав оливкового масла (растительное масло) и сливочного масла (животный жир) (табл.2).

Таблица 2.

Распределение жирных кислот в оливковом и сливочном маслах

Тип жирной кислоты	Число атомов углерода	Содержание жирной кислоты, %
		в оливковом масле	в сливочном масле
Насыщенные	4 6 – 10 12 14 16 18	— — — следы 10 2	4 5 5 12 27 10
Итого                                        12                                        61
Ненасыщенные	16 18	— 84	5 28
Итого                                         84                                        33

Интересно знать! В клетках теплокровных животных содержание ненасыщенных жирных кислот ниже, чем в клетках хладнокровных животных.

Маргарин представляет собой заменитель сливочного масла. Получают его гидрированием растительных масел над никелевым катализатором. Двойные связи, находящиеся в остатках ненасыщенных кислот, присоединяют водород. В результате ненасыщенные жирные кислоты превращаются в насыщенные. Меняя степень гидрирования, можно получать твердые и мягкие маргарины. Дополнительно в маргарин добавляют жирорастворимые витамины, а также специальные вещества, придающие маргарину цвет, запах, устойчивость.

Разветвленные и циклические жирные кислоты встречаются в природе редко. Примером циклических жирных кислот является хаульмугровая кислота, а разветвленных – туберкулостеариновая кислота:

Мыла

Мыла представляют собой натриевые или калиевые соли длинноцепочечных жирных кислот. Они образуются при кипячении животного сала или растительного масла с гидроксидом натрия или калия. 

Этот процесс получил название омыления. Калиевое мыло является более мягким, часто жидким, по сравнению с натриевым.

Очищающее действие мыла обусловлено тем, что анионы мыла обладают сродством, как к жирным загрязнителям, так и воде. Анионная карбоксильная группа обладает сродством к воде, с молекулами которой она образует водородные связи, т.е. она гидрофильна. Углеводородная цепь за счет гидрофобных взаимодействий обладает сродством к жирным загрязнителям. Гидрофобный хвост молекулы мыла растворяется в капле грязи, оставляя на поверхности гидрофильную головку. Поверхность капли грязи начинает активно взаимодействовать с водой и в конечном итоге отрывается от волокна и переходит в водную фазу (рис 5).

Рис.5.  Моющее действие мыла: 1 – углеводородные цепи анионов мыла растворяются в жирной грязи, 2 – микрокапелька грязи (мицелла), взвешенная в воде

Взаимодействуя с ионами кальция, которые содержатся в жесткой воде, мыла образуют нерастворимые в воде кальциевые соли: 

В результате мыло выпадает в виде хлопьев и расходуется бесполезно.

В последние десятилетия широкое распространение получили синтетические моющие средства. В их молекулах часто вместо   карбоксильной    группы    находится    сульфогруппа R-SO₃Na. Кальциевые соли сульфокислот растворимы в воде.

Интересно знать! Природные жирные кислоты имеют, как правило, неразветвленную цепь с четным числом атомов углерода. Синтетические моющие средства содержат  разветвленные цепи, которые с большим трудом расщепляются бактериями. Это приводит к значительным загрязнениям природных водоемов, куда в конечном итоге попадают бытовые стоки. Другой проблемой стиральных порошков являлось до недавнего времени большое содержание в них (до 30 %) неорганических фосфатов. Фосфаты являются хорошей питательной средой для определенных водорослей. Поэтому попадание большого количества фосфатов в водоемы вызывает бурный рост этих водорослей, интенсивно поглощающих кислород, растворенный в воде. При недостатке кислорода происходит массовая гибель водных растений и животных с последующим их разложением.

В итоге водоем заболачивается.

 

Прогоркание жиров

    Жиры при хранении под действием света и кислорода приобретают неприятный запах и вкус. Этот процесс называется прогорканием. В результате его происходит окисление жиров. Легче всего окисляются  непредельные жирные кислоты:

Образующиеся продукты обладают неприятным запахом и вкусом. Для предотвращения прогоркания жиры следует хранить в темноте без доступа кислорода и при низкой температуре.

