Metabolismus tuků

Metabolismus tuků zahrnuje metabolismus neutrálních tuků, fosfatidů, glykolipidů, cholesterolu a steroidů. Tak velké množství složek zahrnutých v pojmu tuky extrémně ztěžuje popis charakteristik jejich metabolismu. Jejich obecná fyzikálně-chemická vlastnost - nízká rozpustnost ve vodě a dobrá rozpustnost v organických rozpouštědlech - nám však umožňuje okamžitě zdůraznit, že transport těchto látek ve vodných roztocích je možný pouze ve formě komplexů s proteiny nebo solemi žlučových kyselin nebo ve formě mýdel.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Význam tuku pro tělo

V posledních letech se pohled na význam tuků v lidském životě výrazně změnil. Ukázalo se, že tuky v lidském těle se rychle obnovují. Polovina veškerého tuku u dospělého člověka se tak obnovuje během 5-9 dnů, tuk v tukové tkáni - 6 dnů a v játrech - každé 3 dny. Poté, co se ustálila vysoká rychlost obnovy tukových zásob v těle, se tukům připisuje velká role v energetickém metabolismu. Význam tuků při stavbě nejdůležitějších struktur těla (například membrány buněk nervové tkáně), při syntéze hormonů nadledvin, při ochraně těla před nadměrnými ztrátami tepla, při transportu vitamínů rozpustných v tucích je již dlouho dobře známý.

Tělesný tuk odpovídá dvěma chemickým a histologickým kategoriím.

A - „esenciální“ tuk, který zahrnuje lipidy, které jsou součástí buněk. Mají určité lipidové spektrum a jejich množství je 2-5 % tělesné hmotnosti bez tuku. „Esenciální“ tuk se v těle zadržuje i při delším hladovění.

B - „neesenciální“ tuk (rezerva, přebytek), nacházející se v podkožní tkáni, ve žluté kostní dřeni a v břišní dutině - v tukové tkáni nacházející se v blízkosti ledvin, vaječníků, v mezenteriu a omentu. Množství „neesenciálního“ tuku není konstantní: buď se hromadí, nebo spotřebovává v závislosti na energetickém výdeji a povaze výživy. Studie tělesného složení plodů různého věku ukázaly, že k hromadění tuku v jejich tělech dochází hlavně v posledních měsících těhotenství - po 25. týdnu těhotenství a během prvního až druhého roku života. Hromadění tuku v tomto období je intenzivnější než hromadění bílkovin.

Dynamika obsahu bílkovin a tuků v tělesné hmotnosti plodu a dítěte

Tělesná hmotnost plodu nebo dítěte, g	Bílkoviny, %	Tuk, %	Bílkoviny, g	Tuk, g
1500	11,6	3,5	174	52,5
2500	12.4	7.6	310	190
3500	12,0	16.2	420	567
7000	11,8	26,0	826	1820

Taková intenzita akumulace tukové tkáně v období nejkritičtějšího růstu a diferenciace svědčí o dominantním využití tuku jako plastického materiálu, nikoli však jako energetické rezervy. To lze ilustrovat údaji o akumulaci nejdůležitější plastické složky tuku - polynenasycených mastných kyselin s dlouhým řetězcem tříd ω3 a ω6, které jsou součástí mozkových struktur a určují funkční vlastnosti mozku a zrakového aparátu.

Akumulace ω-mastných kyselin v mozkové tkáni plodu a dítěte

Mastné kyseliny	Před porodem, mg/týden	Po porodu, mg/týden
Celkem ω6	31	78
18:2	1	2
20:4	19	45 let
Celkem ω3	15	4
18:3	181	149

Nejnižší množství tuku je pozorováno u dětí v prepubertálním období (6-9 let). S nástupem puberty je opět pozorován nárůst tukových zásob a v této době již existují výrazné rozdíly v závislosti na pohlaví.

Spolu s nárůstem tukových zásob se zvyšuje i obsah glykogenu. Tím se hromadí energetické rezervy pro využití v počátečním období postnatálního vývoje.

