Содержание

Липиды — Учебник по Биологии. 9 класс. Задорожный

Учебник по Биологии. 9 класс. Задорожный — Новая программа

Из курса биологии человека вспомните, какие вещества должны поступать в организм с пищей. Почему с едой кроме белков и углеводов в организм должны поступать липиды? Какие функции выполняют липиды в организме человека?

Что такое липиды

Липиды являются группой веществ, которые объединены, главным образом, не по химическому строению, а по физическими свойствам. Все они являются нерастворимыми в воде маслянистыми или жирными веществами. К наиболее распространенным липидам относятся жиры, масла, воски и стероиды.

Термин «жиры» не является синонимом термина «липиды». Так называют только часть веществ из этой группы. Обычно термин «жиры» используют для липидов животного происхождения, которые при комнатной температуре остаются твердыми. Термином «масла» называют липиды растительного происхождения, которые при комнатной температуры остаются жидкими.

Рис. 7.1. Строение молекулы липида

Строение и свойства липидов

Компонентами многих липидов являются многоатомный спирт глицерол (С3Н5(ОН)3) и жирные кислоты (рис. 7.1). Жирные кислоты — это органические вещества, молекулы которых представлены длинными цепочками атомов Карбона (содержат от 4 до 24 атомов), которые соединены с атомами Гидрогена и на одном из концов заканчиваются карбоксильной группой (—СООН). Именно карбоксильная группа и обеспечивает их кислотные свойства.

Жирные кислоты бывают насыщенными (без двойных связей между атомами Карбона) и ненасыщенными (с двойными связями между атомами Карбона) (рис. 7.2). Наличие двойной связи не позволяет молекуле приобретать линейную форму. Это влияет на свойства вещества, например на температуру плавления.

Рис. 7.2. Примеры насыщенной и ненасыщенной жирных кислот

Фосфолипид

Триглицерид

Рис. 7.3. Строение молекул триглицеридов и фосфолипидов

Триглицериды и фосфолипиды

В молекуле спирта глицерола есть три ОН-группы, которые могут взаимодействовать с кислотами. Поэтому к нему могут присоединиться три молекулы жирных кислот (такие соединения называют триглицеридами). Но во многих случаях к молекуле глицерола присоединяются только две молекулы жирных кислот. А третья ОН-группа взаимодействует с молекулой ортофосфатной кислоты (такие соединения называют фосфолипидами) (рис. 7.3).

Различия в строении триглицеридов и фосфолипидов приводят к различию их свойств. Триглицериды плохо взаимодействуют с водой (обладают гидрофобными свойствами). А вот остаток ортофосфатной кислоты в молекулах фосфолипидов с водой взаимодействует хорошо (обладает гидрофильными свойствами). Поэтому молекулы фосфолипидов имеют двоякие свойства. С одной стороны, их молекулы гидрофильные, а с другой — гидрофобные. Именно эта особенность сделала фосфолипиды основой клеточных мембран.

Воски и стероиды

В составе восков и стероидов глицерол отсутствует. Воски являются соединениями жирных кислот с другими спиртами, которые имеют длинные молекулы и только одну ОН-группу. Поэтому в составе молекул каждого из восков есть только одна молекула жирной кислоты и одна молекула спирта.

Стероиды не содержат ни жирных кислот, ни спиртов. Они являются полимерами углеводорода изопрена (С5Н8).

Рис. 7.4. Модель молекулы стероида

Рис. 7.5. Липиды в живых организмах

Биологическая роль липидов

Основными функциями липидов в живых организмах являются структурная, защитная, регуляторная, резервная, пластическая и энергетическая (рис. 7.5.). Структурную функцию выполняют липиды, которые составляют основу клеточных мембран.

Защитную и резервную функции выполняют те структуры организмов, которые накапливают жиры и масла. Гормоны липидного происхождения в организме животных осуществляют регуляторную функцию.

Пластическую функцию выполняют липиды, которые вместе с белками принимают участие в образовании сложных органических веществ — липопротеинов. Важную роль в обмене веществ у животных играют витамины, относящиеся к группе липидов. Например, витамины A, D, Е. Энергетическая функция осуществляется большинством липидов. Во время окисления липидов массой 1 г в клетке образуется 9 ккал (37,68 кДж) энергии, которая потом используется клеткой.

Примеры использования липидoв живыми организмами

Липиды составляют основную массу таких структур живых организмов, как, например, жировая ткань у животных. У китов, например, хорошо развита жировая ткань. У больших китов слой подкожной жировой клетчатки может достигать 50 см в толщину. Такой слой отлично сохраняет тепло, потому что жировая ткань является хорошим теплоизолятором.

Кроме сохранения тепла, жировая ткань предохраняет внутренние органы животных от повреждений вследствие ударов. Липиды являются также хорошим средством получения организмом ресурсов (энергии, органических веществ, воды) на случай их дефицита. Вы уже знаете, что липиды во время окисления выделяют много энергии, а также они являются материалом для синтеза других нужных организму веществ. Кроме того, они являются источником так называемой метаболической воды, которая образуется в процессе их окисления. Во время окисления 100 г липидов образуется 107 г воды. Именно для этого верблюды (рис. 7.6), которые живут в пустынях, запасают в своем организме липиды.

Рис. 7.6. Основным местом запасания липидов в организме верблюдов являются горбы

Рис. 7.7. Липиды в эндосперме семян кокосовой пальмы сначала жидкие (кокосовое молоко), а затем становятся твердыми

Растения тоже часто накапливают липиды. Их много в семенах подсолнечника, горчицы, рапса, какао, кокоса и др. (рис. 7.7). Они являются питательными веществами, обеспечивающими развитие зародыша растений.

Липиды — это большая группа гидрофобных органических веществ, к которым относятся жиры, масла, воски, стероиды и другие соединения. Они являются важными компонентами обмена веществ (витамин А) и основой клеточных мембран (триглицериды). Чрезвычайно важной является регуляторная функция, которую выполняют стероидные гормоны (тестостерон, эстроген).

Проверьте свои знания

1. На какие группы делятся липиды? 2. Какие функции выполняют липиды в организмах растений? 3. На конкретных примерах объясните значение липидов для животных. 4. Какие свойства липидов способствовали тому, что они стали основой клеточных мембран? 5. У верблюдов резервные липиды накапливаются в горбах, а у китов — под кожей по всему телу. С какими свойствами липидов это может быть связано? 6*. У насекомых жировое тело, которое содержит много липидов, выполняет, в том числе, и функцию выделения, накапливая в себе продукты обмена. Связана ли возможность выполнения такой функции со свойствами липидов?



Образовательный ресурс по теме «Липиды»

Подготовила:

Трефилова Раиса Поликарповна,

учитель биологии

МБОУ «Карагайская СОШ № 2»,

с. Карагай, Пермский край

Пояснительная записка

Биология, 9-11 класс.

Цель: Подготовка урока по теме «Липиды».

Задачи:

Образовательные задачи:

  • проверить знания учащихся по изученной теме;
  • показать особенности строения и классификации липидов;
  • использовать видеофрагмент по данной теме.

Развивающие задачи:

  • развивать познавательную активность, аналитическое мышление, навыки  сравнения, обобщения  и синтеза полного ответа из частей. 
  • развивать интерес к биологии и изучаемым веществам;
  • продолжить формирование умений по  работе с различными типами заданий.

Воспитательные задачи:

  • воспитание умений и навыков работы в онлайн-режиме,  
  • формировать естественнонаучное мировоззрение и понимание сложности строения органических веществ

Универсальные учебные действия 

Познавательные УУД:
— формирование познавательного интереса к теме «Липиды»;

— формирование умений соотнести название углевода с его строением или применением;
— определение по свойствам  название жира и жироподобных веществ.

Коммуникативные УУД:

— определение цели деятельности в процессе подготовки к выполнению задания;
— сотрудничество с одноклассниками по успешному достижению учебной задачи;

Регулятивные УУД:

— постановка учебной задачи на основе усвоенных знаний;  
— определение последовательности выполнения задания;
— оценивание правильности выполнения работы,
— проведение рефлексии своей деятельности.

Личностные УУД:

— усвоение новых знаний через игровую деятельность;
— развитие логического мышления и визуальной зоркости;
— формирование культуры работы с ПК.

Планируемые результаты:

— обучающиеся научатся соотносить название углевода с определённой группой;

— расширят свой кругозор об использовании  углеводов;
— запомнят использование углеводов.

Образовательный ресурс содержит: справочныый материал для урока, интерактивное упражнение для проверки знаний и приложений.

1. Справочный материал (Википедия)

Липи́ды (от др.-греч. λίπος — жир) — обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных — из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Содержатся во всех живых клетках.

Функции липидов в организме живых существ

Энергетическая (резервная) функция

Многие жиры используются организмом как источник энергии. При полном окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии, примерно вдвое больше, чем при окислении 1 г углеводов (4,1 ккал). Жировые отложения используются в качестве запасных источников питательных веществ, прежде всего животными, которые вынуждены носить свои запасы на себе. Растения чаще запасают углеводы, однако в семенах многих растений высоко содержание жиров (растительные масла добывают из семян подсолнечника, кукурузы, рапса, льна и других масличных растений).

Почти все живые организмы запасают энергию в форме жиров. Жиры запасаются в форме капель в цитоплазме клетки. У позвоночных имеются специализированные клетки — адипоциты, почти полностью заполненные большой каплей жира. Также богатыми на триглицериды являются семена многих растений. Мобилизация жиров в адипоцитах и клетках прорастающих семян происходит благодаря ферментам липазам, которые расщепляют их до глицерина и жирных кислот.

У людей наибольшее количество жировой ткани находится под кожей (так называемая подкожная клетчатка), особенно в районе живота и молочных желез. Человеку с лёгким ожирением (15-20 кг триглицеридов) таких запасов может хватить для обеспечения себя энергией в течение месяца, в то время как всего запасного гликогена хватит более чем на сутки.

Функция теплоизоляции

Жир — хороший теплоизолятор, поэтому у многих теплокровных животных он откладывается в подкожной жировой ткани, уменьшая потери тепла. Особенно толстый подкожный жировой слой характерен для водных млекопитающих (китов, моржей и др.). Но в то же время у животных, обитающих в условиях жаркого климата (верблюды, тушканчики) жировые запасы откладываются на изолированных участках тела (в горбах у верблюда, в хвосте у жирнохвостых тушканчиков) в качестве резервных запасов воды, так как вода — один из продуктов окисления жиров.

Структурная функция

Фосфолипиды составляют основу билипидного слоя клеточных мембран, холестерин — регулятор текучести мембран.  Воск образует кутикулу на поверхности надземных органов (листьев и молодых побегов) растений. Их также производят многие насекомые (так, пчёлы строят из них соты, а червецы и щитовки образуют защитные чехлы).

Все живые клетки окружены плазматическими мембранами, основным структурным элементом которых является двойной слой липидов (липидный бислой). В 1 мкм² биологической мембраны содержится около миллиона молекул липидов.  

Регуляторная функция — Витамины-липиды (A, D, E, K)

Гормональная  функция — стероиды, эйкозаноиды, простагландины и прочие.

Сигнальные молекулы — (диглицериды, жасмоновая кислота; МP3-каскад)

Некоторые липиды играют активную роль в регулировании жизнедеятельности отдельных клеток и организма в целом. В частности, к липидам относятся стероидные гормоны, секретируемые половыми железами и корой надпочечников. Эти вещества переносятся кровью по всему организму и влияют на его функционирование.

Защитная (амортизационная) функция

Толстый слой жира защищает внутренние органы многих животных от повреждений при ударах (например, сивучи при массе до тонны могут прыгать в воду со скал высотой 20-25 м.

Увеличение плавучести

Самые разные организмы — от диатомовых водорослей до акул — используют резервные запасы жира как средство снижения среднего удельного веса тела и, таким образом, увеличения плавучести. Это позволяет снизить расходы энергии на удержание в толще воды.

Тестовая работа может быть использована на  уроках биологии в 9-11 классе для проверки изученной темы, а также для подготовки к экзаменам и ВПР. Перед выполнением работы рекомендуется посмотреть видеофрагмент.

2. Интерактивное упражнение по теме  «Липиды»

Ресурс подготовлен на сайте: https://learningapps.org/

Ссылка на ресурсhttps://learningapps.org/watch?v=pu24r62t520

Откройте страницу ресурса. Прочитайте задание и ответьте в окошечках для записей «Да или Нет». Перед выполнением задания рекомендуется посмотреть видео «Липиды и их роль в жизни клетки». Видеофрагмент включен в интерактивное задание.

 Если задание выполнено верно, то окошечки окрашиваются в зелёный цвет.

Приложение 1 — видеофрагмент  «Липиды и их роль в жизни клетки».


Приложение 2 — Классификация липидов

Приложение 3 — Жидкие и твердые жиры

Приложение 4 — Содержание жиров в растениях

 Источники информации:

​​​​​​​Классификация липидов
Содержание липидов в растениях
Жидкие и твердые жиры
Липиды. Википедия
Видеофрагмент о липидах
https://learningapps.org/watch?v=pu24r62t520

ЛИПИДЫ Биологические функции липидов 1 Энергетическая 2

ЛИПИДЫ

Биологические функции липидов 1. Энергетическая 2. Структурная 4. Резервная 5. Регуляторная 3. Защитная

Высшие жирные кислоты (ВЖК), спирты, жиры, воски, фосфолипиды, гликолипиды простые омыляемые и неомыляемые сложные

Спирты

Как правило, ВЖК: — являются монокарбоновыми; — содержат четное число атомов углерода; — имеют неразветвленный углеводородный радикал; — имеют цис-конфигурацию двойных связей (если они имеются) ВЖК делятся на насыщенные и ненасыщенные

Насыщенные ВЖК Каприловая кислота (С 8) Каприновая кислота (С 10) Лауриновая кислота (С 12) Миристиновая кислота (С 14) Пальмитиновая кислота (С 16) Стеариновая кислота (С 18) Арахиновая кислота (С 20) Стеариновая кислота 18: 0

НЕНАСЫЩЕННЫЕ ВЖК Олеиновая (октадец-9 -еновая) кислота 18: 1 9 с Линолевая (октадека-9, 12 -диеновая) кислота 18: 2 9 с, 12 с Линоленовая (октадека-9, 12, 15 -триеновая) кислота 18: 3 9 с, 12 с, 15 с Арахидоновая (эйкоза-5, 8, 11, 14 -тетраеновая) кислота 20: 4 5 с, 8 с, 11 с, 14 с Эруковая (докоз-13 -еновая) кислота 22: 1 13 с Олеиновая кислота С 18: 1 9 с

По «начальному» положению двойной связи ненасыщенные ВЖК делятся на три группы: — -9 (омега 9) – тип олеиновой кислоты — -6 (омега 6) – тип линолевой кислоты — -3 (омега 3) – тип линоленовой кислоты

Замещенные ВЖК — рицинолевая кислота – 12 -гидроксиолеиновая кислота — 9, 10 -дигидроксистеариновая кислота — сабиновая (12 -гидроксилауриновая) кислота — юниперовая (16 -гидроксипальмитиновая) кислота (входят в состав растительных восков)

Химические свойства ВЖК Реакции УВ радикала: 1) Изомеризация 2) Галогенирование по α-звену 3) Реакции окисления и озонолиза ненасыщенных ВЖК 4) Реакции галогенирования ненасыщенных ВЖК 5) Гидрирование ненасыщенных ВЖК. Транс-ВЖК Реакции с участием карбоксильной группы: 1) Этерификация 2) Получение галогенангидридов 3) Получение солей. Мыла. Обменные реакции мыла

Реакции УВ радикала: 1) Изомеризация

Галогенирование по α-звену

Реакции окисления и озонолиза ненасыщенных ВЖК окисление по Вагнеру, окисление в жестких условиях, озонолиз

Реакции галогенирования ненасыщенных ВЖК

Гидрирование ненасыщенных ВЖК. Транс-ВЖК

Реакции с участием карбоксильной группы: 1) Этерификация 2) Получение галогенангидридов 3) Получение солей. Мыла. Обменные реакции мыла

Гидрофильная часть молекулы (СОО-) мыло Липофильная часть молекулы (УВ радикал)

ПРОСТЫЕ ЛИПИДЫ ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИДЫ (жиры и масла) ВОСКИ ВЖК и глицерин ВЖК и высшие одноатомные спирты

Воски Пчелиный воск мерициловый эфир пальмитиновой кислоты Пальмовый воск Мелиссиловый эфир церотиновой кислоты Ланолин

Триацилглицерины

Химические свойства жиров 1) 2) 3) — Гидролиз (обратимый и необратимый) Переэтерификация Реакции с участием непредельных УВ радикалов: Гидрирование Реакция с бромом (йодом)

Сложные липиды Гликолипиды Общая структура цереброзидов

Стероиды

До После

Липиды wiki | TheReaderWiki

Липи́ды (от др. -греч. λίπος — жир) — разнообразная по строению группа биоорганических веществ, с общим свойством — растворимостью в неполярных растворителях. Липиды по способности к гидролизу делятся на две большие группы: омыляемые (сложные эфиры спиртов и жирных кислот: триглицериды, фосфолипиды и т. д.) и неомыляемые липиды (холестерин, витамины А, Е, Д, К). Липиды при комнатной температуре (+20 °C) могут находиться в твёрдом (жиры) или жидком (масла) состоянии. В основном, жирами являются липиды животного (теплокровные) происхождения (исключение, например триглицериды какао и ореха кокоса). Маслами являются липиды растений, холоднокровных животных (например, рыбы). Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных — из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Содержатся во всех живых клетках[1].

Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, липиды влияют на проницаемость клеток и активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в мышечном сокращении, создании межклеточных контактов, в иммунохимических процессах[2].

Также липиды образуют энергетический резерв организма, участвуют в создании водоотталкивающих и теплоизоляционных покровов, защищают различные органы от механических воздействий и др.[1] К липидам относят некоторые жирорастворимые вещества, в молекулы которых не входят жирные кислоты, например, терпены, стерины. Многие липиды — продукты питания, используются в промышленности и медицине[1].

Согласно нестрогому определению[источник не указан 105 дней], липид — гидрофобное органическое вещество, растворимое в органических растворителях; согласно строгому химическому определению[источник не указан 105 дней], это гидрофобная или амфифильная молекула, полученная путём конденсации ацетильных и пропильных групп (в виде ацил-CoА) с возможностью последующей этерификации с различными спиртами.

Используемое ранее определение липидов, как группы органических соединений, хорошо растворимых в неполярных органических растворителях (бензол, хлороформ) и практически нерастворимых в воде, является слишком расплывчатым. Во-первых, такое определение вместо чёткой характеристики класса химических соединений говорит лишь о физических свойствах. Во-вторых, в настоящее время известно достаточное количество соединений, нерастворимых в неполярных растворителях или же, наоборот, хорошо растворимых в воде, которые, тем не менее, относят к липидам.

В современной органической химии определение термина «липиды» основано на биосинтетическом родстве данных соединений — к липидам относят жирные кислоты и их производные[3].

В то же время в биохимии и других разделах биологии к липидам по-прежнему принято относить и гидрофобные или амфифильные вещества другой химической природы[4]. Это определение позволяет включать сюда холестерин, который вряд ли можно считать производным жирной кислоты.

Липиды — один из важнейших классов сложных молекул, присутствующих в клетках и тканях животных. Липиды выполняют самые разнообразные функции: снабжают энергией клеточные процессы, формируют клеточные мембраны, участвуют в межклеточной и внутриклеточной сигнализации. Липиды служат предшественниками стероидных гормонов, жёлчных кислот, простагландинов и фосфоинозитидов. В крови содержатся отдельные компоненты липидов (насыщенные жирные кислоты, мононенасыщенные жирные кислоты и полиненасыщенные жирные кислоты), триглицериды, холестерин, эфиры холестерина и фосфолипиды. Все эти вещества не растворимы в воде, поэтому в организме имеется сложная система транспорта липидов. Свободные (неэтерифицированные) жирные кислоты переносятся кровью в виде комплексов с альбумином. Триглицериды, холестерин и фосфолипиды транспортируются в форме водорастворимых липопротеидов. Некоторые липиды используются для создания наночастиц, например, липосом. Мембрана липосом состоит из природных фосфолипидов, что определяет их многие привлекательные качества. Они нетоксичны, биодеградируемы, при определённых условиях могут поглощаться клетками, что приводит к внутриклеточной доставке их содержимого. Липосомы предназначены для целевой доставки в клетки препаратов фотодинамической или генной терапии, а также компонентов другого назначения, например, косметического[5].

Классификация липидов, как и других соединений биологической природы, — весьма спорный и проблематичный процесс. Предлагаемая ниже классификация хоть и широко распространена в липидологии, но является далеко не единственной. Она основывается, прежде всего, на структурных и биосинтетических особенностях разных групп липидов.

Простые липиды

Простые липиды — липиды, включающие в свою структуру углерод (С), водород (H) и кислород (O).

Примеры жирных кислот: миристиновая (насыщенная жирная кислота) и миристолеиновая (мононенасыщенная кислота) имеют 14 атомов углерода
Сложные липиды

Сложные липиды — липиды, включающие в свою структуру помимо углерода (С), водорода (H) и кислорода (О) другие химические элементы. Чаще всего: фосфор (Р), серу (S), азот (N).

Общее строение фосфолипидов
Заместители R1 и R² — остатки жирных кислот, X зависит от типа фосфолипида.
  • Полярные
    • Фосфолипиды — сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот, содержащие остаток фосфорной кислоты и соединённую с ней добавочную группу атомов различной химической природы.
    • Гликолипиды — сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами.
    • Фосфогликолипиды
    • Сфинголипиды — класс липидов, относящихся к производным алифатических аминоспиртов.
    • Мышьяколипиды
  • Нейтральные
    • Ацилглицериды
      • Диглицериды
      • Моноглицериды
    • Церамиды
    • Эфиры стеринов
    • N-ацетилэтаноламиды
Оксилипиды
  • Оксилипиды липоксигеназного пути
  • Оксилипиды циклооксигеназного пути

Молекулы простых липидов состоят из спирта, жирных кислот, сложных — из спирта, высокомолекулярных жирных кислот, возможны остатки фосфорной кислоты, углеводов, азотистых оснований и др. Строение липидов зависит в первую очередь от пути их биосинтеза.

Энергетическая (резервная) функция

Многие жиры используются организмом как источник энергии. При полном окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии, примерно вдвое больше, чем при окислении 1 г углеводов (4,1 ккал). Жировые отложения используются в качестве запасных источников питательных веществ, прежде всего животными, которые вынуждены носить свои запасы на себе. Растения чаще запасают углеводы, однако в семенах многих растений высоко содержание жиров (растительные масла добывают из семян подсолнечника, кукурузы, рапса, льна и других масличных растений).

Почти все живые организмы запасают энергию в форме жиров. Существуют две основные причины, по которым именно эти вещества лучше всего подходят для выполнения такой функции. Во-первых, жиры содержат остатки жирных кислот, уровень окисления которых очень низкий (почти такой же как у углеводородов нефти). Поэтому полное окисление жиров до воды и углекислого газа позволяет получить более чем в два раза больше энергии, чем окисление той же массы углеводов. Во-вторых, жиры — гидрофобные соединения, поэтому организм, запасая энергию в такой форме, не должен нести дополнительной массы воды необходимой для гидратации, как в случае с полисахаридами, на 1 г которых приходится 2 г воды. Однако триглицериды — это «более медленный» источник энергии, чем углеводы.

Жиры запасаются в форме капель в цитоплазме клетки. У позвоночных имеются специализированные клетки — адипоциты, почти полностью заполненные большой каплей жира. Также богатыми на триглицериды являются семена многих растений. Мобилизация жиров в адипоцитах и клетках прорастающих семян происходит благодаря ферментам липазам, которые расщепляют их до глицерина и жирных кислот.

У людей наибольшее количество жировой ткани находится под кожей (так называемая подкожная клетчатка), особенно в районе живота и молочных желез. Человеку с лёгким ожирением (15—20 кг триглицеридов) таких запасов может хватить для обеспечения себя энергией в течение месяца, в то время как всего запасного гликогена хватит более чем на сутки[6].

Функция теплоизоляции

Жир — хороший теплоизолятор, поэтому у многих теплокровных животных он откладывается в подкожной жировой ткани, уменьшая потери тепла. Особенно толстый подкожный жировой слой характерен для водных млекопитающих (китов, моржей и др.). Но в то же время у животных, обитающих в условиях жаркого климата (верблюды, тушканчики) жировые запасы откладываются на изолированных участках тела (в горбах у верблюда, в хвосте у жирнохвостых тушканчиков) в качестве резервных запасов воды, так как вода — один из продуктов окисления жиров.

Структурная функция

Фосфолипиды составляют основу билипидного слоя клеточных мембран, холестерин — регулятор текучести мембран. У архей в состав мембран входят производные изопреноидных углеводородов. Воск образует кутикулу на поверхности надземных органов (листьев и молодых побегов) растений. Воск также производят многие насекомые (так, пчёлы строят из него соты, а червецы и щитовки образуют защитные чехлы).

Все живые клетки окружены плазматическими мембранами, основным структурным элементом которых является двойной слой липидов (липидный бислой). В 1 мкм² биологической мембраны содержится около миллиона молекул липидов[7]. Все липиды, входящие в состав мембран, имеют амфифильные свойства: они состоят из гидрофильной и гидрофобной частей. В водной среде такие молекулы спонтанно образуют мицеллы и бислои в результате гидрофобных взаимодействий, в таких структурах полярные головы молекул обращены наружу к водной фазе, а неполярные хвосты — внутрь, такое же размещение липидов характерно для естественных мембран. Наличие гидрофобного слоя очень важно для выполнения мембранами их функций, поскольку он непроницаем для ионов и полярных соединений[6].

Основными структурными липидами, которые входят в состав мембран животных клеток, являются глицерофосфолипиды, в основном фосфатидилхолин и фосфатидилэтаноламин, а также холестерол, что увеличивает их непроницаемость. Отдельные ткани могут быть выборочно обогащены другими классами мембранных липидов, например нервная ткань содержит большое количество сфингофосфолипидов, в частности сфингомиелина, а также сфингогликолипидов. В мембранах растительных клеток холестерол отсутствует, однако встречается другой стероид — эргостерол. Мембраны тилакоидов содержат большое количество галактолипидов, а также сульфолипиды.

Регуляторная

Некоторые липиды играют активную роль в регулировании жизнедеятельности отдельных клеток и организма в целом. В частности, к липидам относятся стероидные гормоны, секретируемые половыми железами и корой надпочечников. Эти вещества переносятся кровью по всему организму и влияют на его функционирование.

Среди липидов есть также и вторичные посредники — вещества, участвующие в передаче сигнала от гормонов или других биологически активных веществ внутри клетки. В частности фосфатидилинозитол-4,5-бифосфат (ФИ (4,5) Ф2) задействован в сигнализировании при участии G-белков, фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфат инициирует образование супрамолекулярных комплексов сигнальных белков в ответ на действие определённых внеклеточных факторов, сфинголипиды, а такие как сфингомиелин и церамид, могут регулировать активность протеинкиназы и стимулировать апоптоз[8].

Производные арахидоновой кислоты — эйкозаноиды — являются примером паракринных регуляторов липидной природы. В зависимости от особенностей строения эти вещества делятся на три основные группы: простагландины, тромбоксаны и лейкотриены. Они участвуют в регуляции широкого спектра физиологических функций, в частности эйкозаноиды необходимы для работы половой системы, для индукции и прохождения воспалительного процесса (в том числе обеспечение таких его аспектов как боль и повышенная температура), для свёртывания крови, регуляции кровяного давления, также они могут быть задействованы в аллергических реакциях[6].

Защитная (амортизационная)

Толстый слой жира защищает внутренние органы многих животных от повреждений при ударах (например, сивучи при массе до тонны могут прыгать в воду со скал высотой 20—25 м[источник не указан 3402 дня]).

Увеличения плавучести

Самые разные организмы — от диатомовых водорослей до акул — используют резервные запасы жира как средство снижения среднего удельного веса тела и, таким образом, увеличения плавучести. Это позволяет снизить расходы энергии на удержание в толще воды.

Среди липидов в диете человека преобладают триглицериды (нейтральные жиры), они являются богатым источником энергии, а также необходимы для всасывания жирорастворимых витаминов. Насыщенными жирными кислотами богата пища животного происхождения: мясо, молочные продукты, а также некоторые тропические растения, такие как кокосы. Ненасыщенные жирные кислоты попадают в организм человека в результате употребления орехов, семечек, оливкового и других растительных масел. Основными источниками холестерола в рационе является мясо и органы животных, яичные желтки, молочные продукты и рыба. Однако около 85 % процентов холестерола в крови синтезируется печенью[9].

Организация American Heart Association рекомендует употреблять липиды в количестве не более 30 % от общего рациона, сократить содержание насыщенных жирных кислот в диете до 10 % от всех жиров и не принимать более 300 мг (количество, содержащееся в одном желтке) холестерола в сутки. Целью этих рекомендаций является ограничение уровня холестерола и триглицеридов в крови до 20 мг/л[9].

Суточная потребность взрослого человека в липидах — 70—145 граммов.