 

Распад и синтез жиров в организме

Переваривание жиров начинается в желудке и продолжается в кишечнике. Для этого процесса необходимы желчные кислоты, при их участии происходит эмульгирование жиров. Эмульгированные жиры расщепляются липазами. Гидролиз жиров протекает в несколько стадий:

1 стадия

 

2 стадия

 

3 стадия

Гидролиз триацилглицеринов в первой и второй стадиях протекает быстро, а гидролиз моноацилглицеринов идет медленнее. В результате гидролиза образуется смесь, содержащая жирные кислоты, моно-, ди-, триацилглицерины, которые и всасываются эпителиальными клетками кишечника. В этих клетках происходит ресинтез липидов, которые затем поступают в другие ткани, где они откладываются в запас или подвергаются окислению. В результате окисления жиров образуется вода и оксид углерода (IV), а освободившаяся энергия накапливается в виде АТФ. При окислении1 гжира выделяется 39 кДж энергии.

Диагностика важнейших генетических заболеваний, связанных с нарушениями обмена веществ, в диагностическом центре «МедиСкан» в Домодедово

В последние десятилетия научный прогресс в области клинической и молекулярной генетики, биохимии позволил выявить обширную группу «новых» болезней детского возраста, связанных с нарушением обмена веществ. Патологии обмена веществ у взрослых и детей могут быть обусловлены наследственными дефектами обмена нуклеиновых кислот, врожденной недостаточностью ферментов, отвечающих за синтез и распад аминокислот, нарушениями обмена органических кислот, дефицитом жирных кислот и др.

Клинический диагноз врожденных нарушений обмена веществ может представлять определенные трудности, поскольку у этих болезней нет характерных специфических симптомов. В лаборатории «Диалаб» Вам предложат основной спектр исследований для выявления нарушений обмена веществ, вызванных различными причинами. С помощью современных методов исследования — газовой и жидкостной хроматографии, тандемной масс-спектрометрии мы сможем диагностировать генетические заболевания, относящиеся к различным классам нарушений обмена веществ. Методом тандемной масс-спектрометрии в одном анализе в микроколичествах крови мы можем определить концентрации нескольких сотен соединений! Количественное определение этих веществ позволит исключить несколько десятков наследственных заболеваний.

Диагностика нарушений обмена пуринов и пиримидинов

Пуриновые и пиримидиновые основания являются фрагментами нуклеиновых кислот, участвуют в кодировании и передаче наследственной информации. Производные пуринов и пиримидинов входят в состав многих биологически активных веществ — алкалоидов, коферментов, витамина B1 и др.

Наследственные дефекты обмена пуринов и пиримидинов встречаются редко и обусловлены врожденной недостаточностью ферментов. При патологии обмена нуклеотидов в первые же месяцы жизни у ребенка отмечается задержка развития двигательных навыков, а также непроизвольные движения мышц, повышенный тонус мышц стоп, спазмы конечностей; болезнь сопровождается олигофренией.

Ранняя диагностика наследственной патологии обмена нуклеотидов проводится в лаборатории «Диалаб». Мы выявляем нарушения обмена пуринов, пиримидинов и других фрагментов нуклеиновых кислот (22 показателя!) высокоточными методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии.

Диагностика нарушений обмена органических и аминокислот

Наследственные нарушения обмена аминокислот (первичная аминоацидопатия) — это большая группа врожденных заболеваний, в основе которых лежит генетически обусловленное нарушение синтеза различных ферментов. В настоящее время известно более 70 врожденных аминоацидопатий. Как правило, эти нарушения называют по веществу, накапливающемуся в наибольших концентрациях в крови (-емии) или моче (-урии). К наиболее распространенным нарушениям обмена аминокислот относятся: фенилкетонурия, алкаптонурия, цитруллинемия, гистидинемия, тирозинемия, глицинемия, цистиноз, охроноз, гипервалинемия, цитруллинурия и др.