Zatímco průchod glukózy placentou a její akumulace jako glykogenu jsou dobře známy, většina badatelů se domnívá, že tuky se syntetizují pouze v plodu. Placentou procházejí pouze nejjednodušší molekuly acetátu, které mohou být výchozími produkty pro syntézu tuků. Důkazem toho je rozdílný obsah tuku v krvi matky a dítěte v době porodu. Například obsah cholesterolu v krvi matky je v průměru 7,93 mmol/l (3050 mg/l), v retroplacentární krvi - 6,89 (2650 mg/l), v pupečníkové krvi - 6,76 (2600 mg/l) a v krvi dítěte - pouze 2,86 mmol/l (1100 mg/l), tj. téměř 3krát nižší než v krvi matky. Střevní trávicí a absorpční systémy tuků se tvoří poměrně brzy. Své první uplatnění nacházejí již na začátku příjmu plodové vody - tj. amniotropní výživy.

Načasování vývoje funkcí gastrointestinálního traktu (načasování detekce a závažnost jako procento stejné funkce u dospělých)

Trávení tuků	První identifikace enzymu nebo funkce, týden	Funkční exprese jako procento dospělého
Sublingvální lipáza	30	Více než 100
Pankreatická lipáza	20	5–10
Pankreatická kolipáza	Neznámý	12
Žlučové kyseliny	22	50
Absorpce triglyceridů se středně dlouhým řetězcem	Neznámý	100
Absorpce triglyceridů s dlouhým řetězcem	Neznámý	90

Charakteristiky metabolismu tuků v závislosti na věku

Syntéza tuků probíhá převážně v cytoplazmě buněk podél dráhy, která je opačná než Knoop-Linenův cyklus rozkladu tuků. Syntéza mastných kyselin vyžaduje přítomnost hydrogenovaných nikotinamidových enzymů (HAOP), zejména HAOP H2. Vzhledem k tomu, že hlavním zdrojem HAOP H2 je pentózový cyklus rozkladu sacharidů, bude intenzita tvorby mastných kyselin záviset na intenzitě pentózového cyklu rozkladu sacharidů. To zdůrazňuje úzkou souvislost mezi metabolismem tuků a sacharidů. Existuje obrazný výraz: „tuky hoří v plameni sacharidů“.

Množství „neesenciálních“ tuků je ovlivněno povahou krmení dětí v prvním roce života a jejich výživou v následujících letech. Při kojení je tělesná hmotnost dětí a jejich obsah tuku o něco nižší než při umělém krmení. Zároveň mateřské mléko způsobuje přechodné zvýšení obsahu cholesterolu v prvním měsíci života, což slouží jako stimul pro dřívější syntézu lipoproteinové lipázy. Předpokládá se, že to je jeden z faktorů, které brání rozvoji ateromatózy v následujících letech. Nadměrná výživa malých dětí stimuluje tvorbu buněk v tukové tkáni, což se později projevuje jako sklon k obezitě.

Rozdíly existují i v chemickém složení triglyceridů v tukové tkáni dětí a dospělých. Tuk novorozenců tedy obsahuje relativně méně kyseliny olejové (69 %) ve srovnání s dospělými (90 %) a naopak více kyseliny palmitové (u dětí - 29 %, u dospělých - 8 %), což vysvětluje vyšší bod tání tuků (u dětí - 43 °C, u dospělých - 17,5 °C). Toto je třeba vzít v úvahu při organizaci péče o děti v prvním roce života a při předepisování léků k parenterálnímu podání.

Po narození prudce stoupá potřeba energie k zajištění všech životních funkcí. Zároveň ustává přísun živin z mateřského těla a přísun energie s potravou je v prvních hodinách a dnech života nedostatečný, nepokrývá ani potřeby základního metabolismu. Vzhledem k tomu, že dětský organismus má dostatek sacharidových zásob na relativně krátkou dobu, je novorozenec nucen okamžitě využívat tukové zásoby, což se jasně projevuje zvýšením koncentrace neesterifikovaných mastných kyselin (NEFA) v krvi za současného poklesu koncentrace glukózy. NEFA jsou transportní formou tuku.