Печень играет ключевую роль в метаболизме жирных кислот, однако некоторые из них она синтезировать неспособна. Эти жирные кислоты называются незаменимыми и к ним в частности относятся ω-3- (линоленовая) и ω-6- (линолевая) полиненасыщенные жирные кислоты, они содержатся в основном в растительных жирах. Линоленовая кислота является предшественником для синтеза двух других ω-3-кислот: эйозапентаэноевой (EPA) и докозагексаэноевой (DHA)[6]. Эти вещества необходимы для работы головного мозга, и положительно влияют на когнитивные и поведенческие функции[10].

Важно также соотношение ω-6\ω-3-жирных кислот в рационе: рекомендуемые пропорции лежат в пределах от 1:1 до 4:1. Однако исследования показывают, что большинство жителей Северной Америки употребляют в 10—30 раз больше ω-6 жирных кислот, чем ω-3. Такое питание связано с риском возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Зато «средиземноморская диета» считается значительно здоровее, она богата на линоленовую и другие ω-3-кислоты, источником которых являются зелёные растения (например листья салата), рыба, чеснок, целые злаки, свежие овощи и фрукты. Как пищевую добавку, содержащую жирные кислоты ω-3, рекомендуется принимать рыбий жир[6][10].

Большинство природных жиров содержат ненасыщенные жирные кислоты с двойными связями в цис-конфигурации. Если пища, богатая такими жирами, долгое время находится в контакте с воздухом, она горчит. Этот процесс связан с окислительным расщеплением двойных связей, в результате которого образуются перекиси жирных кислот, альдегиды и карбоновые кислоты с меньшей молекулярной массой, часть из которых является летучими веществами.

Для того чтобы увеличить срок хранения и устойчивость к высоким температурам триглицеридов с ненасыщенными жирными кислотами применяют процедуру частичной гидрогенизации. Следствием этого процесса является превращение двойных связей в одинарные, однако побочным эффектом также может быть переход двойных связей из цис- в транс-конфигурацию. Употребление так называемых «транс-жиров» влечёт повышение содержания липопротеинов низкой плотности («плохой» холестерол) и снижение содержания липопротеинов высокой плотности («хороший» холестерол) в крови, что приводит к увеличению риска возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, в частности коронарной недостаточности. Более того «транс-жиры» способствуют воспалительным процессам.

  1. 1 2 3 Липиды // Большой энциклопедический словарь.
  2. ↑ Липиды / Л. Д. Бергельсон // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  3. ↑ 2ai2  (недоступная ссылка с 21-05-2013 [3171 день] — историякопия)
  4. ↑ biochem/index.htm (недоступная ссылка)  (недоступная ссылка с 21-05-2013 [3171 день] — историякопия)
  5. Народицкий Борис Савельевич, Ширинский Владимир Павлович, Нестеренко Людмила Николаевна. Липид (неопр.). Роснано. Дата обращения: 8 марта 2012. Архивировано 23 июня 2012 года.
  6. 1 2 3 4 5 Nelson D. L., Cox M.M. Lehninger Principles of Biochemistry. — 5th. — W. H. Freeman  (англ.) (рус., 2008. — ISBN 978-0-7167-7108-1.
  7. Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. Molecular Biology of the Cell. — 5th. — Garland Science  (англ.) (рус., 2007. — ISBN 978-0-8153-4105-5.
  8. ↑ W. David Jarvis, Steven Grant, Richard N. Kolesnick. Ceramide and the Induction of Apoptosis. Clinical Cancer Research, 1996, Vol. 2, p. 1-6.
  9. 1 2 Marieb E. N., Hoehn K. Human Anatomy & Physiology. — 7th. — Benjamin Cummings  (англ.) (рус., 2006. — ISBN 978-0805359091.
  10. 1 2 Omega-3 fatty acids
  • Липиды // Большая российская энциклопедия. Том 17. — М., 2010. — С. 550—551.
  • Черкасова Л. С., Мережинский М. Ф., Обмен жиров и липидов, Минск, 1961;
  • Маркман А.  Л., Химия липидов, в. 1—2, Таш., 1963—70;
  • Тютюнников Б. Н., Химия жиров, М., 1966;
  • Малер Г., Кордес К., Основы биологической химии, пер. с англ., М., 1970.
  • Julian N. Kanfer and Sen-itiroh Hakomori, Sphingolipid Biochemistry, vol. 3 of Handbook of Lipid Research (1983)
  • Dennis E. Vance and Jean E. Vance (eds.), Biochemistry of Lipids and Membranes (1985).
  • Donald M. Small, The Physical Chemistry of Lipids, vol. 4 of Handbook of Lipid Research (1986).
  • Robert B. Gennis, Biomembranes: Molecular Structure and Function (1989)
  • Gunstone, F. D., John L. Harwood, and Fred B. Padley (eds.), The Lipid Handbook (1994).
  • Charles R. Scriver, Arthur L. Beaudet, William S. Sly, and David Valle, The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease (1995).
  • Gunstone, F. D. Fatty acids and lipid chemistry. — London: Blackie Academic and Professional, 1996. 252 pp.
  • Robert M. Bell, John H. Exton, and Stephen M. Prescott (eds.), Lipid Second Messengers, vol. 8 of Handbook of Lipid Research (1996).
  • Christopher K. Mathews, K.E. van Holde, and Kevin G. Ahern, Biochemistry, 3rd ed. (2000).
  • Chapter 12 in «Biochemistry» by Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko and Lubert Stryer (2002) W. H. Freeman and Co.
  • Alberts, B., et al. (2004) «Essential Cell Biology, 2nd Edition.» Garland Science. ISBN 0-8153-3480-X
  • Solomon, Eldra P., et. al. (2005) «Biology, 7th Edition.» Thomson, Brooks/Cole.
  • «Advanced Biology — Principles and Applications.» C.J. Clegg and D.G. Mackean. ISBN 0-7195-7670-9
  • Georg Löffler, Petro E. Petrides: Biochemie und Pathobiochemie. Springer, Berlin 2003, ISBN 3-540-42295-1
  • Florian Horn, Isabelle Moc, Nadine Schneider: Biochemie des Menschen. Thieme, Stuttgart 2005, ISBN 3-13-130883-4
  • Charles E. Mortimer, Ulrich Müller: Chemie. Thieme, Stuttgart 2003, ISBN 3-13-484308-0
  • Fahy E. et al. A comprehensive classification system for lipids // J. Lipid. Res. 2005. V. 46, № 5. P. 839—861.

5.3: Функции липидов — Медицина LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Функции липидов в организме
    1. Энергетика хранение
      1. Регулирование и сигнализация
      2. Изоляционная и защита
      3. Транспортировка
      0
  2. Роль липидов в пищевых продуктах
    1. Высокий источник энергии
    2. запах, вкус, текстура и сытость

Цели обучения

  • Перечислите и опишите функции липидов в организме человека.
  • Перечислите и опишите роль липидов в пищевых продуктах.

Липиды выполняют функции как в организме, так и в пище. В организме липиды функционируют как запас энергии, регулируют гормоны, передают нервные импульсы, смягчают жизненно важные органы и транспортируют жирорастворимые питательные вещества. Жир в пище служит источником энергии с высокой плотностью калорий, придает текстуру и вкус и способствует сытости.

Функции липидов в организме

Аккумулятор энергии

Избыточная энергия пищи, которую мы едим, переваривается и включается в жировую ткань, или жировую ткань.Большая часть энергии, необходимой человеческому организму, обеспечивается углеводами и липидами; на самом деле 30-70% энергии, используемой во время отдыха, поступает из жира. Как обсуждалось ранее, глюкоза хранится в организме в виде гликогена. В то время как гликоген обеспечивает готовый источник энергии, липиды в основном функционируют как запас энергии. Гликоген довольно громоздкий с высоким содержанием воды, поэтому организм не может хранить слишком много в течение длительного времени. Жир используется для получения энергии во время упражнений, особенно после истощения запасов гликогена. Жиры плотно упакованы без воды и хранят гораздо больше энергии в уменьшенном пространстве.Грамм жира насыщен энергией — он содержит более чем в два раза больше энергии, чем грамм углеводов. В отличие от других клеток организма, которые могут накапливать жир в ограниченных количествах, жировые клетки специализируются на хранении жира и способны увеличиваться в размерах почти до бесконечности.

Регулирование и сигнализация

Липиды являются частью структуры клеточной мембраны, которая помогает поддерживать текучесть и гибкость клеточной мембраны. Триацилглицеролы контролируют внутренний климат тела с целью поддержания постоянной температуры.Те, у кого недостаточно жира в организме, быстрее замерзают. Триацилглицеролы также помогают организму вырабатывать и регулировать гормоны. Например, жировая ткань выделяет гормон лептин, который регулирует аппетит. В репродуктивной системе жирные кислоты необходимы для правильного репродуктивного здоровья; женщины, которым не хватает надлежащего количества, могут прекратить менструацию и стать бесплодными. Незаменимые жирные кислоты омега-3 и омега-6 помогают регулировать уровень холестерина и свертываемость крови, а также контролировать воспаление в суставах, тканях и кровотоке.Жиры также играют важную функциональную роль в поддержании передачи нервных импульсов, хранении памяти и структуре тканей. В частности, в головном мозге липиды играют центральную роль в мозговой деятельности по структуре и функциям. Они помогают формировать мембраны нервных клеток, изолировать нейроны и облегчают передачу электрических импульсов по всему мозгу (рис. \(\PageIndex{1}\)).

Рисунок \(\PageIndex{1}\): липиды служат сигнальными молекулами; они являются катализаторами электрической импульсной активности в головном мозге.Нервный ответ в миелинизированных нейронах (справа) распространяется быстрее, чем в немиелинизированных нейронах (слева). Миелин представляет собой смесь белков и фосфолипидов, которая изолирует нервы. Миелиновое покрытие на ~70% состоит из липидов. (CC BY 4.0; скачкообразная проводимость доктора Яны)

Изоляция и защита

В организме есть два типа жира — висцеральный и подкожный. Висцеральный жир окружает жизненно важные органы, такие как сердце, почки и печень. Подкожный жир, или жир под кожей, изолирует тело от экстремальных температур и помогает контролировать внутренний климат.Он защищает наши руки и ягодицы и предотвращает трение, так как эти области часто соприкасаются с твердыми поверхностями. Это также дает телу дополнительную амортизацию, необходимую при занятиях физически сложными видами деятельности, такими как катание на коньках или роликах, верховая езда или сноубординг.

Транспортировка

Жирорастворимые питательные вещества важны для хорошего здоровья и выполняют множество функций. Витамины A, D, E и K — жирорастворимые витамины — в основном содержатся в продуктах, содержащих жир.Жирорастворимые питательные вещества требуют жира для эффективного усвоения. Эти витамины лучше всего усваиваются в сочетании с продуктами, содержащими жир. Жиры также увеличивают биодоступность соединений, известных как фитохимические вещества, которые входят в состав растений, таких как ликопин (содержится в помидорах) и бета-каротин (содержится в моркови). Считается, что фитохимические вещества способствуют здоровью и благополучию. В результате употребление помидоров с оливковым маслом или заправкой для салата будет способствовать усвоению ликопина. Другие необходимые питательные вещества, такие как незаменимые жирные кислоты, сами входят в состав жиров и служат строительными блоками клетки.

Роль липидов в пищевых продуктах

Источник высокой энергии

Продукты, богатые жирами, естественно имеют высокую плотность калорий. Продукты с высоким содержанием жира содержат больше калорий, чем продукты с высоким содержанием белков или углеводов. В результате продукты с высоким содержанием жиров являются удобным источником энергии. Например, 1 грамм жира или масла обеспечивает 9 калорий по сравнению с 4 калориями, содержащимися в 1 грамме углеводов или белков. В зависимости от уровня физической активности и потребностей в питании потребность в жирах сильно варьируется от человека к человеку.Когда потребности в энергии высоки, организм приветствует высококалорийные жиры. Например, младенцы и растущие дети нуждаются в большем количестве жира для поддержания нормального роста и развития. Если младенцу или ребенку в течение длительного периода времени дается диета с низким содержанием жиров, рост и развитие не будут проходить нормально. Другими людьми с высокими энергетическими потребностями являются спортсмены, люди, выполняющие физически тяжелую работу, и те, кто восстанавливается после болезни.

Когда организм израсходовал все свои калории из углеводов (что может произойти уже после двадцати минут упражнений), он начинает использовать жир.Профессиональный пловец должен потреблять большое количество энергии с пищей, чтобы удовлетворить потребности в плавании на большие расстояния, поэтому употребление продуктов, богатых жирами, имеет смысл. Напротив, если человек, который ведет малоподвижный образ жизни, ест те же продукты, богатые жирами, он, скорее всего, получит больше жировых калорий, чем требует его тело.

Запах, вкус, текстура и сытость

Жир содержит растворенные соединения, которые придают аппетитные ароматы и вкусы. Жир также придает еде текстуру и помогает сохранить выпечку влажной.Жиры способствуют получению гладкой, сливочной, влажной, нежной и хрустящей текстуры различных продуктов. Жарка продуктов сохраняет вкус и сокращает время приготовления.

Жир играет еще одну важную роль в питании. Жир способствует сытости или ощущению сытости. Жиры перевариваются дольше, чем углеводы или белки, потому что жиры медленнее проходят через пищеварительный тракт, что способствует общему ощущению сытости. Часто до того, как наступает чувство сытости, люди чрезмерно балуются жирной пищей, находя восхитительный вкус непреодолимым.Действительно, то, что делает богатую жирами пищу привлекательной, также делает ее помехой для поддержания здорового питания.

Ключевые выводы

  • Избыточная энергия, поступающая с пищей, хранится в организме в виде жировой ткани.
  • Жиры в организме имеют решающее значение для хранения энергии, поддержания температуры тела, амортизации жизненно важных органов, регулирования гормонов, передачи нервных импульсов и транспортировки жирорастворимых питательных веществ.
  • Жиры в продуктах питания являются конденсированным источником энергии, улучшают текстуру и вкус пищи и вызывают чувство сытости.

Липидный обмен

Липиды в крови:

Липиды, поступающие с пищей, перевариваются в тонком кишечнике. где соли желчных кислот используются для их эмульгирования и панкреатической липазы гидролизует липиды до жирных кислот, глицерина, мыла или моно- и диглицериды. До сих пор ведутся споры о липидах. форма, проходящая через стенку кишечника — будь то жировая кислоты или в виде глицеридов.В любом случае триглицериды обнаруживаются в лимфатической системе и крови.

Викторина: По изучаемым свойствам ранее, липиды обычно растворимы или нерастворимы в водной среде. порция крови? Объяснять.  Ответить Липиды, как правило, неполярный, поэтому плохо растворяется в кровь. Eсть полярный конец, который делает они слегка полярны и растворимый.

Поскольку липиды не растворяются в крови, они транспортируются в виде липопротеинов после реакции с водорастворимыми белками в кровь. Жирные кислоты обычно транспортируются в этой форме. также.

В организме всегда имеется относительно постоянный запас липидов. кровь, хотя конечно концентрация сразу возрастает после еды. Липиды крови поглощаются клетками печени. для обеспечения энергией клеточных функций.Печень отвечает для обеспечения надлежащих концентраций липидов в крови. Некоторые липиды используются клетками головного мозга для синтеза мозговых и нервная ткань.

Избыток липидов в крови со временем превращается в жировую ткань. Если уровень липидов в крови становится слишком низким, организм синтезирует липиды из других продуктов, таких как углеводы, или удаляет липиды из хранилища. Организм также выделяет некоторые липиды. в виде жиров, мыл или жирных кислот в качестве нормального компонента фекалий.

Аномально высокие уровни триглицеридов и холестерина Считается, что он участвует в затвердении артерий. Липиды могут откладываться на стенках артерий как частичное следствие их нерастворимости в крови.

Обзор функций липидов представлен на графике слева.

Функции липидов в организме – питание человека [УСТАРЕЛО]

Сохранение энергии

Избыточная энергия пищи, которую мы едим, переваривается и включается в жировую ткань или жировую ткань.Большая часть энергии, необходимой человеческому организму, обеспечивается углеводами и липидами. Как обсуждалось в главе «Углеводы», глюкоза хранится в организме в виде гликогена. В то время как гликоген обеспечивает готовый источник энергии, липиды в основном функционируют как запас энергии. Как вы, возможно, помните, гликоген довольно громоздкий из-за содержания тяжелой воды, поэтому организм не может хранить слишком много в течение длительного времени. С другой стороны, жиры плотно упакованы без воды и хранят гораздо больше энергии в меньшем пространстве.Грамм жира насыщен энергией — он содержит более чем в два раза больше энергии, чем грамм углеводов. Энергия необходима для питания мышц при выполнении всей физической работы и игр, в которых участвует средний человек или ребенок. Например, накопленная в мышцах энергия толкает спортсмена по дорожке, шпорит ноги танцора, чтобы продемонстрировать последние причудливые па, и поддерживает все подвижные части тела функционируют плавно.

В отличие от других клеток организма, которые могут запасать жир в ограниченных количествах, жировые клетки специализируются на хранении жира и способны увеличиваться в размерах почти до бесконечности. Переизбыток жировой ткани может привести к чрезмерному стрессу для организма и нанести ущерб вашему здоровью. Серьезным воздействием избыточного жира является накопление слишком большого количества холестерина в артериальной стенке, что может утолщать стенки артерий и приводить к сердечно-сосудистым заболеваниям. Таким образом, в то время как некоторые жировые отложения имеют решающее значение для нашего выживания и хорошего здоровья, в больших количествах они могут быть сдерживающим фактором для поддержания хорошего здоровья.

Регулирование и сигнализация

Триглицериды контролируют внутренний климат тела, поддерживая постоянную температуру.Те, у кого недостаточно жира в организме, как правило, быстрее замерзают, часто утомляются и имеют пролежни на коже из-за дефицита жирных кислот. Триглицериды также помогают организму вырабатывать и регулировать гормоны. Например, жировая ткань выделяет гормон лептин, который регулирует аппетит. В репродуктивной системе жирные кислоты необходимы для правильного репродуктивного здоровья. Женщины, которым не хватает надлежащего количества, могут прекратить менструацию и стать бесплодными. Незаменимые жирные кислоты омега-3 и омега-6 помогают регулировать уровень холестерина и свертываемость крови, а также контролировать воспаление в суставах, тканях и кровотоке.Жиры также играют важную функциональную роль в поддержании передачи нервных импульсов, хранении памяти и структуре тканей. В частности, в головном мозге липиды играют центральную роль в мозговой деятельности по структуре и функциям. Они помогают формировать мембраны нервных клеток, изолировать нейроны и облегчают передачу электрических импульсов по всему мозгу.

Изоляция и защита

Знаете ли вы, что до 30 процентов массы тела состоит из жировой ткани? Некоторые из них состоят из висцерального жира или жировой ткани, окружающей нежные органы.Жизненно важные органы, такие как сердце, почки и печень, защищены висцеральным жиром. Состав мозга на 60% состоит из жира, что свидетельствует о важной структурной роли жира в организме. Возможно, вы лучше всего знакомы с подкожным жиром или жиром под кожей. Этот покровный слой ткани изолирует тело от экстремальных температур и помогает контролировать внутренний климат. Он защищает наши руки и ягодицы и предотвращает трение, так как эти области часто соприкасаются с твердыми поверхностями.Это также дает телу дополнительную амортизацию, необходимую при занятиях физически сложными видами деятельности, такими как катание на коньках или роликах, верховая езда или сноубординг.

Способствует пищеварению и повышает биодоступность

Диетические жиры в продуктах, которые мы едим, расщепляются в нашей пищеварительной системе и начинают транспортировку ценных микроэлементов. Перенося жирорастворимые питательные вещества через пищеварительный процесс, улучшается всасывание в кишечнике. Это улучшенное поглощение также известно как повышенная биодоступность.Жирорастворимые питательные вещества особенно важны для хорошего здоровья и выполняют множество функций. Витамины A, D, E и K — жирорастворимые витамины — в основном содержатся в продуктах, содержащих жир. Некоторые жирорастворимые витамины (например, витамин А) также содержатся в естественно обезжиренных продуктах, таких как зеленые листовые овощи, морковь и брокколи. Эти витамины лучше всего усваиваются в сочетании с продуктами, содержащими жир. Жиры также увеличивают биодоступность соединений, известных как фитохимические вещества, которые входят в состав растений, таких как ликопин (содержится в помидорах) и бета-каротин (содержится в моркови).Считается, что фитохимические вещества способствуют здоровью и благополучию. В результате употребление помидоров с оливковым маслом или заправкой для салата будет способствовать усвоению ликопина. Другие необходимые питательные вещества, такие как незаменимые жирные кислоты, сами входят в состав жиров и служат строительными блоками клетки.

Рисунок 5.2 Пищевые источники омега-3

Обратите внимание, что удаление липидных элементов из пищи также снижает содержание жирорастворимых витаминов в пище. При переработке таких продуктов, как зерно и молочные продукты, эти необходимые питательные вещества теряются. Производители заменяют эти питательные вещества с помощью процесса, называемого обогащением.

ЖИР НАСЕКОМЫХ: ЭНЕРГЕТИКА, МЕТАБОЛИЗМ И РЕГУЛИРОВАНИЕ

Annu Rev Entomol. Авторская рукопись; Доступен в PMC 2011 13 апреля.

Опубликовано в окончательной редактированной форме AS:

PMCID: PMC3075550

NIHMSID: NIHMS253795

Департамент биохимии и молекулярной биологии, Оклахомаский государственный университет, Университет Оклахома 74074

Финал Издательства Версия этой статьи доступна на сайте Annu Rev Entomol См. другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.

Abstract

Жировое тело играет важную роль в жизни насекомых. Это динамичная ткань, участвующая в множественных метаболических функциях. Одна из этих функций заключается в хранении и высвобождении энергии в ответ на энергетические потребности насекомого. Насекомые хранят запасы энергии в виде гликогена и триглицеридов в адипоцитах, основной жировой клетке тела. Адипоциты насекомых могут хранить большое количество липидов в виде цитоплазматических липидных капель. Метаболизм липидов необходим для роста и размножения и обеспечивает энергию, необходимую во время длительных периодов без кормления.В этом обзоре основное внимание уделяется накоплению и высвобождению энергии, а также обобщаются современные представления о механизмах, лежащих в основе этих процессов у насекомых.

ЖИРОВОЕ ТЕЛО НАСЕКОМЫХ: ОБЗОР

Жировое тело насекомых играет важную роль в накоплении и использовании энергии. Это центральное хранилище избытка питательных веществ. Кроме того, это орган с большой биосинтетической и метаболической активностью (77). Клетки жирового тела не только контролируют синтез и использование запасов энергии — жира и гликогена, — но также синтезируют большую часть белков гемолимфы и циркулирующих метаболитов.Большое количество соответствующих белков, таких как запасные белки, используемые в качестве резервуара аминокислот для морфогенеза, липофорины, ответственные за транспорт липидов в кровотоке, или вителлогенины, ответственные за созревание яиц, секретируются жировым телом (74). В этом органе происходит большая часть промежуточного метаболизма насекомого, включая липидный и углеводный обмен, синтез белка, обмен аминокислот и азота. Некоторые метаболические процессы зависят от стадии, например, синтез и секреция запасных белков в гемолимфу, которые происходят у питающихся личинок, или синтез вителлогенина у взрослых насекомых.

Для выполнения множественных метаболических функций для удовлетворения меняющихся физиологических потребностей насекомого во время развития жировое тело должно быть способно интегрировать сигналы от других органов. Многие из этих функций регулируются гормонами, поэтому жировое тело является органом-мишенью для нескольких гормонов (47, 107). В то же время жировое тело отвечает на метаболические потребности самого органа. Следовательно, несколько метаболических процессов в жировом теле должны быть тесно связаны с рядом метаболических путей.

Физиологические системы для определения запасов питательных веществ присутствуют во всех организмах, а у насекомых восприятие питательных веществ само по себе является областью жирового тела (87). Исследования Drosophila melanogaster и, совсем недавно, комаров показали, что жировые тела специфически экспрессируют переносчики аминокислот, которые функционируют как датчики питательных веществ (14, 61). Уровень запасов питательных веществ, накопленных в жировом теле, модулирует несколько важных аспектов жизни насекомых, таких как скорость роста насекомых, время метаморфоза и развитие яиц (87).Жировое тело координирует рост насекомых с метаморфозом или размножением, сохраняя или высвобождая компоненты, играющие ключевую роль в этих событиях. Например, синтез вителлогенина в жировом теле самок комаров Aedes aegypti транскрипционно активируется после приема пищи с помощью механизма, включающего каскад реакций, начинающихся на плазматической мембране жирового тела, где специфические аминокислоты, присутствующие в гемолимфе, воспринимаются клетками. переносчики аминокислот. Этот сигнал активирует эволюционно законсервированный пищевой сигнальный каскад — мишень пути rapamycin, который — приводит к трансляции специфического транскрипционного активатора экспрессии гена вителлогенина. В результате стимулируется синтез вителлогенина, достигающий пика через 30 ч после приема крови (94).

Помимо своей роли, связанной с хранением и использованием питательных веществ, жировое тело является эндокринным органом (65), вырабатывает несколько антимикробных пептидов (44) и участвует в детоксикации азотистого обмена (74). Очевидно, что жировое тело является многофункциональным органом, что отражено в структуре транскриптома, наблюдаемой у D. melanogaster и Bombyx mori (32, 70).

Хотя многие ткани насекомых имеют аналоги у позвоночных, жировое тело является уникальным органом насекомых (77).Жировое тело представляет собой относительно большой орган, распределенный по всему телу насекомого, преимущественно под покровами и окружающий кишечник и репродуктивный орган (36). В отличие от твердой структуры печени жировое тело насекомых представляет собой рыхлую ткань. Как правило, орган состоит из тонких долей, омываемых гемолимфой. Такой тип организации обеспечивает максимальное воздействие гемолимфы. Свободный доступ к гемолимфе жизненно важен для организма, чтобы соответствующим образом приспособиться к изменениям концентрации предшественников энергии в циркуляции.Это особенно важно в условиях экстремальной потребности в энергии, таких как полет насекомых, при котором скорость метаболизма увеличивается в 50–100 раз (21). Поскольку в летных мышцах присутствует лишь небольшое количество предшественников энергии, энергия, потребляемая во время полета, обеспечивается циркулирующими энергетическими субстратами (трегалозой, липидами и пролином), которые пополняются за счет жирового тела (21). Расположение жирового тела, которое способствует тесному контакту между гемолимфой и клетками жирового тела, определяет хорошо подходящую систему, хорошо адаптированную к уникальной физиологии насекомых (74).

Жировое тело структурно неоднородно и демонстрирует региональную дифференциацию, которую можно различить морфологически. Хотя некоторые функции жирового тела присутствуют во всех тканях, другие функции преимущественно локализованы в определенных областях (62, 69). Роль жирового тела меняется на разных этапах жизни, и в это время его цитологический вид может резко измениться (1).

Основной клеткой жирового тела является адипоцит, характеризующийся наличием многочисленных липидных капель.Триглицериды являются основным компонентом липидных капель, а в конце периода питания липидные капли занимают большую часть внутриклеточного пространства вместе с гликогеном и белковыми гранулами (36). Менее распространенной клеткой жирового тела является уроцит, который специализируется на хранении уратов. Уроциты были описаны в жировых телах тараканов и саранчи, но не обнаружены у чешуекрылых. У этих насекомых сами адипоциты приобретают способность накапливать ураты в конце личиночной стадии, а содержание уратов исчезает во время развития имаго (137).Третьим типом клеток жирового тела являются мицетоциты, встречающиеся у тараканов, тлей и некоторых полужесткокрылых. Эти клетки содержат микроорганизмы, живущие внутри вакуолей в постоянном симбиозе с насекомым (36). Предполагается, что симбионты производят необходимые компоненты, которые не входят в рацион (39). У некоторых насекомых эноциты могут быть обнаружены распределенными среди адипоцитов. В отличие от жирового тела, имеющего мезодермальное происхождение, эноциты происходят из эктодермы. Это специализированные клетки, которые могут быть связаны либо с клетками эпидермиса, либо с клетками жирового тела, функция которых связана с синтезом кутикулярных липидов, белков и углеводородов (79).Недавнее исследование показало, что несколько генов, участвующих в липидном метаболизме печени позвоночных, экспрессируются в эноцитах дрозофилы и могут играть роль в мобилизации липидов во время голодания (59).

Функция накопления жировых отложений является фундаментальной в жизни голометаболических насекомых. На стадии питания личинки запасы энергии накапливаются для использования во время метаморфоза, а также для обеспечения резервов для новой взрослой особи. Насекомым необходимо накопить хотя бы минимальный запас питательных веществ, чтобы пережить метаморфоз (87). Кроме того, количество питательных веществ, хранящихся в личинках, имеет важные последствия для взрослой жизни, поскольку меньший размер приводит к снижению плодовитости (27). Взрослые насекомые, которые не питаются, полагаются на эти резервы для поддержания жизни и размножения. С другой стороны, насекомые, которые питаются на взрослой стадии, используют пищевые добавки для улучшения своего энергетического статуса, особенно при подготовке к размножению. Развитие яйцеклетки включает значительную мобилизацию резервов из жирового тела в яичники. Важность запасов жира, перенесенных с личиночных стадий, для оогенеза видна в случае анаутогенных комаров, у которых индуцированная кровяной мукой активация мишени рапамицин-сигнального пути и последующее созревание яиц зависят от накопления адекватных запасов питательных веществ в течение личиночное развитие (108).В следующих разделах мы сосредоточимся на накоплении энергетических резервов жирового тела и их мобилизации.