Эти заболевания отличаются резким нарушением развития детей, тяжестью течения и в совокупности занимают существенное место среди причин инвалидности и смертности детского возраста. Трудности выявления отдельных болезней связаны с полиморфизмом клинической картины, отсутствием ярко выраженных проявлений, необходимостью использования с целью диагностики специальных методов исследования, а также недостаточной осведомленностью педиатров о большинстве редких форм наследственных нарушений обмена веществ. Своевременное же распознавание этих нарушений хорошо исправляется соответствующей диетой, не приводя к патологии.

Любой тип аминоацидопатий можно выявить в лаборатории «Диалаб». У нас проводится диагностика нарушений обмена 19 различных аминокислот!

Помимо аминоацидопатий, в лаборатории «Диалаб» диагностируют важнейшие патологии обмена неаминных органических кислот. Ряд заболеваний, рассматриваемых ранее как аминоацидопатии, в настоящее время относят к группе генетических заболеваний, связанных с нарушением обмена органических кислот (органические ацидемии). Большинство органических ацидемий — это результат врожденного дефекта активности фермента, отвечающего за расщепление аминокислот. Таким образом, при многих состояниях в моче определяется избыток неаминных органических кислот, а не самих аминокислот, как в случае аминоацидопатии. Избыток нерасщепленных веществ может быть токсичным для мозга, печени, почек, поджелудочной железы, сетчатки и других органов. Органические ацидемии во многом имеют сходную клинику. К классическим патологиям относят болезнь «кленового сиропа» или лейциноз, пропионовую, метилмалоновую, изовалериановую ацидемии и много других.

У новорожденных клиника нарушения обмена органических кислот проявляется либо с рождения, или в течение первых нескольких дней жизни. Обычно первым проявлением бывает токсическая энцефалопатия, клиническая картина которой включает неврологические симптомы, снижение аппетита, рвоту. У старших детей или подростков различные формы органических ацидемий могут проявляться потерей интеллектуальной функции или другой неврологической или психиатрической симптоматикой.

Обследованию на первичную аминоацидопатию и/или органическую ацидемию в первую очередь подлежат дети, имеющие в своем анамнезе следующие симптомы:

• Сходные случаи заболевания в семье.
• Случаи внезапной смерти ребенка в раннем возрасте в семье.
• Резкое ухудшение состояния ребенка после кратковременного периода нормального развития.
• Необычный запах.
• Неврологические нарушения.
• Нарушения психомоторного развития ребенка.
• Нарушения со стороны других органов и систем органов (поражение печени, кардиомиопатия, катаракта, ретинопатия).
• Тромбоцитопения, нейтропения, анемия.

Необходимо отметить, что все дети с непонятной и неопределенной общесоматической и неврологической симптоматикой, с отставанием в росте и развитии должны как можно раньше направляться на обследование в клинико-диагностическую лабораторию «Диалаб» на предмет первичной аминоацидопатии и других ферментопатий, так как только вовремя поставленный диагноз может спасти ребенка от необратимых последствий для организма.

В настоящее время применяется метод тандемной масс-спектрометрии для диагностики органических ацидемий. Данный подход может привести к более ранней постановки диагноза у большинства пораженных лиц. При этом важно помнить, что это исследование является скрининговым тестом, и диагноз необходимо подтверждать независимым исследованием органических кислот мочи при помощи высокоэффективной жидкостной и газовой хроматографии. В лаборатории «Диалаб» любым из вышеперечисленных методов, а также другими доступными дополнительными методами, можно провести весь спектр исследований по диагностике генетических заболеваний, связанных с патологией органических и аминокислот.

Патология обмена органических кислот может быть вызвана нарушением транспорта или окисления митохондриальных жирных кислот. Большинство заболеваний данного типа проявляется в раннем детском возрасте, однако некоторые формы нарушенного транспорта жирных кислот отличаются поздним началом. Это патологии прежде всего связанные с системным дефицитом карнитина.