Současně se zvyšujícím se obsahem NEFA v krvi novorozenců se po 12–24 hodinách začíná zvyšovat koncentrace ketonů. Existuje přímá závislost hladiny NEFA, glycerolu a ketonů na energetické hodnotě potravy. Pokud je dítěti ihned po narození podáno dostatečné množství glukózy, bude obsah NEFA, glycerolu a ketonů velmi nízký. Novorozenec tak kryje své energetické náklady především metabolismem sacharidů. S rostoucím množstvím mléka, které dítě přijímá, se jeho energetická hodnota zvyšuje na 467,4 kJ (40 kcal/kg), což pokrývá alespoň základní metabolismus, koncentrace NEFA klesá. Studie ukázaly, že zvýšení obsahu NEFA, glycerolu a výskyt ketonů souvisí s mobilizací těchto látek z tukové tkáně a nepředstavuje prosté zvýšení v důsledku příjmu potravy. Pokud jde o další složky tuků – lipidy, cholesterol, fosfolipidy, lipoproteiny – bylo zjištěno, že jejich koncentrace v krvi pupečních cév novorozenců je velmi nízká, ale po 1–2 týdnech se zvyšuje. Toto zvýšení koncentrace netransportních frakcí tuku úzce souvisí s jejich příjmem potravou. To je dáno tím, že potrava novorozence - mateřské mléko - má vysoký obsah tuku. Studie provedené na předčasně narozených dětech přinesly podobné výsledky. Zdá se, že po narození předčasně narozeného dítěte je délka nitroděložního vývoje méně důležitá než doba uplynulá po narození. Po zahájení kojení podléhají tuky přijímané potravou rozkladu a resorpci pod vlivem lipolytických enzymů gastrointestinálního traktu a žlučových kyselin v tenkém střevě. Mastné kyseliny, mýdla, glycerol, mono-, di- a dokonce i triglyceridy se resorbují ve sliznici střední a dolní části tenkého střeva. Resorpci může probíhat jak pinocytózou malých tukových kapiček buňkami střevní sliznice (velikost chylomikronů menší než 0,5 μm), tak i formou tvorby ve vodě rozpustných komplexů se žlučovými solemi a kyselinami, estery cholesterolu. V současné době je prokázáno, že tuky s krátkým uhlíkovým řetězcem mastných kyselin (C12) se vstřebávají přímo do krve systémem v. portae. Tuky s delším uhlíkovým řetězcem mastných kyselin vstupují do lymfy a společným hrudním vývodem proudí do cirkulující krve. Vzhledem k nerozpustnosti tuků v krvi vyžaduje jejich transport v těle určité formy. V první řadě se tvoří lipoproteiny. Transformace chylomikronů na lipoproteiny probíhá pod vlivem enzymu lipoprotein lipázy („čiřící faktor“), jehož kofaktorem je heparin. Pod vlivem lipoprotein lipázy se volné mastné kyseliny štěpí z triglyceridů, které se vážou na albuminy, a tak se snadno vstřebávají. Je známo, že α-lipoproteiny obsahují 2/3 fosfolipidů a asi 1/4 cholesterolu v krevní plazmě,β-lipoproteiny - 3/4 cholesterolu a 1/3 fosfolipidů. U novorozenců je množství α-lipoproteinů výrazně vyšší, zatímco β-lipoproteinů je málo. Teprve do 4 měsíců se poměr α- a β-frakcí lipoproteinů blíží normálním hodnotám pro dospělého (α-frakce lipoproteinů - 20-25 %, p-frakce lipoproteinů - 75-80 %). To má určitý význam pro transport tukových frakcí.