НАКОПЛЕНИЕ ЗАПАСОВ ЭНЕРГИИ: Запас питательных веществ в виде гликогена и триглицеридов

Насекомым приходится постоянно расходовать энергию, и если они не питаются, они должны жить за счет запасов, накопленных в периоды изобилия пищи. Гликоген и триглицерид являются запасами энергии в клетках животных. Глюкоза хранится в полимерной форме, гликогене, который при необходимости может быть легко расщеплен для использования в качестве гликолитического топлива (114).Жирные кислоты, хранящиеся в виде триглицеридов, могут использоваться для производства энергии посредством β-окисления (13). Триглицерид хранится в безводной форме, тогда как гликоген хранится в объемной гидратированной форме. Триглицериды также имеют более высокую калорийность на единицу веса, чем гликоген, и обеспечивают полезный источник воды при окислении, давая почти в два раза больше метаболической воды, чем гликоген. Эти соображения имеют прямое отношение к энергетическому метаболизму насекомых (40). Запасы жира являются наиболее важным резервом, используемым насекомыми для удовлетворения своих энергетических потребностей во время диапаузы (60), для обеспечения энергией развивающегося эмбриона (146) и для обеспечения продолжительных периодов полета (21).

Хранение жирных кислот и глюкозы также необходимо насекомым для выполнения других функций. Жирные кислоты служат предшественниками в синтезе эйкозаноидов и феромонов и необходимы в значительных количествах для синтеза фосфолипидов и парафинов (79, 112). Точно так же глюкоза используется для синтеза хитина, основного компонента кутикулы (79), и для синтеза сахарных спиртов, необходимых для адаптации к холоду (116) или засухе (133).

Количество запасов, накопленных в жировом теле, различается у разных видов насекомых.Однако липид всегда является основным компонентом жирового тела, составляя более 50% сухой массы (52, 141). Количество гликогена значительно ниже, чем жира, и значительно колеблется в зависимости от моторной и кратковременной пищевой активности или условий окружающей среды (1, 81, 114, 121). Гликоген может быть почти исчерпан после метаморфоза, и новая взрослая особь восстанавливает запасы гликогена, как только начинается питание (81, 141).

Гликоген синтезируется из УДФ-глюкозы, в основном получаемой из пищевых углеводов или аминокислот. УДФ-глюкоза может использоваться для синтеза либо гликогена, либо трегалозы, сахара, циркулирующего в гемолимфе (120). Когда трегалоза в жировых отложениях достигает определенной концентрации, ее синтез подавляется, и УДФ-глюкоза используется для синтеза гликогена (46).

Липиды являются основным компонентом жирового тела, и более 90% хранящихся липидов составляют триглицериды (17, 30). Триглицериды синтезируются из пищевых углеводов, жирных кислот или белков. Липогенез в жировом теле аналогичен таковому в тканях млекопитающих (17).Непосредственным предшественником синтеза триглицеридов является диглицерид, который может образовываться из (а) фосфатидной кислоты, продуцируемой глицерофосфатным путем, (б) моноацилглицериновым путем, (в) деградации фосфолипидов или (г) деацилирования триглицеридов, катализируемого липазами. Образование триглицеридов осуществляется путем этерификации диглицеридов, катализируемой диацилглицерол-ацилтрансферазой в реакции, в которой используется жирный ацил-КоА (13). Жирные кислоты быстро поглощаются жировым телом и легко включаются в триглицериды и, в меньших количествах, в другие глицериды и фосфолипиды (17, 111).Количество жирных кислот или ацетатов, содержащихся в жировом теле, зависит от стадии развития и статуса питания насекомого (17, 80, 102, 143).

Преобразование углеводов, основного компонента рациона насекомых, в липиды в жировом теле хорошо задокументировано (17, 27, 64, 66, 131). Способность жирового тела к липогенезу из глюкозы значительно выше, чем к синтезу гликогена, что объясняет более высокое содержание липидов по сравнению с гликогеном в жировом теле насекомых.У самок A. aegypti 50 % поступающей с пищей глюкозы используется для синтеза липидов, а 35 % — для синтеза гликогена (140). Изучение включения глюкозы в жировое тело личинок последнего возраста тутового шелкопряда показало, что липогенез преобладает в первой половине стадии, тогда как синтез гликогена становится более активным на поздней стадии (66). Запасы липидов остаются стабильными в течение оставшейся части личиночной жизни и переносятся в куколки и взрослых фаратов. Однако большая часть гликогена служит источником энергии в личиночный период после питания, а остальная часть сохраняется для использования куколками и взрослыми особями.Сходная картина использования запасов энергии отмечена у сверчков во время последнего нимфального возраста и во время линьки до взрослой особи (1). Следовательно, хотя и триглицерид, и гликоген являются преобладающими запасами, хранящимися в жировом теле в течение последнего личиночного периода, их судьбы весьма различны.

Повторное открытие липидных капель

Внутриклеточное хранение триглицеридов происходит в специализированных цитоплазматических компартментах, называемых липидными каплями. Почти все ткани могут синтезировать и хранить триглицериды в виде небольших капель липидов, но адипоциты являются специализированными клетками для хранения липидов.Растущее количество данных показывает, что липидные капли являются не просто пассивным резервуаром липидов, но фактически являются динамическими органеллами, играющими центральную роль в жировом и энергетическом обмене (91). Липидная капля состоит из ядра нейтральных липидов (триглицеридов и сложных эфиров холестерина), окруженного монослоем фосфолипидов и холестерина, в который встроены или периферически связаны специфические белки (24, 26).

Во время потребности в энергии организм получает доступ к запасам триглицеридов за счет скоординированного действия липаз (липолиз).Учитывая низкую растворимость триглицеридов в фосфолипидах, поверхность липидной капли представляет собой барьер для липаз, которые должны получить доступ к молекулам триглицеридов. Это одна из причин, по которой липидные капли играют важную роль в регуляции липолиза. Поверхность липидных капель должна быть нарушена, чтобы инициировать липолитическое событие. Молекулярный механизм, лежащий в основе процесса, с помощью которого липаза получает доступ к субстрату — триглицериду в ядре липидной капельной частицы, — неизвестен.Этот процесс, по-видимому, контролируется эволюционно консервативными белками из семейства PAT, которое представляет собой группу белков, имеющих сходство последовательностей и локализующихся в липидных каплях (24, 26). У позвоночных белки PAT локализуют капли толипидов либо конститутивно (перилипин и белок, связанный с дифференцировкой адипоцитов), либо в ответ на липогенные и/или липолитические стимулы (TI47, S3-12 и OXPAT, белок PAT, связанный с окислительным метаболизмом) (26). Перилипин является наиболее хорошо охарактеризованным белком липидных капель.Он является важным регулятором липолиза в адипоцитах позвоночных и, в зависимости от уровня его фосфорилирования, может предотвращать или стимулировать гидролиз триглицеридов (26).

Геномы насекомых кодируют два белка PAT, Lsd1 и Lsd2 (24, 56). Общее сходство последовательностей белков хранения липидных капель (Lsd) с членами семейства позвоночных очень низкое (56). Однако информация, доступная по Lsd1 и Lsd2, демонстрирует значительные доказательства в поддержку основных ролей этих белков в липидном метаболизме насекомых.Оба белка связываются с липидами и имеют сходные последовательности в N-концевых областях (8). Lsd2, по-видимому, способствует накоплению липидов, тогда как Lsd1 участвует в активации липолиза. Lsd2 экспрессируется на всех стадиях развития и необходим для нормального хранения триглицеридов у мух (119). Сверхэкспрессия и делеция Lsd2 у Drosophila приводят к увеличению и уменьшению содержания триглицеридов, соответственно (56, 119). Недостаток Lsd2 также связан с уменьшением содержания липидов в эмбрионе, указывая на то, что он важен для переноса липидов в развивающийся ооцит (135).Lsd2 обнаружен в жировом теле, яичниках (43, 135) и имагинальных дисках крыльев (43), но особенно много его в яичниках.

В отличие от очевидной функции Lsd2, который действует как барьер для липазы, исследования, проведенные на Manduca sexta, показали, что Lsd1 играет главную роль в активации липолиза (6, 99). Подобно перилипину у позвоночных, Lsd1 является основным фосфопротеином липидных капель после гормональной стимуляции липолиза (99). Фосфорилирование Lsd1 отвечает за большую часть липолитической реакции, вызываемой адипокинетическим гормоном (AKH) у M.секста. Эти исследования (6, 99) дали четкое указание на то, что липидные капли представляют собой активный субклеточный компартмент у насекомых. M. sexta Lsd1 локализуется исключительно в липидных каплях и обнаруживается исключительно в жировом теле взрослой стадии (5). Lsd1 не обнаруживается у питающейся личинки, и его численность постепенно увеличивается по мере того, как насекомое развивается от непитающейся личинки до взрослой особи.

Помимо функциональных различий, Lsd1 и Lsd2 отличаются своими физическими свойствами.Lsd1 растворим в водной среде только в том случае, если он связан с липидной поверхностью или в присутствии хаотропов и детергентов. Однако Lsd2 имеет компактную структуру и растворяется в водной среде в отсутствие детергентов (8). Основываясь на этих свойствах, ожидается, что Lsd1 связан только с липидными структурами, тогда как Lsd2 также может быть обнаружен в цитозоле.

Помимо Lsd1 и Lsd2, несколько других белков липидных капель могут играть роль в регуляции накопления и гидролиза триглицеридов.Роли Lsd1 и Lsd2 в метаболизме липидов и тот факт, что большинство связанных с липидными каплями белков, идентифицированных — более сотни — в адипоцитах личинок Drosophila, участвуют в клеточном метаболизме (22), подчеркивают участие липидных капель в метаболизме насекомых. Изучение функции белков липидных капель позволит по-новому взглянуть на механизмы отложения и мобилизации липидов.

Атипичное накопление липидов у насекомых

Адипоциты жирового тела представляют собой клетки с высокой пластичностью, способные хранить большое количество триглицеридов (36).Накопление липидов диапаузирующими насекомыми хорошо задокументировано (40). Экстремальное отложение липидов может вызвать гипертрофию жировых тел, и это механизм, повышающий выживаемость в зимнее время у самок Culex pipiens (25, 88). Самцы не впадают в диапаузу и не переживают зиму. Перед диапаузой взрослые самки накапливают в два раза больше липидов, чем их недиапаузирующие собратья (25, 88). Накопление липидов в организме происходит полностью за счет питания растительными соками, богатыми углеводами. Эти особи питаются чаще перед диапаузой, чем недиапаузирующие самки (103).Диапаузирующие самки не питаются кровью, и молекулярный механизм для переваривания кровяной пищи отсутствует (25, 103). В соответствии с повышенным уровнем липогенеза, который приводит к гипертрофии жировых тел, было показано повышение уровня экспрессии синтазы жирных кислот (103).

С другой стороны, некоторые виды паразитоидов перепончатокрылых и двукрылых неспособны накапливать запасы липидов во взрослом состоянии. Хотя эти виды питаются богатой сахаром пищей, они не могут превращать избыток углеводов в липиды.Физиологический механизм, лежащий в основе этого уникального состояния, неизвестен (132).

МОБИЛИЗАЦИЯ УГЛЕВОДНЫХ ЗАПАСОВ

Гликоген мобилизуется для использования другими тканями, в основном в форме трегалозы (120). Использование гликогена зависит от активности гликогенфосфорилазы, которая обеспечивает глюкозильные остатки для синтеза трегалозы (114, 120). Активность фосфорилазы жирового тела увеличивается во время личиночного развития. Повышение активности перед окукливанием связано с потребностью в энергии и глюкозе для синтеза хитина.Точно так же развитие куколки и взрослой особи характеризуется высокой активностью фосфорилазы. Различные насекомые проявляют разные модели активности фосфорилазы в период куколки. У одних насекомых повышение активности фосфорилазы наблюдается в начале периода, тогда как у других активность фосфорилазы возрастает к концу стадии куколки (114).

В секреции трегалозы адипоцитами участвует мембранный переносчик. Недавно сообщалось об идентификации и характеристике первого переносчика трегалозы насекомых (75).Природа и механизм действия переносчиков трегалозы жирового тела у большинства насекомых неизвестны.

Помимо использования трегалозы для поддержания энергетического метаболизма во время голодания или периода отсутствия питания (см. обзор в ссылке 120), трегалоза является субстратом для полета насекомых в целом. Долго летающие летуны, такие как саранча (125) и комары, после нескольких часов полета (72, 73) начинают летать с использованием трегалозы и через некоторое время переходят на липиды. Кратковременно летающие виды, такие как таракан Periplaneta americana (41), используют в основном трегалозу. С другой стороны, колорадский жук (Leptinotarsa ​​decemlineata), который окисляет пролин для обеспечения полета, также нуждается в сопутствующем использовании глюкозы для производства пирувата и обеспечения пролин-аланинового цикла (48). Особую группу насекомых представляют пчелы, которые для полета используют исключительно углеводы (117). Эти насекомые поддерживают полет, используя сахар, хранящийся в зерне, а не запасы жира.

Гликоген также мобилизуется для производства трегалозы и сахарных спиртов в стрессовых условиях температуры (116) и засухи (133).Эти осмолиты играют практически ту же роль, что и трегалоза, предотвращая повреждение клеток в условиях низкой температуры и во время диапаузы (37). Исследования нескольких насекомых показали, что акклиматизация к холоду приводит к увеличению содержания трегалозы и глюкозы в организме (93, 128). Эти изменения поддерживаются быстрым уменьшением гликогена (55).

Гликоген также содержится в яйцах и синтезируется в яичниках из глюкозы, которая импортируется из гемолимфы после гидролиза трегалозы (71, 138). У B. mori накопление гликогена в развивающемся яичнике находится под контролем гормона диапаузы. Однако роль гормона диапаузы в активности гликогенфосфорилазы не исследована.

МОБИЛИЗАЦИЯ ЛИПИДНЫХ РЕЗЕРВОВ

Жирные кислоты, хранящиеся в липидных каплях жирового тела, мобилизуются для ряда целей, включая обеспечение энергией летающих мышц в форме диглицеридов, трегалозы или пролина; обеспечение яичников липидами; и общее поддержание метаболической активности других тканей, в том числе жирового тела.Первая необходимая стадия мобилизации жирных кислот заключается в действии триглицеридных липаз жирового тела для катализа гидролиза молекул триглицеридов, содержащихся в липидных каплях. На сегодняшний день идентифицированы две липазы, которые экспрессируются в жировом теле: триглицеридлипаза жировой ткани насекомых (ATGL), или липаза Бруммера (57), и триглицеридлипаза (TGL) (6, 11). TGL является основной липазой M. sexta. Это единственная липаза насекомых, которая была очищена (11) и охарактеризована (6, 7, 97–99). TGL является гомологом дрозофилы CG8552, функция которого доказана экспрессией белка дрозофилы в клеточных линиях насекомых (6). TGL имеет значительное сходство последовательностей с фосфолипазами позвоночных из семейства фосфолипаз фосфатидной кислоты A1 (PA-PLA1) (6), но не обнаруживает гомологии с основными триглицеридгидролазами адипоцитов позвоночных, гормон-чувствительной липазой (HSL) и ATGL. TGL хорошо сохраняется среди насекомых (6). Помимо своей основной триглицеридной и диглицеридгидролазной активности, TGL обладает значительной активностью фосфолипазы A1 (6).

Липаза Бруммера, или ATGL насекомых, была идентифицирована у дрозофилы (57). ATGL насекомых принадлежит к семейству кальций-независимой фосфолипазы A2 (iPLA2), которое включает три близкородственные липазы позвоночных: ATGL, iPLA2-ε и iPLA2-η (68). Это фосфолипазы, которые также проявляют липазную и трансацилазную активность. Исследование с использованием генетических подходов показало, что ATGL играет важную роль в метаболизме энергии у дрозофилы. Потеря ATGL вызывала накопление триглицеридов и, следовательно, жирных мух, тогда как его избыточная экспрессия приводила к появлению худых мух (57).Мобилизация триглицеридов не была нарушена у ATGL-нулевых мутантов, которые потребляли более 70% запасенных триглицеридов при голодании (57), что свидетельствует о том, что ATGL не является ограничивающим ферментом в мобилизации липидов у Drosophila.

Использование липидов

В этом разделе представлен обзор исследований, показывающих мобилизацию и/или использование липидов для непосредственной поддержки полета и для синтеза трегалозы и пролина, а также во время голодания, эмбриогенеза и иммунного ответа.

Полет

Непосредственное использование жировых запасов для поддержания полета, как правило, требуется для долго летающих насекомых (20). Исследования с использованием полугрудных препаратов Locusta migratoria показали способность электрически стимулируемых летательных мышц метаболизировать липиды и углеводы (104). Однако, демонстрируя предпочтение окислению липидов, окисление углеводов сильно ингибировалось в присутствии липофорина (54). Мобилизация липидов жировых отложений во время полета была показана у многих насекомых (20, 31, 48, 72, 145).Липиды жирового тела обычно секретируются в гемолимфу в виде диацилглицерина, который транспортируется в ткани липопротеином насекомых, липофорином (110, 126). Использование липидов насекомыми рассматривалось несколько раз (2, 20, 30, 40). Как указано в следующем абзаце, косвенное использование липидов для обеспечения полета наблюдается у некоторых насекомых, чьи летательные мышцы используют пролин в качестве основного энергетического субстрата.

Синтез трегалозы и пролина

Синтез трегалозы в жировых отложениях является энергозависимым процессом.Исследования на двух видах тараканов (83, 136) показали, что синтез и высвобождение трегалозы связаны с окислением жирных кислот. Фактически ингибирование β-окисления предотвращает индуцированное AKH высвобождение трегалозы (83). Эти исследования показывают, что, по крайней мере, у некоторых насекомых синтез трегалозы зависит от мобилизации и окисления жирных кислот.

Пролин является обильным субстратом, присутствующим в гемолимфе большинства видов насекомых. Он синтезируется в жировом теле из ацетил-КоА и аланина и затем выделяется в гемолимфу (29).Исследования, основанные на двух видах насекомых, мухе цеце, Glossina morsitans и колорадском жуке, Leptinotarsa ​​decemlineata, которые используют пролин в качестве основного топлива для обеспечения полета, показывают, что синтез пролина требует мобилизации жирных кислот (29, 48). Исключительная способность этих насекомых использовать пролин заключается в свойствах их мышечных митохондрий, которые имеют ферменты, необходимые для окисления пролина, а также низкую способность окислять жирные кислоты и пируват (48, 53).Утилизация пролина во время полета сопровождается повышением концентрации аланина в гемолимфе (48). Аланин повторно используется для синтеза пролина в жировом теле и считается челноком для транспортировки единиц ацетата из жирового тела в мышцы. Несколько исследований показали, что жирные кислоты, хранящиеся в жировых отложениях, обеспечивают ацетатные единицы, необходимые для синтеза пролина (16, 29, 134). Кроме того, полет и AKH способствуют параллельному увеличению активности липазы и синтеза пролина у жуков (16), а экстракты сердечных тел вызывают как липолиз, так и синтез пролина в жировом теле мухи цеце (101).Липиды гемолимфы также увеличиваются во время полета у колорадского жука. В целом исследования насекомых, летательные мышцы которых обладают высокой избирательностью к окислению пролина, показывают, что мобилизация депо триглицеридов является центральной и тесно связана с использованием пролина.

Голодание

Голодание — еще одно состояние, при котором наблюдается мобилизация липидов. Например, голодание L. migratoria характеризуется трехкратным увеличением концентрации липидов в гемолимфе из-за значительного повышения уровня диглицеридов (20).Аналогичная ситуация наблюдается у M. sexta, у которых голодание вызывает двукратное увеличение концентрации липидов в гемолимфе (141). В отличие от мобилизации липидов, вызванной полетом, увеличение диглицеридов гемолимфы во время голодания не зависит от AKH. Сигнал, который способствует активации липолиза при голодании, остается неизвестным. Однако у обоих насекомых инъекция трегалозы снижает концентрацию липидов в гемолимфе, что указывает на существование обратной зависимости между концентрацией липидов в гемолимфе и трегалозой (10, 20).Трегалоза оказывает ингибирующее действие на липолитическую активность жирового тела, судя по снижению активности липазы жирового тела M. sexta (10) и продукции диглицеридов жировым телом саранчи (82). Механизм, лежащий в основе этого процесса, неизвестен, но исследование in vitro (82) предполагает прямое влияние трегалозы на скорость липолиза.

Эмбриогенез

Липиды составляют 30–40% сухой массы ооцитов насекомых (27, 122, 127) и являются основным источником энергии для развивающегося эмбриона (20, 127).В процессе созревания ооциты насекомых увеличивают содержание липидов в несколько раз за короткий период, обычно один-два дня. Хотя ооциты способны синтезировать жирные кислоты de novo, этот вклад составляет не более 1% содержания липидов яиц. Подавляющее большинство липидов, накопленных в ооцитах, происходит из жирового тела и транспортируется в яичники липофорином (144, 146). Накопление липидов в яичниках сопровождается массивным снижением содержания липидов в жировом теле (81, 144).В соответствии со значением lipophorin в оогенезе, экспрессия генов аполипопротеинов (118) и липопротеиновых рецепторов увеличивается во время вителлогенеза (33, 35). Яичники поглощают часть липидов за счет рецептор-опосредованного эндоцитоза липопротеиновой частицы. Этот механизм проявляется в появлении белковых компонентов липофорина внутри растущих ооцитов (118, 146). Вклад этого механизма в общее поглощение липидов яичниками не ясен. Исследования M. sexta предполагают, что этот механизм дает только 5% липидов, поглощаемых яичниками.Похоже, что большая часть липидов поглощается внеклеточным механизмом, который требует гидролиза диглицеридов и последующего поглощения образующихся жирных кислот (146). Содержание липидов в вителлогенине значительно ниже, чем в липофорине. Однако, учитывая большое количество вителлогенина, поглощаемого развивающимися ооцитами, его вклад в содержание липидов в ооцитах может быть значительным. Подобно липофорину, вителлогенин вырабатывается в жировом теле, секретируется в гемолимфу и поглощается развивающимися ооцитами посредством эндоцитоза, опосредованного рецептором вителлогенина (123).

Иммунный ответ

Липиды также мобилизуются в гемолимфу в ответ на иммунный вызов (34, 38, 90). Изучение взаимодействий комаров и паразитов (Plasmodium falciparum и Anopheles gambiae) подтвердило, что инфицированные полевые комары демонстрируют повышенный уровень транскрипции липофориновых белков (84). Природа сигналов, запускающих мобилизацию липидов во время инфекций, и судьба мобилизованных липидов неизвестны. Липиды могут быть использованы в качестве источника энергии и/или для биогенеза мембран в местах инфекции или в гемоцитах.

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ МОБИЛИЗАЦИИ ЭНЕРГИИ ЖИРОВОГО ТЕЛА

Мобилизация запасов энергии жирового тела в основном регулируется AKH (49), который вырабатывается сердечными телами (51). Наиболее широко признанным действием пептидов семейства AKH является их стимуляция жирового тела к превращению накопленного гликогена и триглицеридов в трегалозу и диглицерид гемолимфы соответственно. У некоторых насекомых AKH также стимулирует синтез пролина (48, 50, 51). Поддерживая роль AKH в мобилизации гликогена, удаление AKH-продуцирующих клеток у Drosophila способствует снижению уровней трегалозы как у личинок, так и у взрослых (67, 76, 78).Были идентифицированы AKH-рецепторы D. melanogaster и B. mori (113). Они связаны с рецептором гонадотропин-высвобождающего гормона млекопитающих. Дополнительные доказательства в поддержку роли AKH в энергетическом обмене были предоставлены исследованием Drosophila, показывающим, что делеционные мутанты AKH рецептора накапливают больше телесного жира, чем контрольная группа (58).

Механизм действия AKH на различные виды насекомых был изучен и рассмотрен ранее (47, 49, 51, 124). Эффекты AKH у M.sexta зависят от стадии развития. AKH мобилизует гликоген посредством активации гликогенфосфорилазы на личиночных стадиях и способствует липолитической реакции у взрослых (2). Липолитический ответ, индуцированный AKH у M. sexta, включает быстрое увеличение притока Ca2+ и увеличение внутриклеточной концентрации цАМФ, что приводит к активации цАМФ-зависимой протеинкиназы А (ПКА) (3). Активируются ли эти два пути одновременно рецептором AKH или являются результатом каскадного эффекта, еще предстоит определить.

Мобилизация энергетических резервов также участвует в реакции насекомых на острые стрессы. Этот ответ контролируется нейрогормоном октопамином, аналогом норадреналина у беспозвоночных (106). Действие октопамина опосредовано рецепторами, связанными с G-белком, которые связаны либо с увеличением, либо со снижением внутриклеточного уровня цАМФ или с генерацией внутриклеточных сигналов кальция (42). Октопамин стимулирует мобилизацию липидов у некоторых насекомых (45, 92, 109).У M. sexta он стимулирует гликогенфосфорилазу на личиночной стадии (86), но ответ умеренный по сравнению с ответом, вызываемым AKH.

Для поддержания полета требуется большое количество энергии. Выделение гормонов во время полета лучше всего изучено у саранчовых, и была показана интегрированная связь между октопамином и AKH во время полета. Увеличение содержания диглицеридов в гемолимфе имеет двухфазный характер с плато между 10 и 20 мин полета. В течение первых нескольких минут полета высвобождается октопамин, вызывая первый выброс диглицеридов из жировых отложений.Последующая, более продолжительная фаза повышения уровня липидов вызывается высвобождением AKH, титры которых резко возрастают после 15 минут полета (92). Некоторые исследования предполагают, что октопамин вызывает секрецию AKH сердечными телами во время полета (92). Однако инкубация сердечных тел с октопамином не индуцировала секрецию AKH (95). Высвобождение AKH может быть вызвано снижением содержания трегалозы в гемолимфе, которое происходит вскоре после начала полета (21). У Drosophila снижение внеклеточной концентрации трегалозы стимулировало секрецию AKH из сердечных тел (76).В соответствии с этим наблюдением предыдущее исследование показало, что трегалоза и глюкоза ингибируют высвобождение AKH из адипокинетических клеток (96). Имеющаяся информация предполагает, что уровни трегалозы и/или глюкозы в гемолимфе играют непосредственную роль в секреции AKH сердечными телами.

Механизм активации гликогенолиза

Мобилизация гликогена зависит от активности гликогенфосфорилазы, которая катализирует расщепление гликогена до глюкозо-1-фосфата.Он превращается в глюкозо-6-фосфат, который вместе с УДФ-глюкозой используется в синтезе трегалозы (46) или, наоборот, вступает в гликолиз. AKH стимулирует активацию гликогенфосфорилазы в жировом теле посредством фосфорилирования белка, который превращает b-форму, активную только в присутствии AMP, в а-форму, активную саму по себе. Форма b активируется AMP, тогда как она ингибируется АДФ, АТФ и глюкозой (9, 129). В жировом теле M. sexta а-форма не ингибируется АТФ (9).Это означает, что жировое тело способно преобразовывать гликоген в трегалозу в ответ на метаболические потребности других тканей, даже когда энергетический заряд жирового тела высок. Напротив, все формы фосфорилазы из летательных мышц Manduca ингибируются близкими к физиологическим концентрациями АТФ (28), демонстрируя четкое различие в регуляции фосфорилазы между этими двумя тканями. Поскольку жировое тело является основной биосинтетической тканью насекомого, ожидается, что его энергетический заряд будет высоким в течение большинства периодов развития.Например, у голодающих личинок M. sexta энергетический заряд в жировом теле увеличивался параллельно активности гликогенфосфорилазы. Следовательно, мобилизация запасов гликогена жирового тела в основном осуществляется фосфорилазой а, которая регулируется не энергетическим зарядом, а гормонально через фосфорилирование. Маловероятно, что фосфорилаза b будет активна в физиологических условиях жирового тела.

Чтобы стимулировать использование глюкозо-6-фосфата для синтеза трегалозы, необходимо отключить гликолиз.Доказательства того, что сердечные тела обладают ингибирующим действием на гликолиз, были обнаружены в жировом теле (115) и летательных мышцах (105). Ингибирование гликолиза достигается за счет снижения концентрации фруктозо-2,6-бифосфата (F-2,6-P2), основного аллостерического регулятора фосфофруктокиназы, ключевого регуляторного фермента гликолиза (19, 130). В жировом теле тараканов AKH вызывает заметное снижение концентрации F-2,6-P2, что приводит к снижению активности фосфофруктокиназы на 90% (18).

Интересно наблюдение, что уровень F-2,6-P2 в жировом теле коррелирует с уровнем глюкозы в гемолимфе (85). Это наблюдалось у личинок Manduca в начале голодания. У этих насекомых уровень трегалозы остается относительно постоянным даже во время голодания (142). Однако в первые 30 мин голодания наблюдается быстрое, примерно в 5 раз, снижение уровня глюкозы в гемолимфе. Снижение концентрации глюкозы в гемолимфе важно, поскольку оно коррелирует с уровнем F-2,6-P2 в жировом теле (85).Корреляция между глюкозой гемолимфы и уровнем основного регулятора гликолиза показывает, что глюкоза гемолимфы является индикатором состояния углеводного обмена в жировом теле. Кроме того, показана непосредственная роль глюкозы в контроле углеводного обмена в жировом теле.