Карнитин — это биологически активное витаминоподобное вещество, основными функциями которого является участие в биоэнергетическом обмене клетки, а именно в жировом обмене. Карнитин связывает и выводит из организма токсичные производные органических кислот. В организме человека основное количество карнитина содержится в мышцах и сердце, что обусловлено высокой активностью липидного обмена в данных тканях. В связи с этим главными органами-«мишенями» при недостаточности карнитина служат скелетные мышцы и миокард, во вторую очередь страдают клетки головного мозга, печень и почки. Основные признаки дефицита карнитина: быстрая утомляемость, сниженная работоспособность, мышечная слабость, гипотония и гипотрофия, отставание физического и психомоторного развития, снижение умственной деятельности, сонливость или раздражительность, нарушение функции сердца и печени, частые инфекционные заболевания. Следствием дефицита карнитина является нарушение энергетического обмена и метаболизма липидов и связанных с ними расстройств других видов обмена веществ. У детей, страдающих расстройствами питания, рахитом, различными гастроинтестинальными заболеваниями и болезнями почек, отмечается нарушение усвоения карнитина и его потеря через желудочно-кишечный тракт и почки. Недостаточность карнитина отмечена у некоторых категорий пациентов, получающих специализированную диетотерапию, ограничивающую прием белковых продуктов, особенно животного происхождения (например, у больных с фенилкетонурией), а также у лиц, придерживающихся вегетарианской диеты.

В клинико-диагностической лаборатории «Диалаб» проводится комплексный анализ свободного карнитина и его форм методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии. Результаты данного анализа позволят пациентам скорректировать диету и предотвратить нарушения обмена веществ, вызванные дефицитом карнитина.

Диагностика нарушений жирового обмена

Многие болезни вызываются дефицитом жирных кислот. Со многими из этих же болезней можно справиться, обеспечив организм незаменимыми жирами, которые отсутствуют в рационе большинства людей.

Среди болезней, вызванных дефицитом жирных кислот, лидирующее место по смертности во всем мире занимают сердечно-сосудистые заболевания. Ежегодно в России от сердечно-сосудистых заболеваний умирают более 1 млн. человек. Недавно завершившиеся по программе ВОЗ сравнительные патоморфологические исследования показали, что в России атеросклероз развивается в более молодом возрасте, протекает более тяжело, вызывая инфаркт миокарда и мозговой инсульт у лиц моложе 50–55 лет. Наиболее существенным фактором риска развития атеросклероза является нарушение липидного обмена. Нарушенный липидный обмен и изменения в системе свертывания крови гиперкоагуляционного характера относятся к основным факторам риска возникновения и прогрессирования атеросклероза и связанной с ним ишемической болезни сердца (ИБС). Гиперлипидемия, дисфункция в системах свертывания крови и фибринолиза взаимосвязаны. Как правило, нарушения отрицательного характера в них происходят параллельно. В плазме крови человека присутствуют 4 основных класса липидов: холестерин и его эфиры, триглицериды, фосфолипиды и жирные кислоты. Роль этих липидов в развитии и прогрессировании атеросклероза в последние 30 лет изучена достаточно хорошо. Среди сердечно-сосудистых заболеваний ведущее место занимают ИБС (51%) и мозговой инсульт (27%) с преимущественным атеросклеротическим поражением коронарных и мозговых артерий.

В лаборатории «Диалаб» можно провести весь комплекс диагностических исследований, который позволит предупредить возникновение и развитие атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний. С помощью стандартного биохимического анализа крови можно выявить изменения показателей липидного обмена, а с помощью коагулограммы и фибринолитических показателей — изменения в системе свертывания крови и фибринолиза. Такой комплексный подход даст возможность скорректировать меры профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний уже на самых ранних этапах болезни.

Более 20 лет назад было высказано предположение, что помимо основных липидов немалую роль в атерогенезе играют и жирные кислоты. Ряд исследователей показали, что существует непосредственная связь между потреблением с пищей жирных кислот и развитием сердечно-сосудистых заболеваний. Было установлено, что патология липидного обмена выражается в избытке насыщенных жирных кислот и недостатке ненасыщенных.