Mezi tukovými depy, játry a tkáněmi neustále probíhá výměna tuků. V prvních dnech života novorozence se obsah esterifikovaných mastných kyselin (EFA) nezvyšuje, zatímco koncentrace NEFA se výrazně zvyšuje. V důsledku toho je v prvních hodinách a dnech života snížena reesterifikace mastných kyselin ve střevní stěně, což potvrzuje i množství volných mastných kyselin.

Steatorrhea se často pozoruje u dětí v prvních dnech a týdnech života. Vylučování celkových lipidů stolicí u dětí mladších 3 měsíců je tedy v průměru asi 3 g/den, poté ve věku 3-12 měsíců klesá na 1 g/den. Současně se snižuje i množství volných mastných kyselin ve stolici, což odráží lepší vstřebávání tuků ve střevě. Trávení a vstřebávání tuků v gastrointestinálním traktu je tedy v této době stále nedokonalé, protože střevní sliznice a slinivka břišní procházejí po narození procesem funkčního zrání. U předčasně narozených dětí je aktivita lipázy pouze 60-70 % aktivity zjištěné u dětí starších 1 roku, zatímco u donošených novorozenců je vyšší - asi 85 %. U kojenců je aktivita lipázy téměř 90 %.

Samotná aktivita lipázy však neurčuje vstřebávání tuků. Další důležitou složkou, která podporuje vstřebávání tuků, jsou žlučové kyseliny, které nejen aktivují lipolytické enzymy, ale také přímo ovlivňují vstřebávání tuků. Sekrece žlučových kyselin má charakteristiky související s věkem. Například u předčasně narozených dětí tvoří sekrece žlučových kyselin játry pouze 15 % množství, které se tvoří během období plného rozvoje jejich funkce u dětí ve věku 2 let. U donošených kojenců se tato hodnota zvyšuje na 40 % a u dětí prvního roku života je to 70 %. Tato okolnost je z hlediska výživy velmi důležitá, protože polovina energetických potřeb dětí je pokryta tukem. Jelikož mluvíme o mateřském mléce, trávení a vstřebávání jsou zcela úplné. U donošených kojenců dochází k vstřebávání tuků z mateřského mléka na 90–95 %, u předčasně narozených dětí je to o něco méně – na 85 %. Při umělém krmení se tyto hodnoty snižují o 15–20 %. Bylo zjištěno, že nenasycené mastné kyseliny se vstřebávají lépe než nasycené.

Lidské tkáně dokáží rozkládat triglyceridy na glycerol a mastné kyseliny a zpětně je syntetizovat. Rozklad triglyceridů probíhá pod vlivem tkáňových lipáz, procházejí mezistupněmi di- a monoglyceridů. Glycerol je fosforylován a zahrnut do glykolytického řetězce. Mastné kyseliny podléhají oxidačním procesům lokalizovaným v mitochondriích buněk a vyměňují se v Knoop-Linenově cyklu, jehož podstatou je, že s každou otáčkou cyklu se vytvoří jedna molekula acetylkoenzymu A a řetězec mastných kyselin se redukuje o dva atomy uhlíku. Navzdory velkému nárůstu energie během rozkladu tuků však tělo preferuje využití sacharidů jako zdroje energie, protože možnosti autokatalytické regulace růstu energie v Krebsově cyklu ze strany drah metabolismu sacharidů jsou větší než v metabolismu tuků.

Během katabolismu mastných kyselin vznikají meziprodukty - ketony (kyselina β-hydroxymáselná, kyselina acetoctová a aceton). Jejich množství má určitou hodnotu, protože sacharidy v potravě a některé aminokyseliny mají antiketonové vlastnosti. Zjednodušeně lze ketogenitu stravy vyjádřit následujícím vzorcem: (Tuky + 40 % bílkovin) / (Sacharidy + 60 % bílkovin).

Pokud je tento poměr větší než 2, pak má dieta ketonové vlastnosti.