Что касается механизма мобилизации гликогена в результате адаптации к холоду, активация расщепления гликогена для синтеза полиолов, запускаемая низкой температурой, является результатом увеличения активности PKA (100) и опосредованной фосфорилированием активации гликогенфосфорилазы (63). В дополнение к этим изменениям осенью было описано повышение активности нескольких ферментов, участвующих в синтезе полиолов (89).

Механизм активации липолиза

Мобилизация запасов триглицеридов во время полета контролируется AKH (47, 124), который увеличивает скорость гидролиза триглицеридов и способствует сопутствующему высвобождению диацилглицерина в гемолимфу. Повышение активности липазы гомогенатов жировых тел после начала полета или инъекции AKH наблюдалось у нескольких насекомых (12, 15, 16).AKH вызывает четырехкратное увеличение активности PKA жирового тела M. sexta в течение 2–5 мин. Таким образом, PKA-опосредованное фосфорилирование белков считается основным фактором активации липолиза. TGL фосфорилируется PKA in vitro (11). Однако исследования in vitro с использованием PKA и TGL, очищенных из жирового тела M. sexta (11, 97), показали, что фосфорилирование TGL, катализируемое PKA, не влияет на активность TGL в отношении липидных капель (99). Фактически, TGL конститутивно фосфорилируется in vivo, и уровень его фосфорилирования не меняется под действием AKH (98). Удивительно, но активность TGL была в 2,4 раза выше при анализе липидных капель, выделенных из стимулированных AKH жировых тел, что свидетельствует о влиянии AKH на липидные капли (99). Временные исследования вызванных AKH изменений фосфорилирования белков липидных капель идентифицировали Lsd1 как основную мишень PKA (99) и показали корреляцию между активностью TGL и фосфорилированием Lsd1. Последующие исследования с использованием очищенного Lsd1, воссозданного в липидных каплеподобных частицах, позволили предположить прямое влияние PKA-фосфорилирования Lsd1 на активность TGL (7).Большая часть липолитического ответа (70%), вызванного AKH, объясняется изменениями, вызванными липидными каплями. Изменения в цитозоле, где локализуется ТГЛ, ответственны за 30% липолитического ответа. Следовательно, липолитическое действие AKH в основном определяется его влиянием на активность липидных капель посредством фосфорилирования Lsd1.

Lsd1 плохо экспрессируется в питающихся личинках, но сильно экспрессируется в адипоцитах непитающихся взрослых насекомых (5). Так совпало, что взрослый М.sexta характеризуется большой способностью мобилизовать запасы липидов (2). Паттерн экспрессии Lsd1 подтверждает его роль регулятора липолиза и может объяснить, почему AKH не индуцирует мобилизацию липидов у личинок (5). Lsd1 является консервативным белком у насекомых, и эти исследования показывают, что его функция аналогична перилипину А из липидных капель млекопитающих (24).

Часть липолитического ответа, индуцированного AKH, связана с изменениями, происходящими в цитозоле, включая активацию TGL (98).Как упоминалось выше, AKH-индуцированная активация активности цитозольной TG-липазы была зарегистрирована у нескольких насекомых, включая моль (10), жуков (16) и саранчу (15). Этот механизм активации, который не зависит от состояния фосфорилирования TGL, еще предстоит выяснить. Первичная структура TGL предполагает наличие двух структурных доменов: домена WWE, расположенного в N-концевой области, и домена DDHD, расположенного в С-концевой области (6). Эти домены могут играть роль в регуляции активности TGL, взаимодействуя с другими белками. Этот тип регуляции может иметь отношение к контролю базовой липолитической активности или AKH-независимой активности. Ожидается, что регуляция базального липолиза будет более актуальной на стадиях кормления. Высокий уровень липолиза, наблюдаемый у голодающих взрослых, можно значительно уменьшить, увеличив уровень трегалозы в кровотоке. Высокий уровень трегалозы снижает активность ТГ-липазы цитозоля и концентрацию липидов в гемолимфе (10). Как и у млекопитающих, базальный липолиз также может регулироваться другими липазами, такими как ATGL (139).У Drosophila ATGL насекомых ассоциирован с большей частью базального липолиза и лишь частично с AKH-индуцированным липолизом (58). Регуляция активности ATGL насекомых может контролироваться уровнем его экспрессии и, возможно, другими механизмами. Активность ATGL млекопитающих модулируется белком CGI-58 (сравнительная идентификация генома-58). Поскольку геном дрозофилы содержит ген-гомолог CGI-58, было высказано предположение, что ATGL насекомых также может регулироваться взаимодействием с CGI-58 (58).

Наличие множественных консервативных сайтов фосфорилирования как в TGL, так и в Lsd1 предполагает наличие сложных механизмов регуляции активности TGL. Учитывая центральную роль липолиза в энергетическом обмене, ожидается регуляция липолиза множественными гормональными или метаболическими сигналами. Эти регуляторные пути еще предстоит выяснить.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Новая информация указывает на то, что некоторые аспекты отложения и мобилизации триглицеридов у насекомых осуществляются с помощью эволюционно законсервированных механизмов.Во многих отношениях изучение метаболизма жиров у насекомых менее сложно, чем у позвоночных, что позволяет предположить, что насекомые обеспечат преимущество в продвижении нашего понимания фундаментальных аспектов метаболизма жиров. Дрозофила используется в качестве модельной системы для исследований по молекулярному анализу заболеваний человека, таких как ожирение (23). Эти исследования основаны на генетических манипуляциях и направлены на открытие новых регуляторов липидного обмена. Полное понимание основных механизмов мобилизации липидов облегчит интерпретацию исследований, основанных на генетических подходах.Расширение наших знаний о механизме энергетического метаболизма у насекомых необходимо не только для лучшего понимания биохимии и физиологии насекомых, но и потому, что эта информация может помочь ответить на вопросы, касающиеся здоровья человека.

РЕЗЮМЕ

  1. Жировая ткань играет важную роль в промежуточном обмене веществ и является центральным хранилищем питательных веществ и запасов энергии. Запасающая функция жирового тела необходима для жизни голометаболических насекомых, которые должны накапливать хотя бы минимальное количество питательных веществ на личиночных стадиях, чтобы выжить в периоды голодания и метаморфоза.Запасы жирового тела, перенесенные с личиночной стадии, также имеют решающее значение для оогенеза.

  2. Энергетические резервы жирового тела мобилизуются в ответ на энергетические потребности других тканей. В то же время жировое тело отвечает на метаболические потребности самого органа. Следовательно, мобилизация запасов энергии должна быть тесно связана с рядом метаболических путей.

  3. Липиды всегда представляют собой основной компонент жирового тела и основной источник метаболического топлива.Триглицериды, основная форма липидов, хранятся в ядре липидных капель, окруженных фосфолипидами и белковой оболочкой. Капли липидов представляют собой динамические органеллы, метаболическая активность которых зависит от белковых компонентов. Некоторые из этих белков участвуют в регуляции накопления и мобилизации триглицеридов.

  4. Липолитический механизм, идентифицированный на данный момент у насекомых, включает две липазы, TGL и липазу Браммера, и два эволюционно законсервированных белка липидных капель, Lsd1 и Lsd2.Липолитическое действие AKH запускается фосфорилированием Lsd1, которое активирует TGL. Напротив, активность липазы Бруммера, по-видимому, не зависит от AKH. Другие механизмы и белки также могут модулировать скорость мобилизации триглицеридов в условиях основного и/или стимулированного метаболизма.

  5. Текущая информация указывает на то, что насекомые разделяют с млекопитающими и другими организмами некоторые аспекты механизмов отложения и мобилизации триглицеридов. Эта информация подтверждает использование моделей насекомых для исследования основных вопросов, связанных с процессами накопления и мобилизации липидов.Открытие новых регуляторов метаболизма липидов может быть облегчено на моделях насекомых, которые предлагают технические преимущества, связанные с их размером, короткой продолжительностью жизни и простотой генетических манипуляций. Модель плодовых мушек предлагает особенно мощные генетические методы, которые могут быть полезны для определения роли предполагаемых регуляторов липидного гомеостаза.

Благодарности

Наше исследование поддерживается грантами NIH GM64677 и GM55622, а также сельскохозяйственной экспериментальной станцией Университета штата Оклахома.

Ссылки

1. Ананд А.Н., Лоренц М.В. Возрастные изменения запасов жира в организме и регуляция синтеза и мобилизации липидов жирового тела адипокинетическим гормоном у последней личиночной стадии сверчка, Gryllus bimaculatus. Дж. Физиология насекомых. 2008; 54:1404–12. [PubMed] [Google Scholar]2. Arrese EL, Canavoso LE, Jouni ZE, Pennington JE, Tsuchida K, Wells MA. Депонирование и мобилизация липидов у насекомых: текущее состояние и направления развития. Насекомое Биохим Мол Биол. 2001; 31:7–17. [PubMed] [Google Scholar]3.Аррес Э.Л., Флауэрс М.Т., Газард Дж.Л., Уэллс М.А. Кальций и цАМФ являются вторичными мессенджерами в липолизе триацилглицеролов, индуцированном адипокинетическим гормоном, в жировом теле Manduca sexta. J липидный рез. 1999; 40: 556–64. [PubMed] [Google Scholar]4. Arrese EL, Gazard JL, Flowers MT, Soulages JL, Wells MA. Транспорт диацилглицерина в жировом теле насекомых: свидетельство участия липидных капель и цитозольной фракции. J липидный рез. 2001; 42: 225–34. [PubMed] [Google Scholar]5. Arrese EL, Mirza S, Rivera L, Howard AD, Chetty PS, Soulages JL.Экспрессия липидного запасающего капельного белка-1 может определять роль AKH как гормона, мобилизующего липиды, у Manduca sexta. Насекомое Биохим Мол Биол. 2008; 38: 993–1000. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]6. Arrese EL, Patel RT, Soulages JL. Основной триглицерид-липазой жирового тела насекомых является активная фосфолипаза А(1): идентификация и характеристика. J липидный рез. 2006; 47: 2656–67. [PubMed] [Google Scholar]7. Аррезе Э.Л., Ривера Л., Хамада М., Мирза С., Хартсон С.Д. и др. Функция и структура запасающего липиды белка 1 в каплях изучены в липопротеиновых комплексах.Арх Биохим Биофиз. 2008; 473:42–47. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]8. Аррес Э.Л., Ривера Л., Хамада М., Сулаж Дж.Л. Очистка и характеристика рекомбинантного запасного белка-2 липидов из Drosophila melanogaster. Белок Пепт Летт. 2008; 15:1027–32. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]9. Аррес Э.Л., Рохас-Ривас Б.И., Уэллс М.А. Очистка и свойства гликогенфосфорилазы из жирового тела личинок Manduca sexta. Насекомое Биохим Мол Биол. 1995; 25: 209–16. [PubMed] [Google Scholar] 10.Аррес Э.Л., Рохас-Ривас Б.И., Уэллс М.А. Использование обезглавленных насекомых для изучения мобилизации липидов у взрослых Manduca sexta: влияние адипокинетического гормона и трегалозы на активность липазы жирового тела. Насекомое Биохим Мол Биол. 1996; 26: 775–82. [PubMed] [Google Scholar] 11. Аррес Э.Л., Уэллс М.А. Очистка и свойства фосфорилируемой триацилглицероллипазы из жирового тела насекомого Manduca sexta. J липидный рез. 1994; 35:1652–60. [PubMed] [Google Scholar] 12. Аррес Э.Л., Уэллс М.А. Адипокинетический гормон-индуцированный липолиз в жировом теле насекомого Manduca sexta: синтез sn-1,2-диацилглицеролов.J липидный рез. 1997; 38: 68–76. [PubMed] [Google Scholar] 13. Афинштадт К., Даум Г. Жизненный цикл нейтральных липидов: синтез, хранение и деградация. Cell Mol Life Sci. 2006; 63: 1355–69. [PubMed] [Google Scholar] 14. Аттардо Г.М., Хансен И.А., Райхель А.С. Пищевая регуляция вителлогенеза у комаров: значение для анаутогенеза. Насекомое Биохим Мол Биол. 2005; 35: 661–75. [PubMed] [Google Scholar] 15. Ауэрсвальд Л., Гаде Г. Эндокринный контроль липазы ТАГ в жировом теле перелетной саранчи, Locusta migratoria.Насекомое Биохим Мол Биол. 2006; 36: 759–68. [PubMed] [Google Scholar] 16. Auerswald L, Siegert KJ, Gade G. Активация триацилглицероллипазы в жировом теле жука адипокинетическим гормоном. Насекомое Биохим Мол Биол. 2005; 35: 461–70. [PubMed] [Google Scholar] 17. Бейли Э. Биохимия полета насекомых: запас топлива. В: Candy DJ, Kilby BA, редакторы. Биохимия и функции насекомых. Лондон: Чепмен и Холл; 1975. С. 89–176. [Google Академия] 18. Becker A, Liewald JF, Stypa H, Wegener G. Антагонистические эффекты гипертрегалосемического нейропептида на активность 6-фосфофрукто-1-киназы и фруктозо-1,6-бисфосфатазы в жировом теле тараканов.Насекомое Биохим Мол Биол. 2001; 31: 381–92. [PubMed] [Google Scholar] 19. Беккер А., Вегенер Г. Гипертрегалоземические нейропептиды снижают уровень гликолитического сигнала фруктозо-2,6-бисфосфата в жировом теле тараканов. J Эксперт Биол. 1998; 201 (часть 12): 1939–46. [PubMed] [Google Scholar] 20. Бенаккерс А.М., Ван дер Хорст Д.Дж., Ван Марревийк В.Дж. Липиды и липопротеины насекомых и их роль в физиологических процессах. Прог Липид Рез. 1985; 24:19–67. [PubMed] [Google Scholar] 21. Beenakkers AMT, Vanderhorst DJ, Vanmarrewijk WJA.Метаболизм полета насекомых. Биохимия насекомых. 1984; 14: 243–60. [Google Академия] 22. Беллер М., Ридель Д., Янш Л., Дитрих Г., Веланд Дж. и соавт. Характеристика субпротеома липидных капель дрозофилы. Мол клеточная протеомика. 2006; 5:1082–94. [PubMed] [Google Scholar] 23. Бхаруча КН. Эпикурейская муха: использование Drosophila melanogaster для изучения метаболизма. Педиатр рез. 2009;65:132–37. [PubMed] [Google Scholar] 24. Bickel PE, Tansey JT, Welte MA. Белки PAT, древнее семейство белков липидных капель, которые регулируют клеточные запасы липидов. Биохим Биофиз Акта. 2009; 1791: 419–40. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]25. Боуэн МФ. Характер питания сахаром у диапаузирующих и недиапаузирующих самок Culex pipiens (Diptera: Culicidae). J Med Entomol. 1992; 29: 843–49. [PubMed] [Google Scholar] 26. Брасамле ДЛ. Серия тематических обзоров: биология адипоцитов. Семейство перилипинов структурных белков липидных капель: стабилизация липидных капель и контроль липолиза. J липидный рез. 2007; 48: 2547–59. [PubMed] [Google Scholar] 27. Бригель Х.Метаболическая взаимосвязь между размером тела самки, запасами и плодовитостью Aedes aegypti. Дж. Физиология насекомых. 1990; 36: 165–72. [Google Академия] 28. Буркхардт Г., Вегенер Г. Фосфорилаза гликогена из летательных мышц бражника, Manduca sexta. Очистка и свойства трех взаимопревращаемых форм и влияние полета на их взаимопревращение. J Comp Physiol B. 1994;164:261–71. [Google Академия] 29. Берселл Э. Роль пролина в энергетическом обмене. В: Даунер Р., редактор. Энергетический обмен у насекомых. Нью-Йорк: Пленум; 1981. С. 135–54. [Google Академия] 30. Канавосо Л.Е., Джуни З.Е., Карнас К.Дж., Пеннингтон Дж.Е., Уэллс М.А. Жировой обмен у насекомых. Анну Рев Нутр. 2001; 21: 23–46. [PubMed] [Google Scholar] 31. Канавосо Л.Э., Стариоло Р., Рубиоло Э.Р. Метаболизм полета у Panstrongylus megistus (Hemiptera: Reduviidae): роль углеводов и липидов. Мем Инст Освальдо Круз. 2003; 98: 909–14. [PubMed] [Google Scholar] 32. Cheng DJ, Xia QY, Zhao P, Wang ZL, Xu HF и др. Профилирование на основе EST и сравнение экспрессии генов в жировом теле тутового шелкопряда во время метаморфоза.Arch Insect Biochem Physiol. 2006; 61:10–23. [PubMed] [Google Scholar] 33. Cheon HM, Seo SJ, Sun JX, Sappington TW, Raikhel AS. Молекулярная характеристика гомолога рецептора ЛПОНП, опосредующего связывание липофорина в ооците комара Aedes aegypti. Насекомое Биохим Мол Биол. 2001; 31: 753–60. [PubMed] [Google Scholar] 34. Cheon HM, Shin SW, Bian G, Park JH, Raikhel AS. Регуляция генов метаболизма липидов, белка-переносчика липидов липофорина и его рецептора во время иммунного заражения у комара Aedes aegypti. Дж. Биол. Хим. 2006; 281:8426–35. [PubMed] [Google Scholar] 35. Ciudad L, Bellés X, Piulachs MD. Структурная характеристика и характеристика РНК-интерференции рецептора липофорина немецкого таракана, а также эволюционные взаимоотношения рецепторов липопротеинов. BMC Мол Биол. 2007; 8:53. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]36. Дин Р.Л., Коллинз Дж.В., Локк М. Структура жирового тела. В: Керкут Г.А., Гилберт Л.И., ред. Комплексная физиология насекомых, биохимия и фармакология. Нью-Йорк: Пергамон; 1985. С. 155–210.[Google Академия] 37. Денлингер ДЛ. Взаимосвязь холодоустойчивости и диапаузы. В: Lee RE, Denlinger DL, редакторы. Насекомые при низкой температуре. Нью-Йорк: Чепмен и Холл; 1991. стр. 174–98. [Google Академия] 38. Dettloff M, Wittwer D, Weise C, Wiesner A. Липофорин меньшей плотности образуется во время иммунных реакций у чешуекрылых насекомых Galleria mellonella. Сотовые Ткани Res. 2001; 306: 449–58. [PubMed] [Google Scholar] 39. Диллвит Дж. В., Низ П.А., Бригам Д. Л. Биохимия липидов у тлей. В: Стэнли-Самуэльсон Д.В., Нельсон Д.Р., редакторы.Липиды насекомых: химия, биохимия и биология. Линкольн: ун-т. Неб. Пресс; 1993. С. 389–434. [Google Академия]40. Даунер RGH, Мэтьюз JR. Закономерности распределения и использования липидов у насекомых. Я Зул. 1976; 16: 733–45. [Google Академия] 41. Эллиот Дж., Хилл Л., Бейли Э. Изменения содержания углеводов в тканях во время полета сытого и голодного таракана, Periplaneta americana L. Comp Biochem Physiol A. 1984; 78: 163–65. [Google Академия]42. Evans PD, Maqueira B. Рецепторы октопамина насекомых: новая схема классификации, основанная на исследованиях клонированных рецепторов, связанных с G-белком дрозофилы.Инвертебр Нейроски. 2005; 5:111–18. [PubMed] [Google Scholar]43. Fauny JD, Silber J, Zider A. Ген 2 капли запаса липидов дрозофилы (Lsd-2) экспрессируется и контролирует запасание липидов в имагинальных дисках крыльев. Дев Дин. 2005; 232:725–32. [PubMed] [Google Scholar]44. Феррандон Д., Имлер Дж. Л., Хетру С. , Хоффманн Дж. А. Системный иммунный ответ дрозофилы: восприятие и передача сигналов при бактериальных и грибковых инфекциях. Нат Рев Иммунол. 2007; 7: 862–74. [PubMed] [Google Scholar]45. Филдс PE, Вудринг Дж.П. Мобилизация липидов и углеводов октопамином у сверчка домашнего, Acheta domesticus.Дж. Физиология насекомых. 1991; 37: 193–99. [Google Академия] 46. Фридман С. Регуляция трегалозы, один из аспектов метаболического гомеостаза. Анну Рев Энтомол. 1978; 23: 389–407. [Google Академия] 47. Гейд Г. Регуляция промежуточного метаболизма и водного баланса насекомых нейропептидами. Анну Рев Энтомол. 2004; 49: 93–113. [PubMed] [Google Scholar]48. Гаде Г., Ауэрсвальд Л. Выбор жуков — пролин для выработки энергии: контроль с помощью AKH. Comp Biochem Physiol B. 2002; 132:117–29. [PubMed] [Google Scholar]49. Гаде Г., Ауэрсвальд Л.Механизм действия нейропептидов из семейства адипокинетических гормонов. Джен Комп Эндокринол. 2003; 132:10–20. [PubMed] [Google Scholar]50. Гейд Г., Голдсуорти Г.Дж. Пептидные гормоны насекомых: выборочный обзор их физиологии и потенциального применения для борьбы с вредителями. Pest Manag Sci. 2003; 59: 1063–75. [PubMed] [Google Scholar]51. Гаде Г., Хоффманн К. Х., Спринг Дж. Х. Гормональная регуляция у насекомых: факты, пробелы и перспективы. Physiol Rev. 1997; 77: 963–1032. [PubMed] [Google Scholar]52. Гилби АР. Липиды и их метаболизм у насекомых.Анну Рев Энтомол. 1965; 10: 141–60. [Google Академия]53. Джуливи С., Росс-Инта С., Хортон А.А., Лукхарт С. Метаболические пути в митохондриях Anopheles stephensi. Биохим Дж. 2008;415:309–16. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]54. Голдсуорти Г.Дж. Эндокринный контроль летного метаболизма у саранчовых. Adv Insect Physiol. 1983; 17: 149–204. [Google Академия]55. Гото М., Ли Ю.П., Каяба С., Оутани С., Коити С. Холодостойкость в летней и зимней диапаузе и постдиапаузных куколках капустной совки, Mamestra brassicae L.при температурной акклиматизации. Дж. Физиология насекомых. 2001; 47:709. [PubMed] [Google Scholar]56. Гронк С., Беллер М., Феллерт С., Рамакришнан Х., Джекл Х., Кунляйн Р.П. Контроль накопления жира доменным белком PAT дрозофилы. Карр Биол. 2003; 13: 603–6. Используя мутантов Drosophila, это исследование показывает роль экспрессии Lsd2 в накоплении жира. [PubMed] [Google Scholar]57. Гронк С., Милднер А., Феллерт С., Теннагельс Н., Петри С. и др. Липаза Бруммера является эволюционно консервативным регулятором накопления жира у дрозофилы.Клеточный метаб. 2005; 1: 323–30. [PubMed] [Google Scholar]58. Гронк С., Мюллер Г., Хирш Дж., Феллерт С., Андреу А. и др. Двойной липолитический контроль накопления и мобилизации жира в организме у дрозофилы. PLoS биол. 2007;5:e137. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]59. Гутьеррес Э., Виггинс Д., Филдинг Б., Гулд А.П. Специализированные гепатоцитоподобные клетки регулируют метаболизм липидов дрозофилы. Природа. 2007; 445: 275–80. В этой статье приводятся доказательства роли эноцитов в накоплении и истощении запасов жира.[PubMed] [Google Scholar] 60. Хан Д.А., Денлингер Д.Л. Удовлетворение энергетических потребностей диапаузы насекомых: хранение и использование питательных веществ. Дж. Физиология насекомых. 2007; 53: 760–73. [PubMed] [Google Scholar]61. Хансен И.А., Аттардо Г.М., Рой С.Г., Райхель А.С. Мишень рапамицин-зависимой активации киназы S6 является центральным этапом передачи пищевых сигналов во время развития яйца у комара. Дж. Биол. Хим. 2005; 280:20565–72. [PubMed] [Google Scholar]62. Haunerland NH, Ширк PD. Регионарная и функциональная дифференциация жирового тела насекомых.Анну Рев Энтомол. 1995;40:121–45. [Google Академия] 63. Хаякава Ю. Механизм активации фосфорилазы жирового тела насекомых с помощью киназы холодной фосфорилазы, фосфатазы и уровня АТФ. Биохимия насекомых. 1985;15:123. [Google Академия]64. Хайнс WJW, Смит MJH. Некоторые аспекты промежуточного метаболизма пустынной саранчи Schistocerca gregaria Forskål. Дж. Физиология насекомых. 1963; 9: 463–68. [Google Академия] 65. Хошизаки ДК. Развитие жировых клеток. В: Гилберт Л.И., Ятроу К., Гилл С., редакторы. Полная молекулярная наука о насекомых.Том. 2. 2005. С. 315–45. [Google Академия]66. Инагаки С., Ямасита О. Метаболический переход от липогенеза к гликогенезу в жировом теле личинок последнего возраста тутового шелкопряда Bombyx mori. Биохимия насекомых. 1986; 16: 327–31. [Google Академия] 67. Изабель Г., Мартин Дж. Р., Чидами С., Веенстра Дж. А., Розей П. Абляция нейроэндокринных клеток, продуцирующих AKH, снижает уровень трегалозы и вызывает поведенческие изменения у дрозофилы. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2005; 288: R531–38. [PubMed] [Google Scholar]68. Дженкинс К.М., Манкузо Д.Дж., Ян В., Симс Х.Ф., Гибсон Б., Гросс Р.В.Идентификация, клонирование, экспрессия и очистка трех новых членов семейства кальций-независимой фосфолипазы A2 человека, обладающих активностью триацилглицероллипазы и ацилглицеролтрансацилазы. Дж. Биол. Хим. 2004; 279:48968–75. [PubMed] [Google Scholar]69. Дженсен П.В., Боргесен Л.В. Региональная и функциональная дифференциация жирового тела маток фараонова муравья Monomorium pharaonis (L. ) Arthropod Struct Dev. 2000; 29: 171–84. [PubMed] [Google Scholar]70. Цзян Зи, Ву С.Л., Михал Дж.Дж., Макнамара Дж.П.Профилирование паттерна и картирование транскриптома жирового тела Drosophila melanogaster. Обес Рез. 2005; 13:1898–904. [PubMed] [Google Scholar]71. Катагири Н., Андо О., Ямасита О. Снижение гликогена в яйцах тутового шелкопряда Bombyx mori с помощью ингибитора трегалазы, трехазолина, и индукция диапаузы в яйцах с пониженным содержанием гликогена. Дж. Физиология насекомых. 1998;44:1205–12. [PubMed] [Google Scholar]72. Кауфманн С., Бригель Х. Летные характеристики переносчиков малярии Anopheles gambiae и Anopheles atroparvus.J Вектор Экол. 2004; 29: 140–53. [PubMed] [Google Scholar]73. Кауфманн С., Браун М.Р. Регуляция углеводного обмена и летных качеств с помощью гипертрегалоземического гормона у комара Anopheles gambiae. Дж. Физиология насекомых. 2008; 54:367. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]74. Кили ЛЛ. Биохимия и физиология жирового тела насекомых. В: Керкут Г. А., Гилберт Л.И., ред. Комплексная физиология насекомых, биохимия и фармакология. Том. 3. Нью-Йорк: Пергамон; 1985. стр. 211–28. [Google Академия] 75.Кикавада Т., Сайто А., Канамори Ю., Накахара Ю., Ивата К.И. и др. Транспортер трегалозы 1, облегченный переносчик трегалозы с высокой пропускной способностью, позволяет экзогенному поглощению трегалозы клетками. Proc Natl Acad Sci USA. 2007; 104:11585–90. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]76. Ким С.К., Рулифсон Э.Дж. Консервативные механизмы восприятия и регуляции глюкозы клетками Drosophila corpora hearta. Природа. 2004; 431:316–20. [PubMed] [Google Scholar]77. Закон Дж. Х., Уэллс М.А. Насекомые как биохимические модели. Дж. Биол. Хим.1989; 264:16335–38. [PubMed] [Google Scholar]78. Ли Г, Пак Дж. Х. Гомеостаз сахара гемолимфы и гиперактивность, вызванная голоданием, зависят от генетических манипуляций гена, кодирующего адипокинетический гормон, у Drosophila melanogaster. Генетика. 2004; 167:311–23. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]79. Локки Х. Липиды кутикулы насекомых — происхождение, состав и функции. Comp Biochem Physiol B. 1988; 89: 595–645. [Google Академия]80. Лоренц М.В. Синтез липидов в жировом теле Gryllus bimaculatus: возрастная зависимость и регуляция адипокинетическим гормоном.Arch Insect Biochem Physiol. 2001;47:198–214. [PubMed] [Google Scholar]81. Лоренц М.В., Ананд А.Н. Изменения биохимического состава жировых отложений в процессе развития взрослых самок сверчков Gryllus bimaculatus. Arch Insect Biochem Physiol. 2004; 56: 110–19. [PubMed] [Google Scholar]82. Lum PY, Chino H. Трегалоза, сахар крови насекомых, ингибирует загрузку диацилглицерина липофорином из жировых тел саранчи. Biochem Biophys Res Commun. 1990; 172: 588–94. [PubMed] [Google Scholar]83. Макдугалл Г.Э., Стил Дж.Э.Свободные жирные кислоты как источник энергии для синтеза трегалозы в жировом теле американского таракана (Periplaneta americana) Insect Biochem. 1988; 18: 591–97. [Google Академия]84. Мендес А.М., Шлегельмильх Т., Коуэ А., Авоно-Амбене П. , Де Иорио М. и др. Сохраняющиеся взаимодействия комаров и паразитов влияют на развитие Plasmodium falciparum в Африке. PLoS Патог. 2008;4:e1000069. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]85. Мейер-Фернандес Дж. Р., Кларк С. П., Гондим К. С., Уэллс М. А. Содержание фруктозо-2,6-бисфосфата в жировом теле и активность фосфорилазы коррелируют с изменениями концентрации глюкозы в гемолимфе во время голодания и повторного кормления у личинок Manduca sexta.Насекомое Биохим Мол Биол. 2001; 31: 165–70. Это исследование показывает важность питания и голодания для уровня циркулирующей глюкозы и регуляции гликогенолиза. [PubMed] [Google Scholar]86. Мейер-Фернандес Дж. Р., Гондим К. С., Уэллс М. А. Изменения реакции развития гликогенфосфорилазы жирового тела личинок Manduca sexta на голодание, стресс и октопамин. Насекомое Биохим Мол Биол. 2000;30:415–22. [PubMed] [Google Scholar]87. Мирт С.К., Риддифорд Л.М. Оценка размера и контроль роста: как у насекомых определяется размер взрослой особи. Био очерки. 2007; 29: 344–55. [PubMed] [Google Scholar]88. Митчелл С.Дж., Бригель Х. Неспособность диапаузирующих Culex pipiens (Diptera: Culicidae) использовать кровь для производства запасов липидов для выживания зимой. J Med Entomol. 1989; 26: 318–26. [PubMed] [Google Scholar]89. Muise AM, Этаж КБ. Регуляция гексокиназы у насекомого, избегающего замерзания: роль в зимнем производстве глицерина. Arch Insect Biochem Physiol. 2001; 47: 29–34. [PubMed] [Google Scholar]90. Mullen L, Goldsworthy G. Изменения липофоринов связаны с активацией фенолоксидазы в гемолимфе Locusta migratoria в ответ на введение иммуногенов.Насекомое Биохим Мол Биол. 2003; 33: 661–70. [PubMed] [Google Scholar]91. Олофссон С.О., Бострём П., Андерссон Л., Рурберг М., Перман Дж., Борен Дж. Капли липидов как динамические органеллы, соединяющие хранение и отток липидов. Биохим Биофиз Акта. 2009; 1791: 448–8. [PubMed] [Google Scholar]92. Орчард I, Рамирес Дж.М., Ланге А.Б. Многофункциональная роль октопамина в полете саранчи. Анну Рев Энтомол. 1993; 38: 227–49. [Google Академия]93. Overgaard J, Malmendal A, Søorensen JG, Bundy JG, Loeschcke V, et al. Метаболомное профилирование быстрого холодового закаливания и холодового шока у Drosophila melanogaster.Дж. Физиология насекомых. 2007; 53:1218–32. [PubMed] [Google Scholar]94. Парк Дж. Х., Аттардо Г. М., Хансен И. А., Райхель А. С. Трансляция фактора GATA является последней стадией экспрессии гена вителлогенина, опосредованной аминокислотой/мишенью рапамицина, у анаутогенного комара Aedes aegypti. Дж. Биол. Хим. 2006; 281:11167–76. [PubMed] [Google Scholar]95. Passier PC, Vullings HG, Diederen JH, Van der Horst DJ. Модулирующие эффекты биогенных аминов на секрецию адипокинетического гормона сердечными телами саранчи in vitro.Джен Комп Эндокринол. 1995; 97: 231–38. [PubMed] [Google Scholar]96. Passier PC, Vullings HG, Diederen JH, Vander Horst DJ. Трегалоза ингибирует высвобождение адипокинетических гормонов из сердечного тела африканской перелетной саранчи Locusta migratoria на уровне адипокинетических клеток. J Эндокринол. 1997; 153: 299–305. [PubMed] [Google Scholar]97. Патель Р., Сулаж Дж. Л., Уэллс М. А., Аррес Э. Л. цАМФ-зависимая протеинкиназа Manduca sexta фосфорилирует, но не активирует триглицеридлипазы жирового тела.Насекомое Биохим Мол Биол. 2004; 34:1269–79. [PubMed] [Google Scholar]98. Патель Р.Т., Сулаж Дж.Л., Аррезе Э.Л. Индуцированная адипокинетическим гормоном мобилизация запасов триглицеридов в жировых телах у Manduca sexta: роль ТГ-липазы и липидных капель. Arch Insect Biochem Physiol. 2006; 63:73–81. [PubMed] [Google Scholar]99. Патель Р.Т., Сулаж Дж.Л., Харихарасундарам Б., Аррезе Э.Л. Активация липидной капли контролирует скорость липолиза триглицеридов в жировом теле насекомого. Дж. Биол. Хим. 2005; 280:22624–31. [PubMed] [Google Scholar] 100.Пфистер ТД, Стори КБ. Морозоустойчивость насекомых: роль протеинфосфатаз и протеинкиназы А. Insect Biochem Mol Biol. 2006; 36:18–24. [PubMed] [Google Scholar] 101. Пимли Р.В., Лэнгли, Пенсильвания. Гормон стимулировал липолиз и синтез пролина в жировом теле взрослой мухи цеце Glossina morsitans. Дж. Физиология насекомых. 1982; 28: 781–89. [Google Академия] 102. Понтес Э.Г., Лейте П., Майерович Д., Ателла Г.К., Гондим К.С. Динамика накопления липидов жировым телом Rhodnius prolixus: участие сайтов связывания липофоринов.Дж. Физиология насекомых. 2008; 54: 790–97. [PubMed] [Google Scholar] 103. Робич Р.М., Денлингер Д.Л. Диапауза у комара Culex pipiens вызывает метаболический переход от питания кровью к обжорству сахара. Proc Natl Acad Sci USA. 2005; 102:15912–17. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]104. Робинсон Н.Л., Голдсуорси Г.Дж. Адипокинетический гормон и регуляция углеводного и липидного обмена в препарате рабочей летной мышцы. Дж. Физиология насекомых. 1977; 23:9. [PubMed] [Google Scholar] 105. Робинсон Н.Л., Голдсуорси Г.Дж.Возможное место действия адипокинетического гормона на летательные мышцы саранчи. Дж. Физиология насекомых. 1977; 23: 153–58. [PubMed] [Google Scholar] 106. Родер Т. Тирамин и октопамин: управляющее поведение и метаболизм. Анну Рев Энтомол. 2005; 50: 447–77. [PubMed] [Google Scholar] 107. Шули Д.А., Городиский Ф.М., Кост Г.М. Гормоны, контролирующие гомеостаз у насекомых: эндокринология. В: Гилберт Л.И., Ятроу К., Гилл С., редакторы. Комплексная молекулярная наука о насекомых. Том. 3. Амстердам: Эльзевир; 2005. стр. 493–550.[Google Академия] 108. Шиао С.Х., Хансен И.А., Чжу Дж., Зиглафф Д.Х., Райхель А.С. Ювенильный гормон связывает питание личинок с мишенью передачи сигналов рапамицином у комара Aedes aegypti. Дж. Физиология насекомых. 2008; 54: 231–39. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]109. Соча Р., Кодрик Д., Земек Р. Стимулирующие эффекты биоаминов норадреналина и дофамина на двигательную активность Pyrrhocoris apterus (L.): участвует ли адипокинетический гормон? Comp Biochem Physiol B. 2008;151:305–10. [PubMed] [Google Scholar] 110.Сулаж Дж.Л., Уэллс М.А. Липофорин: структура липопротеина насекомых и его роль в транспорте липидов у насекомых. Adv Protein Chem. 1994; 45: 371–415. [PubMed] [Google Scholar] 111. Сулаж Дж.Л., Уэллс М.А. Метаболическая судьба и скорость оборота свободных жирных кислот гемолимфы у взрослых Manduca sexta. Насекомое Биохим Мол Биол. 1994; 24:79–86. [Google Академия] 112. Стэнли Д. Простагландины и другие эйкозаноиды у насекомых: биологическое значение. Анну Рев Энтомол. 2006; 51: 25–44. [PubMed] [Google Scholar] 113.Staubli F, Jørgensen TJ, Cazzamali G, Williamson M, Lenz C, et al. Молекулярная идентификация рецепторов адипокинетического гормона насекомых. Proc Natl Acad Sci USA. 2002; 99: 3446–51. В этом исследовании были идентифицированы первые рецепторы AKH у D. melanogaster и B. mori. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]114. Стил Дж. Э. Гликогенфосфорилаза насекомых. Биохимия насекомых. 1982; 12: 131–47. [Google Академия] 115. Стил Дж. Э., Култхарт К. С., МакКлюр Дж. Б. Контроль гексозофосфата и цитрата в жировом теле таракана Periplaneta americana с помощью сердечного тела.Comp Biochem Physiol B. 1984;79:559–63. [Google Академия] 116. Этаж КБ. Органические растворенные вещества в морозоустойчивости. Comp Biochem Physiol A. 1997; 117:319–26. [PubMed] [Google Scholar] 117. Суарес Р.К., Дарво К.А., Уэлч К.С., О’Брайен Д.М., Рубик Д.В., Хочачка П.В. Энергетический обмен в летательных мышцах орхидейной пчелы: углеводы питают все. J Эксперт Биол. 2005; 208:3573–79. [PubMed] [Google Scholar] 118. Sun JX, Hiraoka T, Dittmer NT, Cho KH, Raikhel AS. Липофорин как предшественник белка желтка у комара Aedes aegypti.Насекомое Биохим Мол Биол. 2000;30:1161–71. [PubMed] [Google Scholar] 119. Teixeira L, Rabouille C, Rorth P, Ephrussi A, Vanzo NF. Гомолог Lsd2 перилипина/ADRP дрозофилы регулирует метаболизм липидов. Мех Дев. 2003; 120:1071–81. Используя мутантов Drosophila, это исследование показывает роль экспрессии Lsd2 в накоплении жира у взрослых мух и в развивающихся яйцах. [PubMed] [Google Scholar] 120. Томпсон С.Н. Трегалоза: «кровяной» сахар насекомых. Adv Insect Physiol. 2003; 31: 205–85. Всесторонний обзор трегалозы у насекомых.[Google Академия] 121. Тиммерманн С.Е., Бригель Х. Рост личинок и биосинтез резервов у комаров. Дж. Физиология насекомых. 1999; 45: 461–70. [PubMed] [Google Scholar] 122. Трой С., Андерсон В.А., Спилман А. Содержание липидов в созревающих яичниках комаров Aedes aegypti. Comp Biochem Physiol B. 1975; 50:457–61. [PubMed] [Google Scholar] 123. Tufail M, Takeda M. Рецепторы вителлогенина / липофорина насекомых: молекулярные структуры, роль в оогенезе и регуляторные механизмы. Дж. Физиология насекомых. 2009; 55:87–103. [PubMed] [Google Scholar] 124.Ван дер Хорст DJ. Адипокинетические гормоны насекомых: высвобождение и интеграция в метаболизм легкой энергии. Comp Biochem Physiol B. 2003;136:217–26. [PubMed] [Google Scholar] 125. Ван дер Хорст DJ, Houben NMD, Beenakkers AMT. Динамика энергетических субстратов в гемолимфе Locusta migratoria во время полета. Дж. Физиология насекомых. 1980; 26: 441–48. [Google Академия] 126. Ван дер Хорст Д., ван Хоф Д., ван Марревийк В. Дж., Роденбург К. В. Альтернативная мобилизация липидов: система челноков насекомых. Мол Селл Биохим. 2002; 239:113–19.[PubMed] [Google Scholar] 127. Ван Гендель Э. Топливный метаболизм эмбриона комара (Culex quinquefasciatus). Дж. Физиология насекомых. 1993; 39: 831–33. [Google Академия] 128. Ванин С., Бубакко Л., Бельтрамини М. Сезонные колебания концентраций трегалозы и глицерина у зимних насекомых, активных на снегу. Крио Летт. 2008; 29: 485–91. [PubMed] [Google Scholar] 129. Van Marrewijk WJA, банкомат Van den Broek, Beenakkers AMT. Выделение и частичная характеристика трех форм гликогенфосфорилазы из жирового тела Locusta migratoria.Биохимия насекомых. 1988; 18:37–44. [Google Академия] 130. Vanschaftingen E. Еще раз о гликолизе. Диабетология. 1993; 36: 581–88. [PubMed] [Google Scholar] 131. Венкатеш К., Моррисон П.П. Исследования изменения веса и количества пищи, потребляемой стабильной мухой Stomoxys calcitrans (Diptera, Muscidae) Can Entomol. 1980; 112: 141–49. [Google Академия] 132. Виссер Б., Эллерс Дж. Отсутствие липогенеза у паразитоидов: обзор физиологических механизмов и эволюционных последствий. Дж. Физиология насекомых. 2008; 54:1315–22.[PubMed] [Google Scholar] 133. Ватанабе М., Кикавада Т., Минагава Н., Юкухиро Ф., Окуда Т. Механизм, позволяющий насекомому пережить полное обезвоживание и экстремальные температуры. J Эксперт Биол. 2002; 205: 2799–802. [PubMed] [Google Scholar] 134. Weeda E, Dekort CAD, Beenakkers AMT. Топливо для энергетического метаболизма колорадского жука Leptinotarsa ​​decemlineata Say. Дж. Физиология насекомых. 1979; 25: 951–55. [Google Академия] 135. Вельте М.А., Гросс С.П., Постнер М., Блок С.М., Вишаус Э.Ф. Регуляция развития транспорта везикул у эмбрионов дрозофилы: силы и кинетика.Клетка. 1998; 92: 547–57. [PubMed] [Google Scholar] 136. Винс А.В., Гилберт Л.И. Регуляция метаболизма жировых отложений тараканов сердечным телом in vitro. Наука. 1965; 150: 614–16. [PubMed] [Google Scholar] 137. Уиллотт Э., Бью Л.К., Нэгл Р.Б., Уэллс М.А. Последовательные структурные изменения в жировом теле табачного рогатого червя Manduca sexta на пятом личиночном этапе. Тканевая клетка. 1988;20:635. [PubMed] [Google Scholar] 138. Ямашита О., Ягинума Т., Хасегава К. Гормональный и метаболический контроль диапаузы яиц тутового шелкопряда Bombyx mori (Lepidoptera, Bombycidae) Entomol Gen.1981; 7: 195–211. [Google Академия] 139. Zechner R, Kiensberger PC, Haemmerle G, Zimmermann R, Lass A. Жировая триглицеридлипаза и липолитический катаболизм клеточных запасов жира. J липидный рез. 2009;50:3. [PubMed] [Google Scholar] 140. Чжоу Г., Пеннингтон Дж. Э., Уэллс М. А. Использование ранее существовавших запасов энергии самок комаров Aedes aegypti во время первого гонотрофического цикла. Насекомое Биохим Мол Биол. 2004; 34: 919–25. [PubMed] [Google Scholar] 141. Циглер Р. Изменения липидного и углеводного обмена при голодании у взрослых Manduca sexta.J Comp Physiol B. 1991; 161:125–31. [PubMed] [Google Scholar] 142. Циглер Р. Адипокинетический гормон Manduca sexta. Физиологические действия. В: Конопинская Д, редактор. Насекомые: химические, физиологические и экологические аспекты. ун-т Вроцлав; Польша: 1995. С. 35–41. [Google Академия] 143. Ziegler R. Синтез липидов яичниками и жировым телом Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) Eur J Entomol. 1997; 94: 385–91. [Google Академия] 144. Циглер Р., Ибрагим М.М. Формирование запасов липидов в жировом теле и яйцах желтолихорадочного комара Aedes aegypti.Дж. Физиология насекомых. 2001; 47: 623–27. [PubMed] [Google Scholar] 145. Циглер Р., Шульц М. Регуляция липидного обмена во время полета у Manduca sexta. Дж. Физиология насекомых. 1986; 32: 903–8. [Google Академия] 146. Циглер Р., Ван Антверпен Р. Поглощение липидов ооцитами насекомых. Насекомое Биохим Мол Биол. 2006; 36: 264–72. [PubMed] [Google Scholar]