Структурно жирные кислоты подразделяются на насыщенные и ненасыщенные. Ненасыщенные жирные кислоты состоят из 3 семейств: омега-9 (олеиновая кислоты), омега-6 (линолевая, гамма-линоленовая, арахидоновая кислоты) и омега-3 (альфа-линоленовая, эйкозапентаеновая и докозагексаеновая кислоты). Жирные кислоты синтезируются в организме из продуктов распада углеводов и поступают с пищей.

Омега-3 эйкозапентаеновая (ЭПК) и докозагексаеновая (ДГК) кислоты могут синтезироваться в адекватных количествах только в растениях, живущих в холодной воде — водорослях. Для человека основным источником ЭПК и ДКГ являются некоторые виды морских рыб: лосось, скумбрия, сельдь. Однако жареная рыба содержит мало омега-3 жирных кислот. Другая жирная кислота — омега-6 альфа-линоленовая — содержится в некоторых растительных маслах (в частности, льняном и соевом). Незначительное количество альфа-линоленовой кислоты в организме превращается в ЭПК и ДГК.

Ненасыщенные жирные кислоты входят в состав структурных липидов клетки, они важны для формирования структуры мембраны митохондрий и в больших количествах обнаружены в органах размножения. Выполняя структурные функции, ненасыщенные жирные кислоты входят в состав фосфолипидов.

Многочисленные диеты, существующие в настоящее время, создают в организме дефицит жирных кислот, которые служат строительным материалом для выработки эйкозаноидов. Самой сильной способностью образовывать эйкозаноиды обладают жирные кислоты омега-3 (альфа-линоленовая кислота) и омега-6 (линолевая кислота). Эйкозаноиды — это распорядители энергии в организме. Они могут снижать кровяное давление, повышать температуру тела, расширять или сужать просвет бронхов, стимулировать выработку гормонов и многое другое. Их дефицит в организме отчасти является причиной возникновения злокачественных опухолей, болезней сердца, суставов, воспалительных заболеваний и многих других нарушений.

Согласно последним исследованиям секрет хорошего здоровья состоит в поддержании баланса между двумя главными классами жирных кислот- омега-3 и омега-6. Наша самая большая проблема состоит в том, что на протяжении двадцатого столетия мы ели слишком много жиров омега-6 — подсолнечного, кукурузного масла — и практически исключили из своего рациона продукты, богатые жирами омега-3, например, льняное масло и холодноводную рыбу. Чтобы возвратить здоровье, нам нужно сместить равновесие в сторону жиров омега-3.

В настоящее время в поисках средств предупреждения сердечно-сосудистых заболеваний особое внимание уделяется полиненасыщенным незаменимым жирным кислотам — омега-3, которые, как показал анализ наблюдений за состоянием здоровья мужчин в возрасте 40-45 лет являются важнейшим звеном поддержания состава крови, состояния кровеносных сосудов и многих систем организма человека. Было показано, что потребление с пищей омега-3 приводит к достоверному повышению уровня липопротеидов высокой плотности в сыворотке крови. Установлена положительная роль омега-3 в уменьшении гиперлипидемии, в улучшении работы магистральных сонных и позвоночных артерий, питающих сосуды мозга и др. Предполагают, что жирные кислоты омега-3 обладают противовоспалительным эффектом, модулируют образование свободных радикалов и перекисное окисление липидов, имеют антикоагулянтные свойства, способны уменьшать тромбообразование, а также обладают антигипертензивным действием.

Чтобы выявить дефицит основных жирных кислот, а, следовательно, и предупредить возникновение сердечно-сосудистых заболеваний, злокачественных опухолей, болезней суставов и многих других нарушений клинико-диагностическая лаборатория «Диалаб» предлагает комплексный анализ по определению концентрации жирных кислот омега-3, омега-6 и др. в крови. По результатам анализов врач-специалист сможет скорректировать диету пациента и назначить адекватные препараты для профилактики и лечения существующего заболевания.

Kuipers RS, Fokkema MR, Smit EN, van der Meulen J, Boersma ER, Muskiet F.A. Высокое содержание как докозагексаеновой, так и арахидоновой кислот в молоке женщин, потребляющих рыбу из озера Китангири (Танзания): цели для детских смесей, близких к нашей древней диетеПростагландины Leukot Essent Жирные кислоты (апрель 2005 г.)

Метаболит месяца – арахидоновая кислота

• История и эволюция
• Биосинтез и потребление с пищей
• Арахидоновая кислота и клеточные мембраны
• Арахидоновая кислота, эйкозаноиды и воспаление
• Арахидоновая кислота и мозг
• Пищевые добавки с арахидоновой кислотой и спортсмены
• Арахидоновая кислота и COVID-19
• Каталожные номера

 

История и эволюция

1909: выделение Персиваля Хартли из тканей млекопитающих | 1940: определение расположения четырех двойных связей (Martin et al., 2016)

Вопреки названию (происходит от латинского arachis , что означает арахис), арахидоновая кислота не присутствует в больших количествах в арахисе. Эта полиненасыщенная жирная кислота была названа в 1913 году в честь своего насыщенного родственника, арахиновой кислоты, которая обычно содержится в арахисе и других орехах (Martin et al. 2016). Напротив, арахидоновая кислота редко встречается в растениях, но может продуцироваться многими видами животных и микробов (Abedi and Sahari 2014).

Биосинтез и потребление с пищей

Арахидоновая кислота (C20:4, что означает 20 атомов углерода с 4 двойными связями) присутствует в больших количествах в продуктах животного происхождения: мясе, рыбе, молочных продуктах и ​​яйцах (Mann et al. 1995; Табер и др. 1998 год; Абеди и Сахари, 2014 г.). У людей арахидоновая кислота может быть синтезирована за счет удлинения и насыщения линолевой кислоты (C18:2), незаменимой жирной кислоты. Это означает, что недостаток линолевой кислоты может препятствовать процессам, требующим арахидоновой кислоты. Однако расщепление фосфолипидов фосфолипазами, такими как PLA2, также может быть источником арахидоновой кислоты в результате эндогенного метаболизма. В качестве субстратов может использоваться как экзогенная (пищевая), так и эндогенная арахидоновая кислота (Brash 2001).

Арахидоновая кислота и клеточные мембраны

Роль липидов в клеточной организации и передаче сигналов набирает силу, что ставит жирные кислоты и сложные липиды на передний план современных биомедицинских исследований. Как жирная кислота, присутствующая в фосфолипидах, арахидоновая кислота играет важную роль в клеточной структуре. Благодаря своим четырем цис-двойным связям он способствует гибкости клеточных мембран, что необходимо для функционирования клеток, особенно в нервной системе, скелетных мышцах и иммунной системе (Rich 1993; Таллима и Эль Риди, 2018 г.).

Арахидоновая кислота, эйкозаноиды и воспаление

Четыре цис-двойные связи арахидоновой кислоты делают ее особенно склонной к окислению, из которого получают эйкозаноиды. Это семейство молекул включает простагландины, лейкотриены и другие липиды, которые действуют как медиаторы и регуляторы воспаления и заживления ран. Они также способствуют тонусу сосудов, метаболизму липидов, функции эпителиального барьера, боли и многому другому (Dennis and Norris 2015). По этой причине липидомика является популярным методом при исследовании таких процессов, как воспаление и противовоспалительная терапия (Мазалевская и др., 2016). Недавно один из этих эйкозаноидов (12-HETE) был идентифицирован как энтерозин, биоактивная молекула, способная контролировать энтеральную нервную систему (ENS) и вносить вклад в ось кишечник-мозг (Abot et al 2020).

Арахидоновая кислота и мозг

Арахидоновая кислота и другие полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) необходимы для развития, восстановления и поддержания работы мозга, а также для защиты нейронов (Liu et al. 2015). Хотя результаты неубедительны, в исследованиях изучалась роль арахидоновой кислоты и эйкозаноидов при депрессии (Lin et al., 2010; Gopaldas et al., 2019), боковом амиотрофическом склерозе (ALS) (Carter et al., 2020), болезни Альцгеймера (Snowden et al. , 2019). др., 2017; Goozee и др., 2017), болезнь Паркинсона (Willkommen и др., 2018) и биполярное расстройство (Rapoport, 2014). Исследования показывают, что добавки с арахидоновой кислотой также могут оказывать благотворное влияние на когнитивную дисфункцию (Kotani et al., 2006).

Добавки с арахидоновой кислотой и спортсмены

Влияние добавок с арахидоновой кислотой было исследовано в таких различных областях, как неврология, кардиология, гепатология или диетология (Kawashima 2019). Но именно спортсмены, вероятно, представляют самый большой рынок добавок с арахидоновой кислотой. Однако, учитывая роль арахидоновой кислоты в регуляции воспаления, есть опасения по поводу безопасности таких добавок. Дополнение диеты арахидоновой кислотой может помочь увеличить мышечную массу тела, силу верхней части тела и пиковую мощность у тренированных мужчин (De Souza EO et al. 2016). Исследования влияния добавок арахидоновой кислоты на силовые тренировки также показали влияние на профиль скелетных мышц и липидов в крови, а также пиковую мощность без существенной индукции сигналов воспаления (Markworth et al. 2018; Roberts et al. 2007).

Арахидоновая кислота и COVID-19

Недавние метаболические и липидомные исследования воздействия вируса SARS-CoV-2 выявили связь с дисбалансом уровней арахидоновой кислоты и эйкозаноидов (Di Wu et al. 2020; Barberis et al. 2020 ). Арахидоновая кислота была идентифицирована как маркер тяжести заболевания (Barberis et al. 2020), что привело авторов к выводу, что PLA2 может быть потенциальной мишенью для лечения COVID-19. Предполагаемые противовирусные свойства арахидоновой кислоты и родственных метаболитов также привели к их рекомендации в качестве потенциальных терапевтических средств (Shoieb et al. 2020; Das 2020).

 

Вернуться на главную

Решите, какой метаболит будет следующим

 

---

Ссылки

Абеди Э., Сахари М.А.: Источники длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот и оценка их пищевой ценности и функциональные свойства (2014) Пищевая наука и питание | https://doi.org/10.1002/fsn3. 121.

Абот А., Вемель Э., Лоуренс С., Пако А., Поми Н., Карпер Д., Бессак А., Ореа Х.М., Фремез С., Фонтани М., Лукас А., Лесаж Дж., Эверар А., Менье Э., Дитрих Г., Муччиоли Г.Г., Moro C, Cani PD, Knauf C: Идентификация новых энтерозинов с использованием пребиотиков: роль биоактивных липидов и передачи сигналов мю-опиоидных рецепторов у людей и мышей (2020) Gut. | http://dx.doi.org/10.1136/gutjnl-2019-320230

Барберис Э., Тимо С. и др.: Крупномасштабный анализ плазмы выявил новые механизмы и молекулы, связанные с реакцией хозяина на SARS-CoV-2 (2020) Международный журнал молекулярных наук | https://doi.org/10.3390/ijms21228623.

Brash AR: Арахидоновая кислота как биологически активная молекула (2001) Журнал клинических исследований | https://doi.org/10.1172/JCI13210.

Carter GT, McLaughlin RJ et al.: Эндоканнабиноиды и родственные липиды в сыворотке крови пациентов с боковым амиотрофическим склерозом (2020) Мышцы и нервы | https://doi.org/10.1002/mus.27096 .

ООН: Могут ли биоактивные липиды инактивировать коронавирус (COVID-19)? (2020) Архив медицинских исследований | https://doi.org/10.1016/j.arcmed.2020.03.004.

De Souza EO, Lowery RP et al.: Влияние добавок арахидоновой кислоты на острую анаболическую сигнализацию и хроническую функциональную производительность и адаптацию состава тела (2016) PloS one | https://doi.org/10.1371/journal.pone.0155153.

Деннис Э.А., Норрис П.С.: Эйкозаноидный шторм при инфекции и воспалении (2015) Обзоры природы Иммунология | https://doi.org/10.1038/nri3859.

Wu D, Shu T et al.: Метаболические и липидомные изменения плазмы, связанные с COVID-19 (2020) National Science Review | https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa086.