Je třeba mít na paměti, že bez ohledu na druh stravy existují věkově podmíněné znaky, které určují sklon ke ketóze. Děti ve věku 2 až 10 let jsou k ní obzvláště predisponovány. Naopak novorozenci a děti prvního roku života jsou vůči ketóze odolnější. Je možné, že fyziologické „zrání“ aktivity enzymů zapojených do ketogeneze probíhá pomalu. Ketony se tvoří převážně v játrech. Při hromadění ketonů dochází k acetonemickému zvracení. Zvracení se objevuje náhle a může trvat několik dní i týdnů. Při vyšetření pacientů je zjištěn jablečný zápach z úst (aceton) a v moči je detekován aceton. Současně je obsah cukru v krvi v normálních mezích. Ketoacidóza je také charakteristická pro diabetes mellitus, u kterého je zjištěna hyperglykémie a glukosurie.

Na rozdíl od dospělých mají děti věkově podmíněné charakteristiky lipidového profilu v krvi.

Věkově podmíněné rysy obsahu tuku a jeho frakcí u dětí

Indikátor	Novorozený			G kojenec 1-12 měsíců	Děti od 2 let
	1 hodina	24 hodin	6–10 dní		Do 14 let
Celkové lipidy, g/l	2.0	2.21	4,7	5,0	6.2
Triglyceridy, mmol/l	0,2	0,2	0,6	0,39	0,93
Celkový cholesterol, mmol/l	1.3	-	2.6	3.38	5.12
Účinně vázaný cholesterol, % z celkového množství	35,0	50,0	60,0	65,0	70,0
NEFA, mmol/l	2,2	2.0	1,2	0,8	0,45
Fosfolipidy, mmol/l	0,65	0,65	1,04	1,6	2.26
Lecitin, g/l	0,54	-	0,80	1,25	1,5
Kefalin, g/l	0,08	-	-	0,08	0,085

Jak je patrné z tabulky, obsah celkových lipidů v krvi se s věkem zvyšuje: během samotného prvního roku života se zvyšuje téměř 3krát. Novorozenci mají relativně vysoký obsah (v procentech z celkového tuku) neutrálních lipidů. Během prvního roku života se obsah lecitinu významně zvyšuje s relativní stabilitou cefalinu a lysolecitinu.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ]

Porucha metabolismu tuků

Poruchy metabolismu tuků se mohou vyskytnout v různých fázích jeho metabolismu. Ačkoli je vzácný, je pozorován Sheldonův-Reyův syndrom - malabsorpce tuků způsobená absencí pankreatické lipázy. Klinicky se to projevuje celiakií podobným syndromem s významnou steatorrheou. V důsledku toho se tělesná hmotnost pacientů pomalu zvyšuje.

Změny erytrocytu jsou také detekovány v důsledku narušení struktury jejich membrány a stromatu. Podobný stav nastává po chirurgických zákrocích na střevě, při kterých jsou resekovány jeho významné části.

Zhoršené trávení a vstřebávání tuků je také pozorováno při hypersekreci kyseliny chlorovodíkové, která inaktivuje pankreatickou lipázu (Zollinger-Ellisonův syndrom).

Mezi onemocněními založenými na poruše transportu tuků je známá abetalipoproteinemie - absence β-lipoproteinů. Klinický obraz tohoto onemocnění je podobný jako u celiakie (průjem, hypotrofie atd.). V krvi - nízký obsah tuku (sérum je čiré). Častěji se však pozorují různé hyperlipoproteinémie. Podle klasifikace WHO se rozlišuje pět typů: I - hyperchylomikronémie; II - hyper-β-lipoproteinemie; III - hyper-β-hyperpre-β-lipoproteinemie; IV - hyperpre-β-lipoproteinemie; V - hyperpre-β-lipoproteinemie a chylomikronémie.