жиров | вещество | Британика

жир , любое вещество растительного или животного происхождения, нелетучее, нерастворимое в воде и маслянистое или жирное на ощупь.Жиры обычно твердые при обычных температурах, таких как 25 ° C (77 ° F), но они начинают разжижаться при несколько более высоких температурах. Химически жиры идентичны животным и растительным маслам, состоящие в основном из глицеридов, представляющих собой сложные эфиры, образованные реакцией трех молекул жирных кислот с одной молекулой глицерина ( см. масло).

Вместе с маслами жиры составляют один из трех основных классов пищевых продуктов, остальные представляют собой белки и углеводы. Почти все клетки содержат эти основные вещества.Жир иногда называют природным хранилищем энергии, потому что в пересчете на вес он содержит более чем в два раза больше энергии, чем углеводы или белки. Вероятно, в качестве хранилищ или депо концентрированной энергии жиры появляются в репродуктивных органах растений, таких как пыльцевые зерна и семена. Именно этот жир люди извлекают из растений для использования в пищу или в промышленности. Содержание жира в нерепродуктивных тканях растений обычно настолько мало, что извлечение практически невозможно. Тем не менее, большая часть пищевого жира поступает из натуральных пищевых продуктов, не отделяясь от других растительных материалов, с которыми он встречается.Доля жира в этих продуктах колеблется от 0,1% в белом картофеле до 70% в ядрах некоторых орехов.

Более 90 процентов жира, полученного в мире, получено примерно из 20 видов растений и животных. Большая часть этого отделенного жира в конечном итоге используется в качестве пищи для человека. Следовательно, технология жиров связана в основном с разделением и переработкой жиров в формы, приемлемые для различных диетических обычаев в странах, в которых они будут использоваться. (Для получения дополнительной информации по этому вопросу, см. пищевая промышленность.)

Использование жиров

С доисторических времен люди использовали многие натуральные жиры как в пищевых, так и в непищевых целях. Египтяне, например, использовали оливковое масло в качестве смазки при перемещении тяжелых строительных материалов. Они также делали смазки для осей из жира и извести, смешанных с другими материалами, еще в 1400 г. до н.э. Гомер упоминает масло как вспомогательное средство для ткачества, а Плиний говорит о твердом и мягком мыле. Свечи и лампы, использующие масло или жир, использовались тысячи лет.

Коммерческое использование жиров увеличилось по мере расширения понимания химической природы жиров.Шведский химик К. В. Шееле в 1779 году обнаружил, что глицерин можно получить из оливкового масла путем нагревания его с глетом (окисью свинца), но только примерно в 1815 году французский химик Мишель-Эжен Шеврель (1786–1889) продемонстрировал Химическая природа жиров и масел. Несколько лет спустя было осуществлено отделение жидких кислот от твердых кислот. Маргарин был изобретен французским химиком Ипполитом Меж-Мурье, который в 1869 году получил приз, предложенный Наполеоном III за удовлетворительный заменитель масла.Современный процесс гидрогенизации берет свое начало в исследованиях конца 19 века, которые привели к созданию промышленности по производству растительных масел и различных промышленных применений.

После Первой мировой войны химики-органики получили обширные знания сначала о составе жирных кислот, а затем о составе глицеридов. Рост химической промышленности стимулировал одновременное расширение использования жиров в качестве сырья и промежуточных продуктов для множества новых химических веществ. Современное применение многих органических химических реакций с жирами и жирными кислотами сформировало основу новой и быстро развивающейся жирохимической промышленности.

Функции растений и животных

Универсальное распределение жиров в растительных и животных тканях предполагает физиологическую роль, выходящую за рамки их функции в качестве источника топлива для клеток. У животных наиболее очевидной функцией жиров является функция пищевого резерва для снабжения энергией (через последующее ферментативное окисление, то есть соединение с кислородом, катализируемое ферментами). Сходным образом можно объяснить запасание жира в семенах овощей тем, что он является запасом пищи для зародыша.Однако не так просто объяснить наличие большого количества жира в таких фруктах, как оливки, авокадо и пальмы; большая часть этого жира, вероятно, теряется или разрушается до того, как семена прорастут. Жиры выполняют другие ценные функции в растениях и животных. Подкожные отложения жира изолируют животных от холода из-за низкой скорости теплопередачи в жире, что особенно важно для животных, живущих в холодных водах или в холодном климате, например, для китов, моржей и медведей.

Жиры, отделенные от тканей, всегда содержат небольшие количества тесно связанных неглицеридных липидов, таких как фосфолипиды, стеролы, витамины А, D и Е, а также различные каротиноидные пигменты.Многие из этих веществ являются жизненно важными эмульгаторами или факторами роста. Другие функционируют как агенты, предотвращающие разрушение жиров в тканях растений и семенах, вызванное деструктивным соединением с кислородом. Эти второстепенные компоненты, вероятно, присутствуют в жирах в результате их физической растворимости, и, таким образом, жиры служат переносчиками этих веществ в рационах животных.

Многим животным требуется некоторое количество жира, содержащего одну или несколько незаменимых жирных кислот (линолевой, арахидоновой и в ограниченной степени линоленовой), чтобы предотвратить физические симптомы дефицита незаменимых жирных кислот, проявляющиеся повреждениями кожи, шелушением, плохим ростом шерсти, и низкие темпы роста.Эти незаменимые жирные кислоты должны поступать с пищей, поскольку они не могут быть синтезированы в организме.

Простагландины, открытые лауреатом Нобелевской премии США фон Эйлером из Швеции, представляют собой гормоноподобные соединения, полученные из арахидоновой кислоты. Эти биологически активные жирные кислоты, присутствующие в тканях животных в очень незначительных количествах, по-видимому, участвуют в сокращении гладкой мускулатуры, ферментативной активности липидного обмена, функционировании центральной нервной системы, регуляции частоты пульса и артериального давления, функции стероидных гормонов. гормоны, мобилизация жира в жировой ткани и ряд других жизненно важных функций.

Границы | Митохондриальные и клеточные механизмы управления избытком липидов

Открытие состоит в том, чтобы видеть то, что видели все, и думать так, как никто не думал .

Альберт Сент-Дьёрдьи

Введение

Роль липидов в здоровье человека, питании и заболеваниях занимает центральное место. Несколько обстоятельств, в том числе горячо обсуждаемые вопросы, объясняют этот необычный интерес. Среди них насущные социальные и биомедицинские проблемы, касающиеся масштабов эпидемии ожирения и связанных с ним заболеваний в Соединенных Штатах и ​​его растущей распространенности во всем мире.Более высокое потребление пищи, снижение физической активности и постепенное старение населения относятся к числу социальных и поведенческих причин этого явления. Биологически он принимает форму так называемого «метаболического синдрома», набора сопутствующих заболеваний, включая ожирение верхней части тела, резистентность к инсулину, дислипидемию и гипертонию, которые повышают риск развития диабета 2 типа, ишемической болезни сердца и инсульта (Кок). и Бриндли, 2012 г.; Шиллинг и Манн, 2012 г.).

Функциональные нарушения, связанные с повышенным уровнем циркулирующих липидов и индуцированными ими метаболическими изменениями утилизации жирных кислот (ЖК) и внутриклеточной передачи сигналов, получили широкое название липотоксичность (Wende et al., 2012). Текущие научные дебаты касаются связи липотоксичности с возникновением резистентности к инсулину в скелетных мышцах и с дисфункцией сердца у пациентов с ожирением и диабетом.

Функция митохондрий тесно связана с растущим вниманием к липидам. Одной из очевидных причин является то, что митохондрии являются основным местом деградации липидов. Однако основной движущей силой, лежащей в основе этой ассоциации, является фундаментальная роль дисфункции митохондрий в старении и острых или хронических заболеваниях, таких как нарушения обмена веществ (ожирение, диабет), рак, воспалительные заболевания, нейродегенерация и сердечно-сосудистые заболевания (Akar et al., 2005; Аон и др., 2009 г.; Баггер и Абель, 2010 г.; Камара и др., 2011; Мартинес-Аутшорн и др., 2012 г.; Уоллес, 2012 г.; Helguera и др., 2013; Кортасса и др., 2014 г.; Россиньол и Фрай, 2014).

Клетки защищают себя от липотоксичности или гибели (Bernardi et al., 2002; Penzo et al., 2002) либо путем окисления жирных кислот, либо путем секвестрации их в виде триацилглицерина (TAG) внутри липидных капель (LD) (Greenberg et al., 2011; Walther и Farese, 2012) (рис. 1). Способность хранить ТАГ в ЛД эволюционно законсервирована и наблюдается у дрожжей, растений, беспозвоночных и позвоночных (Walther, Farese, 2012).LD представляют собой высокодинамичный пул хранения ТВС, который можно использовать для резервирования энергии. Недавние данные показывают, что острая физическая нагрузка может вызвать изменения в динамике сборки ЛД, морфологии, локализации и мобилизации в скелетных мышцах, процесс, регулируемый широкой генетической программой, влияющей на пространственное и метаболическое взаимодействие между митохондриями и ЛД. В этом процессе чувствительный к физической нагрузке коактиватор транскрипции PGC-1α, по-видимому, играет ключевую роль в координации внутримышечного программирования LD с ремоделированием митохондрий (Koves et al., 2013).

Рис. 1. Синтез триглицеридов, хранение в липидных каплях и окисление ЖК в митохондриях кардиомиоцитов . Подробное объяснение процессов, изображенных на этом рисунке, можно найти в разделах «Капли липидов» и «Метаболизм ТАГ» и «Жирные кислоты и митохондриальная функция» основного текста. LD могут быть интеркалированы митохондриями или окружены ими, как схематически показано справа внизу. Когда митохондрии и ЛД взаимодействуют в тесном контакте, схема предполагает, что деградация и активация ЖК происходят в местах контакта между обеими органеллами.Предшественники жирных кислот β-окисления впоследствии метаболически направляются в матрикс и, вероятно, β-окисление известными путями (см. подробнее).

Существует множество неофициальных данных, описывающих тесное взаимодействие между митохондриями и ЛД. Ранние наблюдения показали, что митохондрии часто располагаются рядом с источником субстрата или в местах клетки, которые, как известно, требуют АТФ, генерируемого митохондриями (Lehninger, 1965).Случайные тесные ассоциации между митохондриями и LD были обнаружены в различных тканях, таких как миокард, печень, поджелудочная железа и бурый жир. Как описано Гадиалли (1997):

«…Одна митохондрия может оказаться близкой, рассредоточенной или слитой с поверхностью небольшого LD, или несколько митохондрий могут быть видны вокруг более крупного LD. В других случаях LD может лежать в глубокой инвагинации митохондриальной оболочки, и ясно, что в другой плоскости разреза такую ​​каплю можно легко принять за липидное включение в митохондрии… особенно если инвагинирующие мембраны не визуализировать.

Еще в 1958 г. Паладе и Шидловски предположили, что эти тесные связи имеют смысл, поскольку они « приводят митохондриальные ферменты в тесный контакт с липидным субстратом » (Паладе и Шидловски, 1958, цит. по Ghadially, 1997). Хотя нельзя исключать потенциальные артефакты от пробоподготовки и влияние патологически измененных митохондрий, при описании липидных включений в митохондриях Ghadially (1997) писал:

«…липидные включения были отмечены в митохондриях нормального вида с хорошо сформированными кристами, где предположительно липид играет физиологическую роль.

Более поздние экспериментальные данные подкрепляют идею о том, что существуют как физические, так и метаболические взаимодействия между LD и митохондриями. Эти взаимодействия, по-видимому, модулируются соответствующими физиологическими ситуациями, такими как голодание и физические упражнения. Имеющиеся данные также показывают, что белки, расположенные на поверхности ЛД, тесно взаимодействуют с ферментами липолитического каскада, модулирующими отток ЖК из капли.

Капли липидов и метаболизм ТАГ

TAG является основной формой хранения энергии, которая вместе со стероловыми эфирами служит резервуаром мембранных липидных компонентов (Walther and Farese, 2009).В кардиомиоцитах TAG синтезируются ацилтрансферазами и фосфатазами в саркоплазматическом ретикулуме и митохондриальной мембране, а затем упаковываются в LD (Walther and Farese, 2009; Singh and Cuervo, 2012; Kienesberger et al., 2013). Синтез ТАГ инициируется глицерол-3-фосфатацилтрансферазами (GPAT) на мембранах митохондрий и саркоплазматического ретикулума, а затем завершается в саркоплазматическом ретикулуме sn-1-ацилглицерол-3-фосфатацилтрансферазой (AGPAT), фосфатазой фосфатидной кислоты (PAP). ) и реакции sn-1,2-диацилглицерол-ацилтрансферазы (DGAT) (Kienesberger et al., 2013) (рис. 1). Новообразованные ТАГ упаковываются в цитоплазматические ЛД. Таким образом, липиды хранятся не в виде ЖК, а в виде ТАГ (триглицеридов), продуцируемых серией реакций этерификации, в которых три молекулы ЖК объединяются с глицерол-3-фосфатом; например, ТАГ для пальмитата представляет собой трипальмитин.

LDs считаются динамическими клеточными органеллами, а не простыми депо для хранения липидов, которые относительно недавно были вовлечены во многие биологические процессы (Walther and Farese, 2009, 2012; Greenberg and Coleman, 2011; Singh and Cuervo, 2012).Размер ЛД варьирует от диаметра 0,1 мкм у дрожжей до более 100 мкм у белых адипоцитов. LD состоят из одного декорированного белком фосфолипидного монослоя, который отделяет их гидрофобное ядро ​​от остальной части клетки (Fujimoto and Parton, 2011). Гидрофобное ядро ​​содержит нейтральные липиды, прежде всего сложные эфиры ТАГ и стеролов. LD жировой ткани имеет ядро, преимущественно образованное ТАГ, тогда как в большинстве клеток холестерин и ТАГ разделяют ядерное ядро ​​LD (Singh and Cuervo, 2012). LD присутствуют во многих типах клеток млекопитающих, причем адипоциты наиболее специализированы для хранения липидов и энергии.LDs взаимодействуют с эндоплазматическим ретикулумом и митохондриями — двумя органеллами, которые были предложены в качестве мест образования лимитирующей мембраны аутофагосомы (Fujimoto et al., 2008; Murphy et al., 2009; Singh and Cuervo, 2012). Такие контактные зоны также являются местами активного синтеза липидов, обогащенных Acyl CoA:diacilglycerol acyltransferase 2 (DGAT2), основным ферментом, катализирующим синтез TAG (Cases et al., 2001; Walther and Farese, 2009).

ТАГ, хранящийся в ЛД, катаболизируется в результате последовательного гидролиза сложноэфирных связей между ЖК и глицериновым остовом.Гидролиз ТАГ представляет собой жестко регулируемый процесс, который включает сложное взаимодействие между липазами и регуляторными белками (Lass et al., 2011). Катаболизм ТАГ осуществляется каскадом липолитических реакций, которые инициируются жировой триглицеридлипазой (АТГЛ), продуцирующей диацилглицерол (ДАГ). Гормоночувствительная липаза (HSL) и моноацилглицероллипаза (MGL) завершают липолитический каскад, последовательно гидролизуя DAG и моноацилглицерин (MAG) соответственно (рис. 1). МАГ-липаза (МГЛ) выполняет последнюю стадию катаболизма ТАГ путем гидролиза МАГ до глицерина и ЖК (Kienesberger et al., 2013). Скорость липолиза может резко стимулироваться адренергическими гормонами посредством активации протеинкиназы А (ПКА). PKA фосфорилирует перилипин и HSL и вызывает сложный набор событий, приводящих к гидролизу TAG.

ЖК, высвобождаемые во время катаболизма ТАГ, в основном используются для β-окисления и последующего синтеза АТФ через OxPhos в митохондриях (рис. 1; см. ниже: Жирные кислоты и функция митохондрий ). В окислительных тканях, таких как сердце, ТАГ-производные ЖК используются в качестве источника энергии, но они также служат сигнальными молекулами, а также строительными блоками для мембран и сложных липидов.

Гепатоциты, сердечные и скелетные миоциты, клетки коры надпочечников, энтероциты и макрофаги могут содержать большое количество ЛД. Чрезмерное накопление ЛД является отличительной чертой СД2, ожирения, атеросклероза, стеатоза печени и других метаболических заболеваний. Однако в некоторых органах, таких как скелетные мышцы, внутримиоцеллюлярное накопление триацилглицерина (IMTG) не является строго патологическим явлением (см. ниже: Митохондрии, липиды и резистентность к инсулину ). Содержание липидов повышено в красных мышцах по сравнению с белыми скелетными мышцами и увеличивается в ответ на обычные упражнения как в окислительных, так и в гликолитических волокнах.«Парадокс спортсмена» заключается в накоплении IMTG, наблюдаемом у тренирующихся на выносливость спортсменов, которые сохраняют чувствительность к инсулину, несмотря на то, что в некоторых случаях IMTG превышают значения, измеренные у пациентов с сидячим образом жизни или ожирением с СД2 (Goodpaster et al., 2001; van Loon et al. ., 2003; Shaw et al., 2010; Egan and Zierath, 2013; Koves et al., 2013). Как и в случае с аэробными упражнениями, как мышечный гликоген, так и IMTG способствуют обеспечению энергией во время упражнений с отягощениями (Koopman et al., 2006).

Митохондрии и перилипины

Семейство белков перилипинов (Plin) связано с LD.Как каркасные белки перилипины влияют на пространственные и метаболические взаимодействия между LD и митохондриями (рис. 1). Развитие тканевой липотоксичности и дисфункции связано с изменениями в биогенезе ЛД и регуляции гидролиза ТАГ (Wang, Sztalryd, 2011). Поскольку в ответ на липидную нагрузку клеток перилипины связываются с LD, роль этих белков находится под пристальным вниманием.

Семейство белков Plin, или PAT для перилипина/ADRP/TIP47, состоит из белков от Plin1 до Plin5, и капли могут содержать их различные комбинации (Greenberg et al., 2011). Plin1 является наиболее распространенным белком PAT в адипоцитах, а Plin2 — в печени, где он связан со стеатозом печени. В то время как Plin1 и 4 ограничены жировой тканью, Plin2 и 3 встречаются повсеместно. Plin1 и 2 всегда находятся в LD-связанном состоянии, тогда как Plin3-5 могут быть либо LD-связанными, либо свободными в цитоплазме.

Были проведены генетические манипуляции, направленные на устранение перилипинов, чтобы сделать вывод об их физиологической роли и влиянии на отложение жира. Plin1 -null мыши имеют худощавое телосложение, и по мере взросления у них развивается системная резистентность к инсулину. Plin1 -null адипоциты проявляли повышенную скорость конститутивного (нестимулированного) липолиза и сниженный катехоламин-стимулированный липолиз (Tansey et al., 2001). В совокупности эти данные свидетельствуют о том, что белок Plin1 усиливает стимулированный катехоламинами липолиз и, что важно, что снижение экспрессии белка Plin1 связано с усилением конститутивного липолиза, который может способствовать системной резистентности к инсулину (Greenberg et al., 2011).

Plin5 обнаруживается преимущественно в окислительных тканях, т.е.г. скелетные и сердечные мышцы, печень (Bickel et al., 2009). Мыши с нокаутом Plin5 лишены определяемых LDs в сердце и имеют значительно сниженное содержание TAG в миокарде, эффект, который устраняется ингибированием липазы (Kuramoto et al., 2012). Чрезмерный катаболизм ТАГ, проявляющийся в сердце с дефицитом Plin5, сопровождался повышенным окислением ЖК (ФАО) и повышенным уровнем АФК, что приводило к возрастному снижению функции сердца. Таким образом, было высказано предположение, что неконтролируемый липолиз и дефектное накопление ТАГ ухудшают сердечную функцию из-за хронической перегрузки митохондрий жирными кислотами.Plin5 может регулировать деградацию LD и поток FA, полученных в результате липолиза, в митохондрии для производства энергии (Fig. 1) (Kienesberger et al., 2013). Сверхэкспрессия Plin5 в сердечной мышце приводила к сильному увеличению LD, что приводило к стеатозу сердца, но без серьезных последствий для сердечной функции. Эти данные показали, что Plin5 играет критическую роль в формировании и стабилизации капель благодаря своей регулирующей роли липолиза in vivo (Wang et al., 2013). Интересно, что митохондрии в сердечной ткани от суперэкспрессора Plin5, по-видимому, всегда распределялись плотными скоплениями вокруг LD, демонстрируя значительное увеличение размера без изменения количества, что было выявлено морфометрическим анализом (Wang et al., 2013). В скелетных мышцах сверхэкспрессия Plin5 увеличивала содержание IMCL, не препятствуя опосредованному инсулином поглощению глюкозы, одновременно стимулируя экспрессию генов, участвующих в митохондриальном FAO и катаболизме жиров (Bosma et al., 2013).

В печени понижающая модуляция Plin2 способствует уменьшению стеатоза печени и повышению чувствительности к инсулину, но снижение как Plin2, так и Plin3 вызывает резистентность к инсулину (Greenberg et al., 2011). В сердце Plin2 не способствует взаимодействию митохондрий с ЛД, но увеличивает накопление ТАГ, связанное с уменьшением присутствия АТГЛ в ЛД и снижением липолиза (Wang et al., 2011). Будучи первым ферментом липолитического каскада (Zimmermann et al., 2004), конститутивная активность ATGL преимущественно отвечает за базовые уровни липолиза (Greenberg et al., 2011). Сверхэкспрессия ATGL специфичным для кардиомиоцитов образом снижала накопление миокардиальных TAG и липотоксических промежуточных соединений у мышей с диабетом 1 типа (Pulinilkunnil et al., 2013). Это привело к снижению зависимости от ФАО и сохранению содержимого дыхательных комплексов, а также функции сердца на ранних стадиях диабета.

В целом, опубликованные данные показывают, что снижение экспрессии перилипинов может способствовать как липолизу, так и окислению жиров, что приводит к снижению внутриклеточных ТАГ и жировой массы. С другой стороны, чрезмерный липолиз и дефектное накопление липидов могут способствовать резистентности к инсулину и нарушению сердечной функции из-за хронической перегрузки митохондрий жирными кислотами. Следовательно, хранение и использование липидов, по-видимому, является строго регулируемым клеточным процессом.

Жирные кислоты и функция митохондрий

Сохранение внутриклеточной окислительно-восстановительной среды (RE) имеет решающее значение для жизненно важных функций, таких как деление, дифференцировка, сократительная работа и выживание среди других (Schafer and Buettner, 2001; Aon et al., 2007, 2009; Браун и др., 2010 г.; Фишер-Веллман и Нойфер, 2012 г.; Чжон и др., 2012 г.; Ллойд и др., 2012 г.; Муойо и Нойфер, 2012 г.; Aggarwal and Makielski, 2013). Митохондрии являются основными движущими силами внутриклеточной РЭ (Aon et al., 2010, 2012; Stanley et al., 2011; Tocchetti et al., 2012; Fisher-Wellman et al., 2013; Kembro et al., 2013) и вместе с пероксисомами составляют основные субклеточные компартменты, где происходит деградация липидов. Тем не менее, влияние липидов на окислительно-восстановительный статус митохондрий и эмиссию АФК, а также их связь с энергетикой полностью не выяснены.

ЖК являются основным метаболическим топливом в сердце и скелетных мышцах, а β-окисление представляет собой основной путь их деградации. Скорость β-окисления зависит от потребности, поскольку увеличение скорости работы и использования АТФ приводит к более быстрому окислительному фосфорилированию (OxPhos) и активности цикла трикарбоновых кислот (TCA). В свою очередь, снижение уровней НАДН и ацетил-КоА (АсКоА) приводит к увеличению потока β-окисления (Neely et al., 1969; Oram et al., 1973; Eaton et al., 1996a; Eaton, 2002). ; Лопащук и др., 2010).

Липиды поставляются в виде связанных с альбумином ЖК, секретируемых из жировой ткани, или в результате катаболизма комплекса липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) липопротеинлипазами эндотелия коронарных сосудов (рис. 1). Для транспорта длинноцепочечных жирных кислот (LCFA) требуются белки-переносчики в сарколемме (FATP1, белок-переносчик жирных кислот 1; FABP, белок, связывающий жирные кислоты, ассоциированный с плазматической мембраной; LCFAT, транспортер длинноцепочечных жирных кислот; OCTN2, натрий-зависимый белок плазматической мембраны). переносчик карнитина; FAT/CD36, транслоказа жирных кислот CD36) и митохондрии (CPT1, карнитинпальмитоилтрансфераза 1; CACT, карнитин:ацилкарнитинтранслоказа).

При попадании в клетку LCFA сначала активируется путем образования тиоэфиров с коферментом A (CoA), LCFA-CoA, и либо окисляется в митохондриях посредством β-окисления, либо образует TAG путем этерификации (рис. 1). Впоследствии TAG могут быть сохранены в виде LD. Длинноцепочечные ЖК активируются на внешней мембране митохондрий длинноцепочечной ацил-КоА-синтетазой, но внутренняя мембрана митохондрий не проницаема для этих ацил-КоА. CPT1 катализирует превращение длинноцепочечного ацил-КоА в длинноцепочечный ацилкарнитин, который затем перемещается в митохондрии (Lopaschuk et al., 2010). Контроль на уровне активности CPT1, по-видимому, важен для потока β-окисления в сердце и скелетных мышцах (Awan and Saggerson, 1993; Lopaschuk et al., 1994; Zammit, 1999; Eaton, 2002).

После образования с помощью CPT1 длинноцепочечный ацилкарнитин перемещается через внутреннюю митохондриальную мембрану с помощью CACT, который включает обмен карнитина на ацилкарнитин. CACT обладает чрезвычайно высокой активностью в большинстве типов клеток с активным β-окислением (Ramsay and Tubbs, 1976; Noel et al., 1985; Итон, 2002). CACT является критическим этапом транслокации фрагментов ЖК в митохондрии, о чем свидетельствует развитие кардиомиопатий и нерегулярных сердечных сокращений у лиц с дефицитом CACT (Lopaschuk et al., 1994, 2010).

В матрице ацилкарнитин снова превращается в ацил-КоА и катаболизируется посредством β-окисления. β-окисление активированных ЖК происходит в митохондриальном матриксе и катализируется последовательным действием четырех семейств ферментов (ацил-КоА-дегидрогеназы, еноил-КоА-гидратазы, 3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназы и 3-кетоацил-КоА-тиолазы). с ацил-КоА-дегидрогеназой, проявляющей различную субстратную специфичность для ацил-КоА с короткой, средней, длинной и очень длинной цепью (Kunau et al., 1995; Итон и др., 1996а; Кернер и Хоппель, 2000). Конечным продуктом каждого цикла β-окисления является AcCoA, укорачивая LCFA на 2 атома углерода. Затем Ac CoA входит в цикл TCA для полного окисления с восстановлением эквивалентов в виде доноров электронов NADH и FADH 2 , что приводит к синтезу АТФ через OxPhos в дыхательной цепи (рис. 1). В конечном счете, АТФ используется сократительным механизмом для преобразования химической энергии в механическую работу. АФК также могут влиять на сократительную способность посредством передачи сигналов или окислительно-восстановительной модификации чувствительных цистеинов, например, из.g., тяжелая цепь миозина (Canton et al., 2011; Steinberg, 2013).

Помимо своей метаболической роли в обеспечении энергией длинноцепочечные свободные ЖК оказывают разнообразное воздействие на клеточные мембраны и на каталитическую активность многих ферментов (Loskovich et al., 2005). ЖК играют двойную роль разобщителей и ингибиторов митохондриального дыхания (Wojtczak, Schonfeld, 1993) за счет протонофорного действия на внутреннюю мембрану и ингибирующего действия на цепь переноса электронов (Schonfeld, Reiser, 2006; Schonfeld, Wojtczak, 2007, 2008).Кроме того, ЖК обладают способностью резко изменять проницаемость митохондриальных мембран за счет открытия переходной поры проницаемости (Scorrano et al., 2001; Bernardi et al., 2002; Penzo et al., 2002, 2004). Из этих эффектов исключены ацил-КоА, которые не проявляют протонофорной активности и не разобщают OxPhos, потому что они не могут проникать через внутреннюю митохондриальную мембрану (Wojtczak, 1976).

Свободные ЖК могут действовать как специфические комплексные I-ингибиторы (Loskovich et al., 2005; Schonfeld and Wojtczak, 2008), а также длинноцепочечные ацил-КоА являются известными ингибиторами ANT (Pande and Blanchaer, 1971; Lerner et al., 1972; Wojtczak, 1976). Ингибирование носит конкурентный характер (Duszynski and Wojtczak, 1975) и сильно зависит от длины углеродной цепи ацильной части жирного ряда (Morel et al., 1974). Дополнительным доказательством того, что ЖК в их анионной форме могут быть субстратами для транспорта ANT, было их ингибирующее действие на обмен АТФ и АДФ (Wojtczak and Zaluska, 1967; Schonfeld et al., 1996; Клингенберг, 2008). Согласно модели цикла ЖК (Скулачев, 1991), недиссоциированные молекулы ЖК могут спонтанно перескакивать с внешнего листка внутренней митохондриальной мембраны на внутренний, где они высвобождают протоны из-за щелочной среды матрикса. Затем в виде анионов они транспортируются обратно к наружному листку с помощью ANT; на молекулу ЖК за цикл переносится один протон из внешнего пространства в компартмент матрицы. Таким образом, ЖК могут приводить к диссипации энергии за счет селективного протонофорного действия, опосредованного сопряжением трансмембранного движения аниона жирного ацила (через ANT, разобщающие белки, UCP и/или другие переносчики внутренней мембраны).Эти события приводят к диссипативному циклу протонов, который снижает движущую силу протонов, тем самым влияя на дыхание, синтез АТФ и гомеостаз ионов.

Пальмитоил-КоА ингибирует ANT независимо от β-окисления, согласно более поздним данным, полученным в изолированных митохондриях из печени крысы (Ciapaite et al., 2005) и сердца морской свинки (Aon and Cortassa, неопубликовано), дышащих G/M. В случае митохондрий печени было показано, что ингибирование ANT вызывало изменения внутри- и внемитохондриальной концентрации АТФ и ΔΨ m .Эта интерференция с носителем ANT увеличивала ΔΨ m и снижала уровень кофермента Q (Bakker et al., 2000), что, как ожидается, будет способствовать образованию АФК. Кроме того, исследования показали, что зависимое от концентрации образование H 2 O 2 , вызванное PCoA, можно объяснить его влиянием на ΔΨ m , которое в присутствии 5 мкМ PCoA показало увеличение на 13 мВ (Ciapaite et al., 2006). Специфическое действие PCoA на ANT в печени (Ciapaite et al., 2006) контрастирует с очевидным многоцелевым эффектом в сердце (Aon and Cortassa, неопубликовано).Эти различия могут быть обусловлены внутренними функциональными различиями, связанными с видами (крыса, морская свинка) или специфичностью органов, например, митохондрий печени и сердца. Различия также могут быть связаны с наличием различных переносчиков жирных кислот (FATP или SLC27As) или связывающих жирные кислоты белков (FABP).

Митохондрии, липиды и резистентность к инсулину

Сдвиг от промежуточных значений RE, соответствующих уровням АФК, совместимым с сигнальными функциями (Aon et al., 2010; Cortassa et al., 2014), в сторону либо более восстановительных, либо окислительных условий является темой, имеющей большое потенциальное значение и представляющей интерес для влияние на передачу сигналов инсулина.Действительно, связь между липотоксичностью и возникновением резистентности к инсулину в скелетных мышцах является предметом горячих споров (Muoio and Neufer, 2012). Одна сторона утверждает, что это происходит из-за дисфункциональных митохондрий с внутренним дефицитом OxPhos и дефицитом окисления жиров. Эти нарушения воздействуют на передачу сигналов инсулина, отвлекая жирные кислоты от окисления и направляя их на производство DAG, церамидов и других видов токсичных липидов (Lowell and Shulman, 2005; Roden, 2005). Другая сторона спора отмечает, что эта идея несовместима с принципами биоэнергетики, поскольку митохондриальное дыхание регулируется потребностью в энергии; внутриклеточные липиды будут накапливаться всякий раз, когда запас ЖК превышает энергетические потребности клетки.Следовательно, они предполагают, что этиология мышечной резистентности к инсулину основана на фундаментальных принципах, управляющих клеточной и митохондриальной биоэнергетикой, и окислительно-восстановительном стрессе, воздействующем на дыхательную систему, когда снабжение энергией постоянно превышает потребность в энергии (Muoio and Neufer, 2012). В согласии с этой идеей другие авторы подчеркивают, что соответствие между повышенной доступностью ЖК и окислительной способностью отличает увеличение IMTG после тренировки на выносливость от ожирения/диабетических состояний.Постоянные физические упражнения могут вызывать высокую окислительную способность, обусловленную более высоким содержанием митохондрий, но не функцией митохондрий. В этих условиях инфузия липидов у тренирующихся на выносливость спортсменов способна снизить чувствительность к инсулину только на 29% по сравнению с 63% у нетренированных (Phielix et al., 2012).

В то время как при физических нагрузках IMTG отражает повышенную зависимость от жиров в качестве субстрата, при ожирении/диабете будет подразумеваться накопление липидных метаболитов [длинноцепочечный жирный ацил-КоА (ДЦЖК-КоА), ДАГ и церамид], которые ответственны за нарушение в действия инсулина, а не пула IMTG, содержащегося в LD (Schrauwen et al., 2010; Фишер-Веллман и Нойфер, 2012). По-видимому, повышенные концентрации внутримышечных LCFA-CoA и DAG активируют PKC, что, по-видимому, вызывает нарушение передачи сигналов инсулина посредством серинового фосфорилирования субстрата-1 рецептора инсулина. На модели диетического ожирения показано накопление ацилкарнитинов как продуктов неполного β-окисления в скелетных мышцах (Koves et al., 2008). Эти результаты привели к идее митохондриального сигнала, который связывает неполное β-окисление с резистентностью к инсулину.Хроническое повышение содержания промежуточных продуктов неполного окисления жирных кислот и аминокислот с разветвленной цепью (Newgard, 2012) может способствовать формированию митохондриального микроокружения, способствующего более высокому высвобождению H 2 O 2 из митохондрий с возможностью модулировать передачу сигналов инсулина (Fisher-Wellman). и Нойфер, 2012 г.; Муойо и Нойфер, 2012 г.).

Дискуссия о роли митохондриального и липидного метаболизма в происхождении резистентности к инсулину очень актуальна для диабетического сердца из-за его сильной зависимости от жиров для функционирования (Holloway et al., 2009, 2011). Дебаты, сосредоточенные на митохондриальном нагрузочно-окислительном потенциале в скелетных мышцах, также актуальны для сердца, функция которого определяется потребностью в энергии. На самом деле, накопление липидов в сердце в значительной степени рассматривается как несоответствие между спросом и предложением, т. е. накопление липидов, когда предложение превышает спрос.

Фундаментально важный вопрос, который до сих пор активно обсуждается, заключается в том, снижает ли изменение предпочтения субстрата в сторону окисления жира риск заболевания (Muoio and Neufer, 2012).ЖК и глюкоза являются двумя основными источниками энергии, вызывающими сокращение сердца. При диабете 2 типа и ожирении ФАО увеличивается (Lopaschuk, 2002; Carley and Severson, 2005), но наши знания о комбинированных эффектах гипергликемии, признака диабета, и высокой доступности FA, на метаболизм, баланс редокс/АФК и их влияние на работу сердца является неполным. Хотя здоровое сердце гибко в отношении выбора топлива, в диабетическом сердце с метаболическими проблемами из-за высокого уровня глюкозы и жира факторы, способствующие дисфункции и полезные в качестве источника энергии или доноров окислительно-восстановительного потенциала, все еще неясны.Существующие убедительные доказательства указывают на то, что окислительно-восстановительный статус, обусловленный субстратом, играет критическую роль в сократительной способности сердца при диабете 2 типа, когда клеточный/митохондриальный окислительно-восстановительный потенциал и энергетика изменены (см. et al., 2009a; Tocchetti et al., 2012). В целом, нет никаких сомнений в том, что окисление липидов дает метаболические преимущества во время голодания и упражнений, но роль выбора топлива per se в защите от метаболических заболеваний требует дальнейшего изучения.

Митохондриальные, клеточные и органные механизмы управления липидным балансом

Очень хорошо известно, как жирные кислоты расщепляются митохондриями в качестве важного топлива для клеточной функции. Тем не менее, механизмы, с помощью которых митохондрии управляют избытком липидов, в значительной степени неизвестны. Роль β-окисления per se как основной причины непереносимости глюкозы, связанной с ожирением, остается предметом активных исследований и дискуссий (Fisher-Wellman and Neufer, 2012; Muoio and Neufer, 2012).Кроме того, митохондрии играют центральную роль в развитии осложнений диабета и ожирения (Bugger and Abel, 2010; Sivitz and Yorek, 2010), а их энергетическая/окислительно-восстановительная дисфункция напрямую связана с окислительно-восстановительным дисбалансом, проявляемым сердцем (Tocchetti et al. , 2012; Frasier et al., 2013) и скелетных мышц (Anderson et al., 2009a).

Митохондрии и окисление липидов играют преобладающую роль в качестве движущих сил внутриклеточной РЭ. ЖК являются основным источником клеточного АТФ, который в сердце синтезируется на две трети за счет восстановительных эквивалентов (т.g., 24 NADH, 8 FADH 2 для пальмитата), полученные в результате β-окисления в митохондриях. Более высокий энергетический бюджет, обеспечиваемый насыщенным пальмитатом ЖК (в три раза выше, чем у глюкозы, если рассматривать АТФ/моль субстрата) в форме восстановительной способности, обеспечивает электронами антиоксидантные системы и дыхательный/энергетический аппарат митохондрий. В соответствии с важной ролью липидов во внутриклеточном окислительно-восстановительном статусе было показано, что Палм определял переход от окисленного к восстановленному клеточному окислительно-восстановительному статусу в кардиомиоцитах сердца больных диабетом 2 типа ( db/db ) при резком снижении уровня АФК. (Токкетти и др., 2012). Этот эффект сочетался с заметным повышением GSH как в миоцитах дикого типа, так и в миоцитах db/db . Вследствие благоприятного влияния на клеточный окислительно-восстановительный баланс Палм значительно улучшил сократительный резерв, индуцированный изопротеренолом, в дб/дб кардиомиоцитов (Tocchetti et al., 2012).

Поддержание надлежащего клеточного/митохондриального RE жизненно важно для оптимальной связи возбуждения-сокращения (EC), а также для снабжения сердца энергией (Burgoyne et al., 2012; Christians and Benjamin, 2012; Nickel et al., 2013, 2014). Внутриклеточный окислительно-восстановительный баланс влияет на обработку Ca 2+ , влияя на широкий спектр белков, участвующих в связывании EC (Fauconnier et al., 2007), включая каналы высвобождения SR Ca 2+ [рианодиновые рецепторы], SR Ca . 2+ и сарколеммальный обменник Na + /Ca 2+ (Zima, Blatter, 2006; Дедкова, Блаттер, 2008). Также неизвестно, различаются ли механизмы, используемые митохондриями для борьбы с избытком липидов, в разных органах.Важными примерами являются скелетные и сердечные мышцы, где преобладает β-окисление из-за отсутствия в них липогенеза de novo (Eaton, 2002). Безусловно, играет роль функциональная специфика органа. На самом деле, скелетные мышцы являются крупнейшим органом хранения гликогена (вместимость в 4 раза больше, чем у печени), поэтому они имеют решающее значение для гликемического контроля, так как являются преобладающим (~80%) местом утилизации глюкозы в условиях стимуляции инсулином (DeFronzo et al. и др., 1981; Иган и Зират, 2013). С другой стороны, сердце выполняет свою насосную функцию, преобразуя химическую энергию, запасенную в ЖК и глюкозе, в механическую и электрическую энергию.В состоянии покоя сердце ежедневно вырабатывает около 6 кг АТФ, сокращаясь примерно 100 000 раз (Neubauer, 2007). Митохондрии обеспечивают большую часть АТФ, необходимого для сокращения сердечной мышцы (около двух третей) и сарколемного и саркоплазматического транспорта ионов (одна треть), ответственного за переходные процессы Ca 2+ и электрическую активность в клетках сердца (Solaini and Harris, 2005; Cortassa et al., 2009; Nickel et al., 2013).

Гораздо более высокие количества O 2 перерабатываются сердцем на определенной основе в отношении, например.g., мозг и скелетные мышцы (Rolfe and Brown, 1997) и их постоянная активность делают этот орган восприимчивым к окислительному повреждению (Burgoyne et al., 2012; Christians and Benjamin, 2012). На самом деле функция миокарда и способность сердца переносить стресс снижаются с возрастом (Lakatta and Sollott, 2002). Хотя механизмы, способствующие возрастным изменениям функции миокарда, до конца не изучены, основными факторами являются митохондриальная дисфункция, окислительный стресс и накопление вызванных оксидантами повреждений (Fannin et al., 1999; Сух и др., 2003; Джадж и др., 2005).

Дефекты митохондриального β-окисления ЖК приводят к нескольким хорошо известным метаболическим расстройствам, таким как синдром Рея, кардиомиопатия и синдром внезапной детской смерти (Roe and Ding, 2001; Yang et al., 2001). Поддержание высоких уровней митохондриального β-окисления может уменьшить чрезмерное накопление и хранение жира, приводящее к ожирению человека. Липидная перегрузка, связанная с накоплением ТАГ в нежировых тканях, характеризует такие расстройства, как гиперлипидемия и липодистрофия, дисфункция сердца, заболевания печени как у людей, так и у животных в моделях ожирения и диабета.

Становится все более очевидным, что адекватная регуляция метаболизма ТАГ в различных органах имеет решающее значение как для энергетического метаболизма, так и для функции. Печень и сердце реагируют на массивный приток липидов из крови путем усиления биогенеза ЛД как механизма защиты от токсичности ЖК, которые при этерификации превращаются в ТАГ и запасаются в ЛД (Lass et al., 2011). Неспособность сделать это в печени вызывает такие патогенные состояния, как стеатоз и стеатогепатит (Greenberg et al., 2011). Ситуация с избытком липидов также актуальна для функции сердца при СД2, где ЖК являются предпочтительным топливом (Lopaschuk et al., 2010). Однако в острых, нехронических состояниях ЖК могут проявлять благоприятное действие, особенно в сердце при диабетических состояниях (Tocchetti et al., 2012). Накопление клеточных ТАГ в ЛД может быть полезным, а не вредным, поскольку оно отклоняет ЖК от путей, ведущих к цитотоксичности, таким образом, выступая в качестве буфера против липотоксичности (Listenberger et al., 2003).

Из приведенных выше примеров и аргументов видно, что липиды оказывают значительное влияние на многие клеточные процессы, в том числе на митохондрии. Это воздействие влияет на функциональный результат нескольких органов, таких как печень, скелетные и сердечные мышцы. Нарушение регуляции липидного обмена приводит к перегрузке, которая является причиной или усугубляющим последствием многих заболеваний. Следовательно, невозможно переоценить фундаментальную, а также практическую важность раскрытия механизмов, с помощью которых митохондрии справляются с избытком липидов.Во-первых, на самом базовом уровне мы недостаточно знаем о действии липидов на энергетическую и окислительно-восстановительную функции митохондрий. Липиды могут действовать как разобщители и ингибиторы OxPhos (Wojtczak and Schonfeld, 1993; Bernardi et al., 2002), и последствия этих противоречивых эффектов на энергетическую, окислительно-восстановительную и сигнальную функции митохондрий только начинают выясняться (Schonfeld and Wojtczak). , 2008). Во-вторых, помимо того, что митохондрии являются основным местом деградации липидов, они могут активно модулировать баланс между накоплением и использованием липидов.

В следующих разделах мы исследуем некоторые новые появляющиеся механизмы накопления и использования липидов митохондриями на уровне органелл, клеток и органов в различных физиологических условиях.

Близкий контакт Митохондрия-липидная капля

Регулярные физические упражнения и физическая активность считаются краеугольными камнями в профилактике, ведении и лечении многочисленных хронических состояний, включая гипертонию, ишемическую болезнь сердца, ожирение, СД2 и возрастное истощение мышц (саркопению) (Haskell et al., 2007; Колберг и др., 2010 г.; Иган и Зират, 2013 г.).

Физические упражнения улучшают митохондриальный биогенез и производительность в скелетных мышцах (Irrcher et al., 2003), но не в сердце (Li et al., 2011). Верно ли то же самое в сердцах с СД2, неясно. На электронных микрофотографиях LD можно легко обнаружить у диабетиков 2 типа ( db/db ) (Boudina et al., 2007) или ob/ob (Ge et al., 2012), но не в сердцах мышей WT. В клетках LD можно легко визуализировать с помощью флуоресцентного аналога FA (dodecanic acid) BODIPY, который метит нейтральные липиды в цитоплазматических каплях (Walther and Farese, 2012).

Возникновение тесного контакта между митохондриями и LD в сердце примечательно из-за его зависимости от митохондриальной энергетики, преимущественно подпитываемой ЖК. Однако более примечательным является тот факт, что эти тесные контакты происходят в сердце с СД2, где зависимость от сжигания жира еще более заметна (Lopaschuk, 2002; Bugger and Abel, 2010). Интересно, что избыточная экспрессия Plin5 в ткани сердца приводила к образованию плотных митохондриальных кластеров вокруг LD с митохондриями, значительно большими, но не более многочисленными (Wang et al., 2013). Те же авторы предположили, что Plin5 может играть регуляторную роль в потоке ЖК из ЛД в митохондрии в условиях повышенного поступления ЖК в клетки (Wang, Sztalryd, 2011). Эти данные также свидетельствуют о том, что Plin5 с его ролью, способствующей накоплению ЛД, может поддерживать внутриклеточные уровни метаболитов ЖК (например, ДАГ, церамид) ниже липотоксических количеств (см. Капли: гипотетически-качественная модель ).

В скелетных мышцах IMTG накапливается и активно утилизируется во время физических упражнений (Shaw et al., 2010; Egan and Zierath, 2013; Koves et al., 2013). Упражнения на выносливость увеличивают содержание митохондрий (по размеру, а не по количеству) у мужчин и женщин, но у здоровых активных женщин накопление IMTG выше по сравнению с мужчинами из-за большего количества, а не размера LD (Tarnopolsky et al., 2007). Интересно, что в этом исследовании также сообщалось об увеличении физического контакта между митохондриями и IMTG после тренировки на выносливость.Скорость окисления всего жира в организме и использование IMTG определяются такими факторами, как диета, интенсивность и продолжительность упражнений, а также физическая подготовка. Во время острых упражнений вклад различных метаболических путей в обеспечение энергией определяется относительной интенсивностью и абсолютной выходной мощностью тренировки (Egan and Zierath, 2013). Уровень потребности в АТФ и расход энергии определяется абсолютной выходной мощностью, тогда как относительная интенсивность упражнений влияет на относительный вклад окисления углеводов и источников липидов, а также циркулирующих (внемышечных) и внутримышечных запасов топлива в обеспечении энергией.По мере увеличения интенсивности упражнений использование мышцами циркулирующих свободных ЖК слегка снижается, в то время как использование циркулирующей глюкозы прогрессивно увеличивается вплоть до интенсивности, близкой к максимальной (van Loon et al., 2001).

Выход из строя IMTG происходит в основном через HSL и ATGL (Watt and Spriet, 2010). Хотя IMTG составляют лишь небольшую долю (~ 1-2%) запасов липидов всего тела, они представляют собой важный источник топлива во время длительных (> 90 минут), но упражнений умеренной интенсивности. IMTG могут обеспечить ~ 25% общей энергии, однако их вклад уменьшается как при более высокой, так и при более низкой интенсивности упражнений (Romijn et al., 1993; ван Лун и др., 2001). Максимальная скорость окисления жиров наблюдается при умеренной интенсивности упражнений (~ 60% VO 2 макс) (Shaw et al., 2010; Egan and Zierath, 2013). При упражнениях низкой и средней интенсивности основными субстратами, питающими скелетные мышцы, являются глюкоза, полученная в результате печеночного гликогенолиза (или глюконеогенеза) или перорального приема, и свободные ЖК, высвобождаемые в результате липолиза жировой ткани. Продолжительные упражнения (> 60 минут) с фиксированной интенсивностью увеличивают вклад энергии от окисления липидов (Egan and Zierath, 2013).Запасы IMTG могут быть снижены примерно на 60% после тренировки, преимущественно в мышечных волокнах типа I (van Loon et al., 2003; Stellingwerff et al., 2007; Shaw et al., 2010; Egan and Zierath, 2013).

Липофагия, т. е. оборот ЛД путем аутофагии, может происходить из-за случайной секвестрации цитозольного материала в результате аутофагии «в массе». Однако, когда липофагия активируется в ответ на липидную нагрузку или длительное голодание, по-видимому, происходит переключение в сторону предпочтительной секвестрации ЛД, что поддерживает определенный уровень избирательности в этом процессе (Singh et al., 2009). Мы предполагаем, что это также может быть в случае тесных контактов митохондрий-LD, и что потребность в энергии может быть основным стимулятором взаимодействия между этими двумя органеллами. В соответствии с этой идеей было высказано предположение, что сборка ЛД в скелетных мышцах при физической нагрузке улучшит управление высоким притоком ЖК, позволяя более точно регулировать доставку субстрата к IMTG и от него, тем самым способствуя оптимальной работе митохондрий и метаболической гибкости (Koves et al. др., 2013).

Липотоксичность и динамика накопления ЛД

При патологических состояниях со временем может возникать липотоксичность, несмотря на накопление ТАГ, когда либо превышена клеточная способность к хранению ТАГ, либо когда пулы триглицеридов гидролизуются, что приводит к повышению уровня свободных ЖК в клетках. Таким образом, продолжительность и степень липидной перегрузки могут определять, защищена клетка или повреждена. Может ли митохондриальная энергия/окислительно-восстановительный статус изменить баланс образования и использования LD в краткосрочной перспективе, это вопрос, который до сих пор не обсуждался.

Исследования, проведенные с помощью неинвазивных спектроскопических методов, показали повышенное содержание триглицеридов IMCL в левом желудочке (т.е. стеатоз ЛЖ) у пациентов с ожирением и СД2 (McGavock et al., 2007; Rijzewijk et al., 2008), но его связь с ранним диастолическая дисфункция, приводящая к последующей систолической дисфункции, остается спорной (Anderson et al., 2009b; Lopaschuk et al., 2010). Опять же, липиды за счет накопления триглицеридов находятся в центре споров. В скелете (Liu et al., 2007) и сердечной (Ussher et al., 2009) мышцах, накопление IMCL в результате ожирения, вызванного диетой, вовсе не является патогенным, но может даже защищать от заболеваний, связанных с ожирением.

Предыдущие сообщения связывали опосредованную АФК митохондриальную дисфункцию с ДАГ и церамидом, двумя основными продуктами деградации липидов (Coen and Goodpaster, 2012). Направление липидов в митохондрии может представлять собой механизм, с помощью которого можно избежать накопления концентрации этих посредников, особенно при высокой потребности в энергии.Основываясь на этих предпосылках, мы предполагаем, что временное накопление липидов в LD не обязательно отражает патофизиологическое поведение. Напротив, он может воплощать адаптивный ответ, по крайней мере, в краткосрочной перспективе, таким образом, представляя собой адаптивную стратегию утилизации липидов, обеспечивающую снабжение энергией, не влияя ни на митохондриальный, ни на клеточный окислительно-восстановительный статус.

Оптимизированный редокс-баланс ROS и митохондриальный редокс и энергетика

Метаболиты липидов могут повреждать дыхательную цепь, что приводит к нарушению энергетического перехода в митохондриях благодаря их двойному действию как разобщителей и ингибиторов (Wojtczak and Schonfeld, 1993).Нарушение энергетического перехода ключевого состояния 4→3 может происходить за счет ингибирования ANT или АТФ-синтазы, что приводит к непрерывному высвобождению АФК независимо от добавления АДФ (Tocchetti et al., 2012).

Митохондрии являются основным источником АФК, но также могут быть их мишенью. RE является основной движущей силой критического энерго-окислительно-восстановительного звена митохондриальной функции (Cortassa et al., 2014). Митохондриальная RE зависит от внутреннего окислительно-восстановительного потенциала и мгновенной восстановительной способности этой органеллы, а также от ее реакции на окислительно-восстановительный статус цитоплазмы (Aon et al., 2010; Кембро и др., 2013). В этом контексте редокс-оптимизированный баланс АФК (R-ORB) обеспечивает полезную концептуальную основу для рационализации многих результатов, описанных в настоящем обзоре. Один из основных постулатов R-ORB заключается в том, что отток АФК из митохондрий будет достигать минимума при промежуточных значениях RE, когда VO 2 достигает максимума после стимуляции АДФ (рис. 2) (Cortassa et al., 2014). В состоянии 3 дыхания системы глутатиона и тиоредоксина необходимы для минимизации высвобождения АФК из митохондрий (Aon et al., 2010, 2012; Стэнли и др., 2011; Кудин и др., 2012; Кортасса и др., 2014). В избытке липидные предшественники β-окисления могут способствовать разобщению митохондрий и окислительно-восстановительному статусу (Aon and Cortassa, неопубликовано). В более окисленных RE, вдали от оптимальной (промежуточной) RE, совместимой с минимальным количеством АФК, антиоксидантные системы перегружаются, что приводит к патологическому избытку АФК (Aon et al., 2010; Cortassa et al., 2014).

Рис. 2. Окислительно-восстановительный баланс АФК и влияние окислительного стресса на митохондриальное дыхание, эмиссию H 2 O 2 и RE .R-ORB постулирует, что уровни АФК (как чистый результат производства и очистки) зависят от внутриклеточной и митохондриальной окислительно-восстановительной среды (RE). Это также предполагает, что существует минимальный уровень эмиссии АФК, когда митохондрии максимизируют свою энергетическую отдачу. При высокой потребности в энергии и, несмотря на высокую частоту дыхания, уровни выброса АФК будут сведены к минимуму благодаря системам удаления АФК (Stanley et al., 2011; Aon et al., 2012). Окислительный стресс может возникать при любой крайности RE, либо при сильном восстановлении, либо при сильном окислении, но регулируется разными механизмами (Aon et al., 2010; Кембро и др., 2014). На графике схематически показана сводка реакции дыхания (черные линии) и эмиссии АФК в стрессовых митохондриях (серые линии) плюс дополнительное добавление разобщителя FCCP (штрихпунктирная линия). Сплошные линии соответствуют отсутствию стресса, тогда как пунктирные линии соответствуют митохондриям в стрессовых условиях (Cortassa et al., 2014). Черные стрелки указывают направление изменений VO 2 и АФК, вызванных стрессом. Обратите внимание на сдвиг в сторону более окисленных РЗ кривых, соответствующих стрессовым условиям.Толстая серая стрелка, указывающая влево, обозначает патологические состояния, возникающие, например, при хронических заболеваниях, при которых сильный стресс влияет как на энергетические (например, ΔΨ м , потребление АДФ), так и на окислительно-восстановительные [например, НАД(Ф)Н, GSH, Trx] действует таким образом, увеличивая выброс митохондриальных АФК и повышая уровни цитоплазматических АФК. Перепечатано из Cortassa et al. (2014).

Митохондрии функционируют в более окислительной среде при хронических заболеваниях (Tocchetti et al., 2012). Таким образом, становится принципиально важным понять, как окислительный стресс влияет на зависимость выброса АФК от дыхания (Cortassa et al., 2014). При окислительном воздействии митохондрии демонстрировали уровни эмиссии H 2 O 2 , в 2 раза превышающие контрольные, и демонстрировали более низкое дыхание (рис. 2). Окислительный стресс сместил окислительно-восстановительный баланс в сторону более окисленного диапазона, где чувствительность оттока АФК к РЭ снижается более резко в состоянии 4, чем в состоянии 3 дыхания. Уменьшение восстановленного глутатиона (GSH) на 50% было в основном ответственным за переход RE в более окисленное состояние (Cortassa et al., 2014).

Метаболический ченнелинг использования липидов в результате тесных контактов между митохондриями и каплями липидов: гипотетически-качественная модель

Недавние данные подтверждают физические и метаболические взаимодействия между LDs и митохондриями, опосредованные каркасным белком Plin 5 (Wang and Sztalryd, 2011; Wang et al., 2011; Koves et al., 2013). Ван и его сотрудники наблюдали, что клетки со сверхэкспрессией Plin5 демонстрируют снижение гидролиза LD и β-окисления пальмитата по сравнению с контролем.Вместо этого пальмитат все больше включался в ТАГ в исходных условиях, тогда как в состоянии, стимулированном протеинкиназой А, ингибирование гидролиза ЛД снималось и ЖК высвобождались для β-окисления. Эти результаты предполагают, что Plin5 регулирует гидролиз LD и контролирует локальный поток FA, чтобы защитить митохондрии от чрезмерного воздействия FA (Wang and Sztalryd, 2011). Все эти наблюдения согласуются с относительно недавним пониманием того, что протеом LD очень динамичен и более сложен, чем считалось ранее.Протеом LD содержит ключевые компоненты системы мобилизации жира и белки, которые указывают на взаимодействие LD с различными клеточными органеллами, включая митохондрии (Beller et al., 2010).

Основываясь на предположении о метаболических связях, выходящих за пределы физического контакта между митохондриями и ЛД, мы предлагаем модель метаболических каналов для утилизации липидов митохондриями. Согласно нашей модели, метаболические каналы представляют собой способ, которым митохондрии могут управлять избытком липидов энергетически и окислительно-восстановительным образом.Качественно, модель каналов утилизации липидов постулирует, что после деградации TAG липиды непосредственно доставляются для активации, транспорта и β-окисления из LD в митохондрии в месте контакта (рис. 1). Модель также предполагает, что β-окисление также может происходить метаболически через ферментативные компоненты пути деградации липидов, организованные в виде мультиферментного комплекса (Eaton, 2002).

Со структурной точки зрения модель основана на прямом и тесном контакте между LD и митохондриями, включая их рекрутирование и окружение LD.Модель также постулирует опосредованную слиянием мембран реорганизацию внутримитохондриальной мембраны и молекулярных компонентов (Walther and Farese, 2009), а также сегрегацию липидов внутри капли (Fujimoto and Parton, 2011).

Биохимически путь длинноцепочечного FAO к AcCoA является одним из самых длинных неразветвленных путей метаболизма, содержащим 27 промежуточных соединений между пальмитоил-CoA и AcCoA (Eaton, 2002). Давно предполагалось, что ферменты β-окисления могут быть организованы в мультиферментный комплекс.В этих биомолекулярных ансамблях последовательные каталитические реакции протекают путем переноса промежуточных соединений между отдельными компонентами ферментов, что препятствует их диффузии в объемную водную среду, таким образом, «метаболически направляя» (Welch, 1977; Sumegi et al., 1991).

Более раннее предположение о метаболических каналах β-окисления было основано на обнаружении низких концентраций промежуточных продуктов (Garland et al., 1965) и наблюдении, что накапливающиеся промежуточные продукты β-окисления ведут себя скорее как продукты, чем промежуточные продукты (Stewart et al., 1973; Стэнли и Таббс, 1974, 1975; Eaton et al., 1994, 1996a,b, 1999). Это привело к модели «дырявого шланга» для управления потоком β-окисления (Stewart et al., 1973; Stanley and Tubbs, 1974, 1975), в которой подразумевалось каналирование небольшого, быстро меняющегося пула промежуточных соединений ( см. обзор Eaton, 2002).

Описаны некоторые аспекты структурной основы механизма каналов в β-окислении (Ishikawa et al., 2004). Недавно были получены данные в поддержку многофункционального комплекса FAO в митохондриях, физически связанного с суперкомплексами дыхательной цепи, которые способствуют метаболическим каналам (Wang et al., 2010). С функциональной точки зрения прямая доставка липидов в места контакта и их направленный процессинг позволит избежать повышения их концентрации, тем самым исключая потенциальное ингибирующее, а также разобщающее действие ЖК (Wojtczak and Schonfeld, 1993). Последнее обеспечит надежное и эффективное энергоснабжение.

Заключительные замечания

В митохондриях, клетках и органах выработались механизмы, которые позволяют управлять большим притоком ЖК в функционально надежных пределах. LD как динамическое хранилище ЖК также можно рассматривать как защитный механизм, используемый клетками для предотвращения чрезмерной внутриклеточной концентрации ЖК, что препятствует их потенциальному вредному воздействию на функцию митохондрий.Жесткая и реципрокная регуляция накопления и использования липидов подтверждается генетическими манипуляциями с перилипинами, указывающими на то, что их сниженная экспрессия приводит к усилению окисления липидов и уменьшению накопления внутриклеточного жира и жировой массы. Однако, с другой стороны, чрезмерный липолиз и дефектное накопление липидов способствуют резистентности к инсулину из-за перегрузки митохондрий жирными кислотами и избытка АФК.

Сохранение внутриклеточного RE имеет решающее значение для жизнедеятельности. Митохондрии играют решающую роль как органелла, которая специфически обрабатывает наибольшее количество кислорода, перерабатываемого организмом, поэтому она склонна быть не только источником, но и мишенью окислительного стресса.Митохондриальная функция должна надежно поддерживать снабжение энергией, высвобождая уровни АФК, совместимые с передачей сигналов. Однако липиды могут нарушить обе эти важные функции. Следовательно, гипотетическая модель каналов утилизации липидов, которую мы предлагаем здесь, удовлетворяет основным принципам клеточной и митохондриальной энергетики и окислительно-восстановительного потенциала. В принципе, перенаправление избыточных липидов на ЛД может быть эффективным цитоплазматическим механизмом «секвестрации» ЖК, что помогает поддерживать низкую концентрацию липотоксических интермедиатов, образующихся в результате окисления липидов.Функционально прямая доставка и направленная обработка липидов в митохондриях могут представлять собой надежный и эффективный способ обеспечения энергоснабжения и контроля окислительно-восстановительного потенциала. Такой механизм позволил бы избежать превышения емкости хранения липидов, что стало бы критически важным для скелетных мышц или сердца, подвергающихся высокой нагрузке и, следовательно, сильному притоку ЖК.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Эта работа была поддержана грантами Национального института здравоохранения R01-HL091923 (Мигель А. Аон) и R21HL106054 (Соня К. Кортасса).

Ссылки

Андерсон, Э. Дж., Кипсон, А. П., Родригес, Э., Андерсон, К. А., Лер, Э. Дж., и Нойфер, П. Д. (2009b). Субстрат-специфические нарушения метаболизма митохондрий и окислительно-восстановительного баланса в предсердии сердца человека с диабетом 2 типа. Дж. Ам. Сб. Кардиол . 54, 1891–1898 гг. дои: 10.1016/j.jacc.2009.07.031

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Андерсон, Э.Дж., Люстиг, М.Е., Бойл, К.Е., Вудлиф, Т.Л., Кейн, Д.А., Лин, С.Т., и соавт. (2009а). Митохондриальная эмиссия h3O2 и окислительно-восстановительное состояние клеток связывают избыточное потребление жиров с резистентностью к инсулину как у грызунов, так и у людей. Дж. Клин. Инвестировать . 119, 573–581. дои: 10.1172/JCI37048

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Аон, Массачусетс, Кортасса, С., Акар, Ф.Г., Браун, Д.А., Чжоу, Л., и О’Рурк, Б. (2009). От митохондриальной динамики к аритмиям. Междунар. Дж. Биохим. Клеточный Биол . 41, 1940–1948 гг. doi: 10.1016/j.biocel.2009.02.016

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Аон, Массачусетс, Кортасса, С., Маак, К., и О’Рурк, Б. (2007). Последовательное открытие митохондриальных ионных каналов в зависимости от статуса окислительно-восстановительного тиола глутатиона. Дж. Биол. Хим . 282, 21889–21900.дои: 10.1074/jbc.M702841200

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Aon, M.A., Stanley, B.A., Sivakumaran, V., Kembro, J.M., O’Rourke, B., Paolocci, N., et al. (2012). Системы глутатион/тиоредоксин модулируют митохондриальную эмиссию h3O2: экспериментально-вычислительное исследование. Дж. Генерал Физиол . 139, 479–491. doi: 10.1085/jgp.201210772

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Аван М.М. и Саггерсон Э.Д. (1993). Метаболизм малонил-КоА в сердечных миоцитах и ​​его значение для контроля окисления жирных кислот. Биохим. Дж . 295 (ч. 1), 61–66.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Баккер, С.Дж., Изерман, Р.Г., Тирлинк, Т., Вестерхофф, Х.В., Ганс, Р.О., и Хайне, Р.Дж. (2000). Цитозольные триглицериды и окислительный стресс при центральном ожирении: недостающее звено между чрезмерным атеросклерозом, эндотелиальной дисфункцией и недостаточностью бета-клеток? Атеросклероз 148, 17–21.doi: 10.1016/S0021-9150(99)00329-9

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Бернарди, П., Пензо, Д., и Войтчак, Л. (2002). Митохондриальная диссипация энергии жирными кислотами. Механизмы и последствия гибели клеток. Витам. Хорм . 65, 97–126. doi: 10.1016/S0083-6729(02)65061-7

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Бикель, П.Е., Тэнси, Дж.Т., и Велте, Массачусетс (2009). Белки PAT, древнее семейство белков липидных капель, которые регулируют клеточные запасы липидов. Биохим. Биофиз. Acta 1791, 419–440. doi: 10.1016/j.bbalip.2009.04.002

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Bosma, M., Sparks, L.M., Hooiveld, GJ, Jorgensen, J.A., Houten, S.M., Schrauwen, P., et al. (2013). Сверхэкспрессия PLIN5 в скелетных мышцах способствует экспрессии окислительных генов и содержанию внутримиоцеллюлярных липидов без ущерба для чувствительности к инсулину. Биохим. Биофиз. Acta 1831, 844–852. doi: 10.1016/j.ббалип.2013.01.007

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Boudina, S., Sena, S., Theobald, H., Sheng, X., Wright, J.J., Hu, X.X., et al. (2007). Митохондриальная энергетика в сердце при диабете, связанном с ожирением: прямое свидетельство повышенного несвязанного дыхания и активации разобщающих белков. Диабет 56, 2457–2466. дои: 10.2337/db07-0481

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Браун, Д.A., Aon, M.A., Frasier, C.R., Sloan, R.C., Maloney, A.H., Anderson, E.J., et al. (2010). Сердечные аритмии, вызванные окислением глутатиона, можно ингибировать, предотвращая деполяризацию митохондрий. Дж. Мол. Клетка. Кардиол . 48, 673–679. doi: 10.1016/j.yjmcc.2009.11.011

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Камара, А.К., Биненграбер, М., и Стоу, Д.Ф. (2011). Митохондриальные подходы к защите от сердечной ишемии и реперфузионного повреждения. Фронт. Физиол . 2:13. doi: 10.3389/fphys.2011.00013

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Кантон, М., Менацца, С., Ширан, Ф.Л., Полверино де Лаурето, П., Ди Лиза, Ф., и Пепе, С. (2011). Окисление миофибриллярных белков при сердечной недостаточности человека. Дж. Ам. Сб. Кардиол . 57, 300–309. doi: 10.1016/j.jacc.2010.06.058

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Кейс, С., Стоун, С.J., Zhou, P., Yen, E., Tow, B., Lardizabal, K.D., et al. (2001). Клонирование DGAT2, второй диацилглицерол-ацилтрансферазы млекопитающих и родственных членов семейства. Дж. Биол. Хим . 276, 38870–38876. doi: 10.1074/jbc.M106219200

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Сиапайте, Дж., Баккер, С.Дж., Диамант, М., ван Эйкенхорст, Г., Хайне, Р.Дж., Вестерхофф, Х.В., и соавт. (2006). Метаболический контроль свойств митохондрий транслокатором адениновых нуклеотидов определяет эффекты пальмитоил-КоА.Последствия для механизма, связывающего ожирение и диабет 2 типа. ФЕБС J . 273, 5288–5302. doi: 10.1111/j.1742-4658.2006.05523.x

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Чиапайте, Дж., Ван Эйкенхорст, Г., Баккер, С.Дж., Диамант, М., Хайне, Р.Дж., Вагнер, М.Дж., и соавт. (2005). Модульный кинетический анализ эффектов пальмитоил-КоА, опосредованных транслокатором адениновых нуклеотидов, на окислительное фосфорилирование в изолированных митохондриях печени крысы. Диабет 54, 944–951. doi: 10.2337/диабет.54.4.944

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Колберг, С.Р., Олбрайт, А.Л., Блиссмер, Б.Дж., Браун, Б., Часан-Табер, Л., Фернхолл, Б., и соавт. (2010). Упражнения и диабет 2 типа: Американский колледж спортивной медицины и Американская диабетическая ассоциация: совместное заявление. Физические упражнения и диабет 2 типа. Мед. науч. Спортивное упражнение . 42, 2282–2303. DOI: 10.1249/MSS.0b013e3181eeb61c

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Кортасса, С., О’Рурк, Б., и Аон, Массачусетс (2014). Редокс-оптимизированный баланс АФК и взаимосвязь между митохондриальным дыханием и АФК. Биохим. Биофиз. Acta 1837, 287–295. doi: 10.1016/j.bbabio.2013.11.007

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Кортасса, С., О’Рурк, Б., Уинслоу, Р.Л., и Аон, Массачусетс (2009). Контроль и регуляция митохондриальной энергетики в интегрированной модели функции кардиомиоцитов. Биофиз. Дж . 96, 2466–2478.doi: 10.1016/j.bpj.2008.12.3893

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

ДеФронзо, Р. А., Жакот, Э., Жекье, Э., Медер, Э., Варен, Дж., и Фелбер, Дж. П. (1981). Влияние инсулина на утилизацию внутривенной глюкозы. Результаты непрямой калориметрии и катетеризации печеночных и бедренных вен. Диабет 30, 1000–1007. doi: 10.2337/diab.30.12.1000

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Итон, С., Бартлетт, К., и Пурфарзам, М. (1996a). Митохондриальное бета-окисление млекопитающих. Биохим. Дж . 320 (часть 2), 345–357.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Итон, С., Бартлетт, К., и Пурфарзам, М. (1999). Промежуточные продукты миокардиального митохондриального бета-окисления: возможное направление НАДН и эфиров КоА. Биохим. Биофиз. Acta 1437, 402–408. дои: 10.1016/S1388-1981(99)00027-X

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Итон, С., Пурфарзам, М., и Бартлетт, К. (1996b). Эффект нарушения дыхательной цепи бета-окисления в митохондриях сердца крысы. Биохим. Дж . 319 (часть 2), 633–640.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Fannin, S.W., Lesnefsky, E.J., Slabe, T.J., Hassan, M.O., and Hoppel, C.L. (1999). Старение избирательно снижает окислительную способность межфибриллярных митохондрий сердца крысы. Арх. Биохим. Биофиз . 372, 399–407. doi: 10.1006/abbi.1999.1508

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Фоконье, Дж., Andersson, D.C., Zhang, S.J., Lanner, J.T., Wibom, R., Katz, A., et al. (2007). Влияние пальмитата на обработку Ca(2+) во взрослых контрольных и ob/ob кардиомиоцитах: влияние митохондриальных активных форм кислорода. Диабет 56, 1136–1142. дои: 10.2337/db06-0739

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Fisher-Wellman, K.H., Mattox, T.A., Thayne, K., Katunga, L.A., La Favor, J.D., Neufer, P.D., et al. (2013). Новая роль тиоредоксинредуктазы-2 в митохондриальной окислительно-восстановительной адаптации к ожирению и физическим упражнениям в сердце и скелетных мышцах. Дж. Физиол . 591, 3471–3486. doi: 10.1113/jphysiol.2013.254193

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Фишер-Веллман, К. Х., и Нойфер, П. Д. (2012). Связь митохондриальной биоэнергетики с резистентностью к инсулину через окислительно-восстановительную биологию. Тенденции Эндокринол. Метаб . 23, 142–153. doi: 10.1016/j.tem.2011.12.008

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Фрейзер, Ч.Р., Мукдар, Ф., Патель, Х.Д., Слоан, Р.C., Stewart, L.M., Alleman, R.J., et al. (2013). Редокс-зависимое увеличение глутатионредуктазы и предварительная подготовка к физической нагрузке: роль НАДФН-оксидазы и митохондрий. Кардиовасц. Рез . 98, 47–55. Дои: 10.1093/cvr/cvt009

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Фудзимото Т., Осаки Ю., Ченг Дж., Судзуки М. и Шинохара Ю. (2008). Капли липидов: классическая органелла в новом оформлении. Гистохим. Клеточный Биол . 130, 263–279.doi: 10.1007/s00418-008-0449-0

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Гарланд, П.Б., Шеперд, Д., и Йейтс, Д.В. (1965). Стационарные концентрации кофермента А, ацетилкоэнзима А и длинноцепочечного жирного ацилкоэнзима А в митохондриях печени крыс, окисляющих пальмитат. Биохим. Дж . 97, 587–594.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Ge, F., Hu, C., Hyodo, E., Arai, K., Zhou, S., Lobdell, H. 4th., et al. (2012).Накопление триглицеридов в кардиомиоцитах и ​​снижение функции желудочков у мышей с ожирением отражают повышенное поглощение длинноцепочечных жирных кислот и синтез жирных кислот de novo . Дж. Обес . 2012:205648. дои: 10.1155/2012/205648

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Гадиалли, Ф. Н. (1997). Ультраструктурная патология клетки и матрикса . Бостон, Массачусетс: Баттерворт-Хайнеманн.

Гудпастер, Б. Х., Хе, Дж., Уоткинс, С., и Келли, Д.Э. (2001). Содержание липидов в скелетных мышцах и резистентность к инсулину: свидетельство парадокса у спортсменов, тренирующихся на выносливость. Дж. Клин. Эндокринол. Метаб . 86, 5755–5761. doi: 10.1210/jcem.86.12.8075

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Гринберг А.С., Коулман Р.А., Кремер Ф.Б., Макманаман Дж.Л., Обин М.С., Пури В. и соавт. (2011). Роль липидных капель в метаболических заболеваниях у грызунов и человека. Дж.клин. Инвестировать . 121, 2102–2110. дои: 10.1172/JCI46069

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Haskell, W.L., Lee, I.M., Pate, R.R., Powell, K.E., Blair, S.N., Franklin, B.A., et al. (2007). Физическая активность и общественное здоровье: обновленные рекомендации для взрослых от Американского колледжа спортивной медицины и Американской кардиологической ассоциации. Мед. науч. Спортивное упражнение . 39, 1423–1434. doi: 10.1249/mss.0b013e3180616b27

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Эльгера, П., Seiglie, J., Rodriguez, J., Hanna, M., Helguera, G., and Busciglio, J. (2013). Адаптивное подавление митохондриальной функции при синдроме Дауна. Сотовый Метаб . 17, 132–140. doi: 10.1016/j.cmet.2012.12.005

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Holloway, G.P., Benton, C.R., Mullen, K.L., Yoshida, Y., Snook, L.A., Han, X.X., et al. (2009). У крыс с ожирением мышечный транспорт пальмитата увеличивается и направляется в хранилище триацилглицеринов, несмотря на увеличение митохондриального окисления пальмитата. утра. Дж. Физиол. Эндокринол. Метаб . 296, Е738–Е747. doi: 10.1152/ajpendo..2008

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Холлоуэй, Г. П., Снук, Л. А., Харрис, Р. Дж., Глатц, Дж. Ф., Люйкен, Дж. Дж., и Бонен, А. (2011). У тучных крыс Zucker липиды накапливаются в сердце, несмотря на нормальное содержание митохондрий, морфологию и окисление длинноцепочечных жирных кислот. Дж. Физиол . 589, 169–180. doi: 10.1113/jphysiol.2010.198663

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Иррхер, И., Адхетти, П.Дж., Джозеф, А.М., Любичич, В., и Худ, Д.А. (2003). Регуляция митохондриального биогенеза в мышцах с помощью упражнений на выносливость. Спорт Мед . 33, 783–793. дои: 10.2165/00007256-200333110-00001

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Исикава М., Цучия Д., Ояма Т., Цунака Ю. и Морикава К. (2004). Структурная основа механизма передачи мультиферментного комплекса бета-окисления жирных кислот. EMBO J .23, 2745–2754. doi: 10.1038/sj.emboj.7600298

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Чон, Э.М., Лю, М., Стерди, М., Гао, Г., Варгезе, С.Т., Совари, А.А., и др. (2012). Метаболический стресс, активные формы кислорода и аритмия. Дж. Мол. Клетка. Кардиол . 52, 454–463. doi: 10.1016/j.yjmcc.2011.09.018

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Джадж С., Джанг Ю.М., Смит А., Хаген Т. и Леувенбург К.(2005). Связанное с возрастом увеличение окислительного стресса и активности антиоксидантных ферментов в межфибриллярных митохондриях сердца: значение для митохондриальной теории старения. ФАСЭБ Дж . 19, 419–421. doi: 10.1096/fj.04-2622fje

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Кембро, Дж. М., Аон, М. А., Уинслоу, Р. Л., О’Рурк, Б., и Кортасса, С. (2013). Интеграция митохондриальной энергетики, окислительно-восстановительных и метаболических сетей АФК: двухкомпонентная модель. Биофиз. Дж . 104, 332–343. doi: 10.1016/j.bpj.2012.11.3808

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Кембро, Дж. М., Кортасса, С., и Аон, Массачусетс (2014). «Митохондриальные активные формы кислорода и аритмии», в Systems Biology of Free Radicals and Antioxidants , ed I. Laher (Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag), 1047–1076.

Кок, Б.П., и Бриндли, Д.Н. (2012). Метаболизм жирных кислот миокарда и липотоксичность в условиях резистентности к инсулину. Сердечная недостаточность. Клин . 8, 643–661. doi: 10.1016/j.hfc.2012.06.008

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Купман, Р., Мандерс, Р. Дж., Джонкерс, Р. А., Хал, Г. Б., Куйперс, Х., и ван Лун, Л. Дж. (2006). Внутримиоцитарное содержание липидов и гликогена снижается после упражнений с отягощениями у нетренированных здоровых мужчин. евро. Дж. Заявл. Физиол . 96, 525–534. doi: 10.1007/s00421-005-0118-0

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Ковес, Т.R., Sparks, L.M., Kovalik, J.P., Mosedale, M., Arumugam, R., DeBalsi, K.L., et al. (2013). Коактиватор PPARgamma-1alpha способствует индуцированной физическими упражнениями регуляции программирования внутримышечных капель липидов у мышей и людей. J. Резис липидов . 54, 522–534. doi: 10.1194/jlr.P028910

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Ковес, Т.Р., Ашер, Дж.Р., Ноланд, Р.К., Сленц, Д., Мозедейл, М., Илькаева, О., и соавт. (2008). Митохондриальная перегрузка и неполное окисление жирных кислот способствуют инсулинорезистентности скелетных мышц. Сотовый Метаб . 7, 45–56. doi: 10.1016/j.cmet.2007.10.013

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Кудин А.П., Аугустынек Б., Леманн А.К., Ковач Р. и Кунц В.С. (2012). Вклад тиоредоксин-2 редуктазы и глутатионпероксидазы в детоксикацию H(2)O(2) митохондрий головного мозга крысы. Биохим. Биофиз. Acta 1817, 1901–1906. doi: 10.1016/j.bbabio.2012.02.023

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Кунау, В.Х., Доммес В. и Шульц Х. (1995). бета-окисление жирных кислот в митохондриях, пероксисомах и бактериях: столетие постоянного прогресса. Прог. Липид Рез . 34, 267–342. дои: 10.1016/0163-7827(95)00011-9

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Курамото, К., Окамура, Т., Ямагути, Т., Накамура, Т.Ю., Вакабаяси, С., Моринага, Х., и соавт. (2012). Перилипин 5, белок, связывающий капли липидов, защищает сердце от окислительной нагрузки, изолируя жирные кислоты от чрезмерного окисления. Дж. Биол. Хим . 287, 23852–23863. doi: 10.1074/jbc.M111.328708

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Лакатта, Э. Г., и Соллотт, С. Дж. (2002). Перспективы сердечно-сосудистого старения млекопитающих: от человека к молекуле. Комп. Биохим. Физиол. Мол. интегр. Физиол . 132, 699–721. doi: 10.1016/S1095-6433(02)00124-1

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Ласс А., Циммерманн Р., Оберер М.и Зехнер, Р. (2011). Липолиз — строго регулируемый мультиферментный комплекс, опосредующий катаболизм клеточных запасов жира. Прог. Липид Рез . 50, 14–27. doi: 10.1016/j.plipres.2010.10.004

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Ленингер, А.Л. (1965). Митохондрия. Молекулярные основы строения и функции . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: В. А. Бенджамин.

Лернер, Э., Шуг, А.Л., Элсон, К., и Шраго, Э. (1972). Обратимое ингибирование транслокации адениновых нуклеотидов эфирами длинноцепочечного жирного ацилкоэнзима А в митохондриях печени диабетических и гибернирующих животных. Дж. Биол. Хим . 247, 1513–1519.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Li, L., Muhlfeld, C., Niemann, B., Pan, R., Li, R., Hilfiker-Kleiner, D., et al. (2011). Митохондриальный биогенез и деацетилирование PGC-1-альфа при хронических упражнениях на беговой дорожке: дифференциальный ответ в сердечной и скелетной мышцах. Базовое разрешение Кардиол . 106, 1221–1234. doi: 10.1007/s00395-011-0213-9

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Листенбергер, Л.L., Han, X., Lewis, S.E., Cases, S., Farese, R.V. Jr., Ory, D.S., et al. (2003). Накопление триглицеридов защищает от липотоксичности, вызванной жирными кислотами. Проц. Натл. акад. науч. США . 100, 3077–3082. doi: 10.1073/pnas.0630588100

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Лю Л., Чжан Ю., Чен Н., Ши С., Цанг Б. и Ю Ю. Х. (2007). Повышенная регуляция миоцеллюлярного DGAT1 увеличивает синтез триглицеридов в скелетных мышцах и защищает от резистентности к инсулину, вызванной жиром. Дж. Клин. Инвестировать . 117, 1679–1689. DOI: 10.1172/JCI30565

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Ллойд, Д., Кортасса, С., О’Рурк, Б., и Аон, Массачусетс (2012). Что общего у дрожжей и кардиомиоцитов: ультрадианные колебательные окислительно-восстановительные механизмы клеточной когерентности и выживания. Интегр. биол. (Камб.) 4, 65–74. дои: 10.1039/c1ib00124h

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Лопащук Г.Д., Belke, D.D., Gamble, J., Itoi, T., and Schonekess, B.O. (1994). Регуляция окисления жирных кислот в сердце млекопитающих в норме и при патологии. Биохим. Биофиз. Acta 1213, 263–276. дои: 10.1016/0005-2760(94)00082-4

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Лопащук, Г. Д., Ашер, Дж. Р., Фолмс, К. Д., Джасвал, Дж. С., и Стэнли, В. К. (2010). Метаболизм жирных кислот миокарда в норме и при патологии. Физиол. Версия . 90, 207–258.doi: 10.1152/physrev.00015.2009

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Лоскович М.В., Гривенникова В.Г., Чеккини Г. и Виноградов А.Д. (2005). Ингибирующее действие пальмитата на митохондриальную НАДН: убихиноноксидоредуктазу (комплекс I) в связи с переходом активного-деактивного фермента. Биохим. Дж . 387, 677–683. дои: 10.1042/BJ20041703

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

МакГавок, Дж.М., Лингвей И., Зиб И., Тиллери Т., Салас Н., Унгер Р. и соавт. (2007). Стеатоз сердца при сахарном диабете: исследование 1H-магнитно-резонансной спектроскопии. Тираж 116, 1170–1175. doi: 10.1161/ОБРАЩЕНИЕAHA.106.645614

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Морель, Ф., Локен, Г., Лунарди, Дж., Душински, Дж., и Винье, П.В. (1974). Оценка функционального значения ингибирующего действия длинноцепочечных ацил-КоА на митохондриальный транспорт. ФЭБС Письмо . 39, 133–138. дои: 10.1016/0014-5793(74)80035-9

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Нили, Дж. Р., Боуман, Р. Х., и Морган, Х. Э. (1969). Влияние развития желудочкового давления и пальмитата на транспорт глюкозы. утра. Дж. Физиол . 216, 804–811.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Ноэль Х., Госвами Т. и Панде С.В. (1985). Солюбилизация и восстановление митохондриальной карнитин-ацилкарнитин-транслоказы печени крыс. Биохимия 24, 4504–4509. дои: 10.1021/bi00338a003

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Орам, Дж. Ф., Беннетч, С. Л., и Нили, Дж. Р. (1973). Регуляция утилизации жирных кислот в изолированном перфузируемом сердце крысы. Дж. Биол. Хим . 248, 5299–5309.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Паладе, Г. Э., и Шидловски, Г. (1958). Функциональная ассоциация митохондрий и липидных включений. Анат.Рек . 130:352.

Панде, С.В., и Бланчер, М.С. (1971). Обратимое ингибирование фосфорилирования митохондриального аденозиндифосфата эфирами длинноцепочечного ацилкофермента А. Дж. Биол. Хим . 246, 402–411.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Пензо, Д., Петронилли, В., Анжелин, А., Кузан, К., Колонна, Р., Скоррано, Л., и др. (2004). Арахидоновая кислота, высвобождаемая при активации фосфолипазы А2, запускает Са2+-зависимый апоптоз по митохондриальному пути. Дж. Биол. Хим . 279, 25219–25225. дои: 10.1074/jbc.M310381200

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Пензо, Д., Тальяпьетра, К., Колонна, Р., Петронилли, В., и Бернарди, П. (2002). Влияние жирных кислот на митохондрии: значение для гибели клеток. Биохим. Биофиз. Acta 1555, 160–165. doi: 10.1016/S0005-2728(02)00272-4

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Филикс, Э., Мекс, Р., Ouwens, D.M., Sparks, L., Hoeks, J., Schaart, G., et al. (2012). Высокая окислительная способность из-за хронических тренировок ослабляет резистентность к инсулину, вызванную липидами. Диабет 61, 2472–2478. дои: 10.2337/db11-1832

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Pulinilkunnil, T., Kienesberger, P.C., Nagendran, J., Waller, T.J., Young, M.E., Kershaw, E.E., et al. (2013). Гиперэкспрессия миокардиальной жировой триглицеридлипазы защищает мышей с диабетом от развития липотоксической кардиомиопатии. Диабет 62, 1464–1477. дои: 10.2337/db12-0927

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Рамзи Р.Р. и Таббс П.К. (1976). Влияние температуры и некоторых ингибиторов на систему карнитинового обмена митохондрий сердца. евро. Дж. Биохим . 69, 299–303. doi: 10.1111/j.1432-1033.1976.tb10886.x

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Рийзевийк, Л. Дж., ван дер Меер, Р. В., Смит, Дж.W., Diamant, M., Bax, J.J., Hammer, S., et al. (2008). Стеатоз миокарда является независимым предиктором диастолической дисфункции при сахарном диабете 2 типа. Дж. Ам. Сб. Кардиол . 52, 1793–1799. doi: 10.1016/j.jacc.2008.07.062

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Роден, М. (2005). Мышечные триглицериды и функция митохондрий: возможные механизмы развития диабета 2 типа. Междунар. Дж. Обес. (Лондон.) 29(Доп.2), С111–С115. doi: 10.1038/sj.ijo.0803102

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Роу, Ч. Р. и Дин, Дж. Х. (2001). «Нарушения окисления митохондриальных жирных кислот», в The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease , eds CR Scriver, AL Beaudet, WS Sly и D. Valle (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill), 2297–2326.

Рольф Д.Ф. и Браун Г.К. (1997). Использование клеточной энергии и молекулярное происхождение стандартной скорости метаболизма у млекопитающих. Физиол. Версия . 77, 731–758.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Ромейн, Дж. А., Койл, Э. Ф., Сидоссис, Л. С., Гасталделли, А., Горовиц, Дж. Ф., Эндерт, Э., и соавт. (1993). Регуляция эндогенного жирового и углеводного обмена в зависимости от интенсивности и продолжительности упражнений. утра. Дж. Физиол . 265, Е380–Е391.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Россиньол, Д. А., и Фрай, Р. Э. (2014). Доказательства связи окислительного стресса, митохондриальной дисфункции и воспаления в головном мозге людей с аутизмом. Фронт. Физиол . 5:150. doi: 10.3389/fphys.2014.00150

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Шафер, Ф.К., и Бюттнер, Г.Р. (2001). Окислительно-восстановительная среда клетки, рассматриваемая через окислительно-восстановительное состояние пары глутатиондисульфид/глутатион. Свободный радикал. биол. Мед . 30, 1191–1212. doi: 10.1016/S0891-5849(01)00480-4

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Шонфельд П. и Райзер Г.(2006). Подобное ротенону действие фитановой кислоты с разветвленной цепью вызывает окислительный стресс в митохондриях. Дж. Биол. Хим . 281, 7136–7142. doi: 10.1074/jbc.M513198200

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Шонфельд, П., Шильд, Л., и Боненсак, Р. (1996). Экспрессия переносчика АДФ/АТФ и расширение пула митохондрий (АТФ + АДФ) способствуют постнатальному созреванию сердца крысы. евро. Дж. Биохим . 241, 895–900.doi: 10.1111/j.1432-1033.1996.00895.x

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Шонфельд, П., и Войчак, Л. (2007). Жирные кислоты снижают митохондриальную генерацию активных форм кислорода при обратном транспорте электронов, но увеличивают ее при прямом транспорте. Биохим. Биофиз. Акта 1767, 1032–1040. doi: 10.1016/j.bbabio.2007.04.005

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Шонфельд, П.и Войчак, Л. (2008). Жирные кислоты как модуляторы клеточной продукции активных форм кислорода. Свободный радикал. биол. Мед . 45, 231–241. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2008.04.029

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Шраувен, П., Шраувен-Хиндерлинг, В., Хукс, Дж., и Хесселинк, М.К. (2010). Митохондриальная дисфункция и липотоксичность. Биохим. Биофиз. Acta 1801, 266–271. doi: 10.1016/j.bbalip.2009.09.011

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Скоррано, Л., Penzo, D., Petronilli, V., Pagano, F. и Bernardi, P. (2001). Арахидоновая кислота вызывает гибель клеток через переход митохондриальной проницаемости. Последствия для апоптотической передачи сигналов фактора некроза опухоли-альфа. Дж. Биол. Хим . 276, 12035–12040. doi: 10.1074/jbc.M010603200

Полнотекстовая перекрестная ссылка

Шоу, К.С., Кларк, Дж., и Вагенмакерс, А.Дж. (2010). Влияние физических упражнений и питания на метаболизм внутримышечного жира и чувствительность к инсулину. год.Преподобный Нутр . 30, 13–34. doi: 10.1146/annurev.nutr.012809.104817

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Сингх Р., Кошик С., Ван Ю., Сян Ю., Новак И., Комацу М. и др. (2009). Аутофагия регулирует липидный обмен. Природа 458, 1131–1135. doi: 10.1038/nature07976

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Сивиц, В.И., и Йорек, Массачусетс (2010). Митохондриальная дисфункция при диабете: от молекулярных механизмов к функциональному значению и терапевтическим возможностям. Антиоксидант. Окислительно-восстановительный сигнал . 12, 537–577. doi: 10.1089/ars.2009.2531

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Stanley, B.A., Sivakumaran, V., Shi, S., McDonald, I., Lloyd, D., Watson, W.H., et al. (2011). Тиоредоксинредуктаза-2 необходима для поддержания низкого уровня выделения H(2)O(2) из ​​изолированных митохондрий сердца. Дж. Биол. Хим . 286, 33669–33677. doi: 10.1074/jbc.M111.284612

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Стэнли, К.К. и Таббс, П.К. (1975). Роль интермедиатов в митохондриальном окислении жирных кислот. Биохим. Дж . 150, 77–88.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Stellingwerff, T., Boon, H., Jonkers, R.A., Senden, J.M., Spriet, L.L., Koopman, R., et al. (2007). Значительное внутримиоцеллюлярное использование липидов во время длительной езды на велосипеде у мужчин, тренирующихся на выносливость, по трем различным методикам. утра. Дж. Физиол. Эндокринол. Метаб . 292, E1715–E1723.doi: 10.1152/ajpendo.00678.2006

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Стюарт, Х.Б., Таббс, П.К., и Стэнли, К.К. (1973). Промежуточные продукты окисления жирных кислот. Биохим. Дж . 132, 61–76.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Сух, Дж. Х., Хит, С. Х., и Хаген, Т. М. (2003). Две субпопуляции митохондрий в сердце стареющей крысы демонстрируют гетерогенные уровни окислительного стресса. Свободный радикал. биол. Мед .35, 1064–1072. doi: 10.1016/S0891-5849(03)00468-4

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Сумеги, Б., Шерри, А.Д., Маллой, С.Р., Эванс, К., и Срере, П.А. (1991). Есть ли тесные каналы в метаболоне цикла трикарбоновых кислот? Биохим. соц. Транс . 19, 1002–1005.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Тэнси, Дж. Т., Шталрид, С., Груйя-Грей, Дж., Руш, Д. Л., Зи, Дж. В., Гаврилова, О., и соавт. (2001). Удаление перилипина приводит к худощавой мыши с аберрантным липолизом адипоцитов, усиленной выработкой лептина и устойчивостью к ожирению, вызванному диетой. Проц. Натл. акад. науч. США . 98, 6494–6499. doi: 10.1073/pnas.101042998

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Tarnopolsky, M.A., Rennie, C.D., Robertshaw, H.A., Fedak-Tarnopolsky, S.N., Devries, M.C., и Hamadeh, M.J. (2007). Влияние тренировок на выносливость и секса на внутримиоцеллюлярную липидную и митохондриальную ультраструктуру, использование субстрата и активность митохондриальных ферментов. утра. Дж. Физиол. Регул. интегр. Комп. Физиол .292, Р1271–Р1278. doi: 10.1152/ajpregu.00472.2006

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Tocchetti, C.G., Caceres, V., Stanley, B.A., Xie, C., Shi, S., Watson, W.H., et al. (2012). GSH или пальмитат сохраняют митохондриальный энергетический/окислительно-восстановительный баланс, предотвращая механическую дисфункцию в метаболически нарушенных миоцитах/сердцах мышей с диабетом 2 типа. Диабет 61, 3094–3105. дои: 10.2337/db12-0072

Полнотекстовая перекрестная ссылка

Ашер, Дж.R., Koves, T.R., Jaswal, J.S., Zhang, L., Ilkayeva, O., Dyck, J.R., et al. (2009). Стимулированное инсулином окисление глюкозы в сердце увеличивается у мышей с ожирением, вызванным диетой с высоким содержанием жиров, у которых отсутствует малонил-КоА-декарбоксилаза. Диабет 58, 1766–1775. дои: 10.2337/db09-0011

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

ван Лун, Л.Дж., Гринхаф, П.Л., Константин-Теодосиу, Д., Сарис, У.Х., и Вагенмакерс, А.Дж. (2001). Влияние увеличения интенсивности упражнений на использование мышечного топлива у людей. Дж. Физиол . 536, 295–304. doi: 10.1111/j.1469-7793.2001.00295.x

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

ван Лун, Л.Дж., Купман, Р., Стеген, Дж.Х., Вагенмакерс, А.Дж., Кейзер, Х.А., и Сарис, У.Х. (2003). Внутримиоцеллюлярные липиды являются важным источником субстрата во время упражнений умеренной интенсивности у тренированных на выносливость мужчин натощак. Дж. Физиол . 553, 611–625. doi: 10.1113/jphysiol.2003.052431

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Ван, Х., Шриневасан, У., Ху, Х., Саладино, А., Полстер, Б.М., Лунд, Л.М., и соавт. (2011). Перилипин 5, белок, ассоциированный с липидными каплями, обеспечивает физическую и метаболическую связь с митохондриями. J. Резис липидов . 52, 2159–2168. doi: 10.1194/jlr.M017939

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Wang, H., Sreenivasan, U., Gong, D.W., O’Connell, K.A., Dabkowski, E.R., Hecker, P.A., et al. (2013). Сверхэкспрессия перилипина 5, специфичная для кардиомиоцитов, приводит к стеатозу миокарда и умеренной сердечной дисфункции. J. Резис липидов . 54, 953–965. doi: 10.1194/jlr.M032466

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Ван, Ю., Мохсен, А.В., Михалик, С.Дж., Гетцман, Э.С., и Вокли, Дж. (2010). Доказательства физической связи комплексов митохондриального окисления жирных кислот и окислительного фосфорилирования. Дж. Биол. Хим . 285, 29834–29841. doi: 10.1074/jbc.M110.139493

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Ватт, М.Дж., и Сприет, Л.Л. (2010). Триацилглицероллипазы и метаболический контроль: последствия для здоровья и болезней. утра. Дж. Физиол. Эндокринол. Метаб . 299, Е162–Е168. doi: 10.1152/ajpendo.00698.2009

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Войчак, Л. (1976). Влияние длинноцепочечных жирных кислот и ацил-КоА на митохондриальную проницаемость, транспорт и процессы энергосвязывания. Дж. Биоэнергия. Биомембрана . 8, 293–311.

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст

Войчак, Л.и Залуска, Х. (1967). Ингибирование транслокации адениновых нуклеотидов через митохондриальные мембраны олеатом. Биохим. Биофиз. Рез. Коммуна . 28, 76–81. doi: 10.1016/0006-291X(67)-3

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Ян, Б.З., Мэллори, Дж.М., Роу, Д.С., Бривет, М., Стробел, Г.Д., Джонс, К.М., и соавт. (2001). Дефицит транслоказы карнитина/ацилкарнитина (неонатальный фенотип): успешная пренатальная и посмертная диагностика, связанная с новой мутацией в одной семье. Мол. Жене. Метаб . 73, 64–70. doi: 10.1006/mgme.2001.3162

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Заммит, В.А. (1999). Карнитин-ацилтрансферазы: функциональное значение субклеточного распределения и топологии мембран. Прог. Липид Рез . 38, 199–224. дои: 10.1016/S0163-7827(99)00002-8

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Циммерманн Р., Штраус Дж. Г., Хеммерле Г., Шойсволь Г., Бирнер-Грюнбергер Р., Ридерер М. и соавт. (2004). Мобилизации жира в жировой ткани способствует жировая триглицеридлипаза. Наука 306, 1383–1386. doi: 10.1126/наука.1100747

Опубликовано Резюме | Опубликован полный текст | Полный текст перекрестной ссылки

Выделение и характеристика липидных резервных тел, сферосом, из слоев пшеницы на JSTOR

Абстрактный

Запасные липидные тельца (сферосомы), выделенные из алейроновых слоев пшеницы (Triticum aestivum L.) при комбинированном дифференциальном центрифугировании и центрифугировании в градиенте плотности были гетерогенными по размеру и плотности и распределялись по непрерывным градиентам плотности сахарозы. Самые легкие сферосомы оседали в виде плавающих липидов (d 1,18). В то время как все классы сферосом были богаты липидами, легкие сферосомы содержали больше триглицеридов, а тяжелые сферосомы содержали больше фосфолипидов и белков. во фракциях твердых частиц только алейроновые зерна, полученные неводными методами, или алейроновые фрагменты обладали активностью кислой фосфатазы как в биохимическом, так и в цитохимическом анализах.Цитохимический анализ показал, что активность кислой фосфатазы во фракциях сферосом обусловлена ​​не сферосомами как таковыми, а прилипшими фрагментами мембраны. В биохимических исследованиях активность кислой липазы и фосфолипазы D соответствовала распределению кислой фосфатазы среди клеточных фракций, демонстрируя первоначальную ассоциацию с алейроновыми зернами, а не со сферосомами. При инкубации с гибберелловой кислотой (GA3) эти ферменты исчезали из фракции алейроновых зерен. полученные данные свидетельствуют о том, что сферосомы алейрона пшеницы не являются лизосомными по своей природе, а являются клеточными хранилищами липидов. Зерна алейрона, по-видимому, функционируют как основное хранилище гидролитических ферментов в непроросших зерновках

Информация о журнале

Текущие выпуски теперь доступны на веб-сайте Chicago Journals.Читайте последний выпуск.

Информация об издателе

С момента своего основания в 1890 году в качестве одного из трех основных подразделений Чикагского университета издательство University of Chicago Press взяло на себя обязательство распространять научные знания самого высокого уровня и публиковать серьезные работы, которые способствуют образованию, способствуют общественному пониманию. и обогатить культурную жизнь. Сегодня Отдел журналов издает более 70 журналов и периодических изданий в твердом переплете по широкому кругу академических дисциплин, включая социальные науки, гуманитарные науки, образование, биологические и медицинские науки, а также физические науки.

.
Резервная функция липидов: Функции липидов в клетке – список общих в таблице (биология, 9 класс)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.