Goozee K, Chatterjee P et al.: Изменения в составе жирных кислот эритроцитов при доклинической болезни Альцгеймера (2017) Научные отчеты | https://doi.org/10.1038/s41598-017-00751-2.

Gopaldas M, Zanderigo F et al.: Связывание переносчика серотонина в мозге, арахидоновая кислота в плазме и тяжесть депрессии: исследование большой депрессии с помощью позитронно-эмиссионной томографии (2019 г. )) Журнал аффективных расстройств | https://doi.org/10.1016/j.jad.2019.07.035.

Кавасима H: Потребление липидов, содержащих арахидоновую кислоту, у взрослых людей: диетические исследования и клинические испытания (2019) Липиды в норме и болезни | https://doi.org/10.1186/s12944-019-1039-y.

Kotani S, Sakaguchi E et al.: Пищевые добавки арахидоновой и докозагексаеновой кислот улучшают когнитивную дисфункцию (2006) Исследования в области неврологии | https://doi.org/10.1016/j.neures.2006.06.010.

Lin PY, Huang SY & Su KP: Метааналитический обзор композиций полиненасыщенных жирных кислот у пациентов с депрессией (2010) Биологическая психиатрия | https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2010.03.018.

Liu JJ, Green P et al.: Пути использования полиненасыщенных жирных кислот: последствия для функции мозга при нейропсихиатрическом здоровье и заболевании (2015) Brain Research | https://doi.org/10.1016/j.brainres.2014.11.059

Mann NJ, Johnson LG et al.: Содержание арахидоновой кислоты в австралийском рационе ниже, чем предполагалось ранее (1995) Журнал питания | https://doi. org/10.1093/jn/125.10.2528.

Markworth JF, Mitchell CJ et al.: Добавка арахидоновой кислоты модулирует липидный профиль крови и скелетных мышц, не влияя на базальное воспаление у мужчин, тренирующихся с отягощениями (2018) Простагландины, лейкотриены и незаменимые жирные кислоты | https://doi.org/10.1016/j.plefa.2017.12.003.

Мартин С.А., Браш А.Р. и др.: Открытие и ранние структурные исследования арахидоновой кислоты (2016) Журнал исследований липидов | https://doi.org/10.1194/jlr.R068072.

Мазалевская Людмила Л.; Лоусон, Джон А .; Ли, Сюаньвэнь; Грант, Грегори; Месарос, Клементина; Гроссер, Тило; Блэр, Ян А .; Риччиотти, Эмануэла; Фитцджеральд, Гаррет А.: Липидомический скрининг широкого спектра комбинаций противовоспалительных препаратов в крови человека (2016 г.) Взгляд JCI | https://doi.org/10.1172/jci.insight.87031.

Rapoport SI: Литий и другие стабилизаторы настроения, эффективные при биполярном расстройстве, нацелены на каскад арахидоновой кислоты в головном мозге крысы (2014) Химическая неврология ACS | https://doi. org/10.1021/cn500058v.

Rich MR: Конформационный анализ арахидоновой и родственных жирных кислот с использованием моделирования молекулярной динамики (1993 г.) Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Molecular Cell Research | https://doi.org/10.1016/0167-4889(93)

-4.

Roberts MD, Iosia M et al.: Влияние добавок арахидоновой кислоты на адаптацию к тренировкам у мужчин, тренирующихся с отягощениями (2007) Журнал Международного общества спортивного питания | https://doi.org/10.1186/1550-2783-4-21.

Shoieb SM, El-Ghiaty MA et al.: Нацеливание на метаболиты, связанные с арахидоновой кислотой, при COVID-19пациенты: потенциальное использование наночастиц с лекарственными средствами (2020 г.) Новые материалы | https://doi.org/10.1007/s42247-020-00136-8.

Сноуден С.Г., Эбшиана А.А. и др.: Связь между метаболизмом жирных кислот в головном мозге и болезнью Альцгеймера, невропатологией и когнитивными характеристиками: нецелевое метаболомическое исследование (2017) Медицина PLoS | https://doi.