Hlavní typy hyperlipidemie

Indikátory	Typ hyperlipidemie
	Já	IIA	IIv	III.	IV.	PROTI
Triglyceridy	Zvýšené		Zvýšené		Zvýšené	↑
Chylomikrony						↑
Celkový cholesterol		Zvýšené	Zvýšené
Lipoproteinová lipáza	Snížené
Lipoproteiny		Zvýšené	Zvýšené	Zvýšené
Lipoproteiny s velmi nízkou hustotou			Zvýšené		Zvýšené	↑

V závislosti na změnách v krevním séru při hyperlipidémii a obsahu tukových frakcí je lze rozlišit průhledností.

Typ I je založen na nedostatku lipoproteinové lipázy, krevní sérum obsahuje velké množství chylomikronů, v důsledku čehož je zakalené. Často se nacházejí xantomy. Pacienti často trpí pankreatitidou, doprovázenou atakami akutní bolesti břicha, a nachází se i retinopatie.

Typ II je charakterizován zvýšením obsahu β-lipoproteinů s nízkou hustotou v krvi s prudkým zvýšením hladiny cholesterolu a normálním nebo mírně zvýšeným obsahem triglyceridů. Klinicky se často detekují xantomy na dlaních, hýždích, periorbitální oblasti atd. Arterioskleróza se rozvíjí časně. Někteří autoři rozlišují dva podtypy: IIA a IIB.

Typ III - zvýšení tzv. plovoucích β-lipoproteinů, vysoký cholesterol, mírné zvýšení koncentrace triglyceridů. Často se vyskytují xantomy.

Typ IV - zvýšené hladiny pre-β-lipoproteinu se zvýšenými triglyceridy, normální nebo mírně zvýšené hladiny cholesterolu; chylomikronémie chybí.

Typ V se vyznačuje zvýšením lipoproteinů s nízkou hustotou se snížením clearance plazmy z tuků z potravy. Klinicky se onemocnění projevuje bolestmi břicha, chronickou recidivující pankreatitidou a hepatomegalií. U dětí je tento typ vzácný.

Hyperlipoproteinémie jsou častěji geneticky podmíněná onemocnění. Jsou klasifikovány jako poruchy transportu lipidů a seznam těchto onemocnění je stále kompletnější.

[ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ]

Onemocnění lipidového transportního systému

• Rodina:
  • hypercholesterolemie;
  • poruchy syntézy apo-B-100;
  • kombinovaná hyperlipidemie;
  • hyperapolipo-β-lipoproteinémie;
  • dys-β-lipoproteinémie;
  • fytosterolemie;
  • hypertriglyceridemie;
  • hyperchylomikronémie;
  • hyperlipoproteinémie typu 5;
  • hyper-α-lipoproteinémie typu Tangierova choroba;
  • deficit lecitinu/cholesterol acyltransferázy;
  • an-α-lipoproteinémie.
• Abetalipoproteinémie.
• Hypobetalipoproteinémie.

Tyto stavy se však často vyvíjejí sekundárně k různým onemocněním (lupus erythematosus, pankreatitida, diabetes mellitus, hypotyreóza, nefritida, cholestatická žloutenka atd.). Vedou k časnému poškození cév - arterioskleróze, časnému vzniku ischemické choroby srdeční, riziku vzniku krvácení do mozku. V posledních desetiletích neustále roste pozornost k dětskému původu chronických kardiovaskulárních onemocnění v dospělosti. Bylo popsáno, že i u mladých lidí může přítomnost poruch transportu lipidů vést ke vzniku aterosklerotických změn v cévách. Mezi první výzkumníky tohoto problému v Rusku patřili V. D. Tsinzerling a M. S. Maslov.

Spolu s tím jsou známé i intracelulární lipoidózy, mezi nimiž se u dětí nejčastěji vyskytuje Niemann-Pickova choroba a Gaucherova choroba. U Niemann-Pickovy choroby se sfingomyelin ukládá v buňkách retikuloendoteliálního systému a v kostní dřeni a u Gaucherovy choroby hexosecerebrosidy. Jedním z hlavních klinických projevů těchto onemocnění je splenomegalie.

[ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ]