Общая характеристика липидного состава липопротеидов сыворотки крови рыб

 

К настоящему времени установлено, что большое количество биохимических реакций в организме протекает при участии свободных радикалов, обладающих исключительно высокой химической активностью (Шепелев и др., 2000; Болдырев, 2001; Хуцишвили, Рапорт, 2002).

Классическим примером свободнорадикальных процессов в организме является перекисное окисление липидов (ПОЛ), протекающее преимущественно в биологических мембранах (Шепелев и др., 2000).

У рыб ПОЛ является активным метаболическим и регуляторным фактором. Перекисные процессы у них усиливаются в результате экстремальных воздействий и формируют уровень ПОЛ, достаточный для адаптации гидробионтов к новым условиям существования (Грубинко, Леус, 2001). В последние годы наблюдается значительное повышение интереса биохимиков к изучению роли и нарушений липидного обмена в различных патологических состояниях. В настоящее время еще не полностью выяснена кинетика накопления перекисных продуктов и субклеточная локализация ПОЛ у рыб (Грубинко, Леус, 2001).

Липиды выполняют в организме животных разнообразные функции. Липиды у рыб служат основным источником энергии. Триглицериды являются основным хранилищем липидов. У рыб липиды могут находиться в печени, в мышцах, перивисцеральной жировой ткани. Место хранения липидов зависит от вида рыб (Corraze, Kaushik, 1999). Содержание липидов зависит от размера и возраста рыб, а также от температуры, солености воды и питания. Важным адаптивным свойством метаболизма рыб является способность менять степень ненасыщенности жирных кислот структурных липидов (Гершанович и др., 1991; Рипатти и др., 1996). Помимо этого, они являются важнейшими составляющими клеточных мембран и ряда биологических соединений (Гершанович и др., 1991). Входя в состав биологических мембран, липиды (фосфолипиды, холестерин) участвуют в процессах клеточной проницаемости (Гурин, 1986), регуляции активности мембранных ферментов (Болдырев, 2001), транспорте веществ и катионов, окислительном фосфорилировании, связывании гормонов, проведении нервного импульса (Таранова, 1988), регуляции матричной активности хроматина (Прохорова, 1982). Фосфолипиды также влияют на функционирование рецепторов, могут регулировать их число (Кучеренко, Васильев, 1985), взаимодействовать с токсинами.

Интенсивность обновления фосфолипидов зависит от скорости синтеза ДНК в клетке. Такие фракции фосфолипидов, как фосфатидилэтаноламины, кардиолипины дестабилизируют молекулы ДНК путем усиления активности ДНК - полимеразы. Фосфолипиды влияют на прочность ДНК (стабилизацию структуры). Все эти данные (Кучеренко, Васильев, 1985) свидетельствуют о важной регуляторной роли фосфолипидов мембран, составной частью которых являются ненасыщенные жирные кислоты.

На долю фосфолипидов и холестерина в мембране приходится 40 %, а 60 % составляют белки (Сидоров, 1983). К фосфолипидам относятся - фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин, кардиолипин, а также глико- и сфинглолипиды и стерины (Болдырев, 2001). Главный фосфолипид большинства типов животных - это фосфатидилхолин. Его содержание составляет не менее 50 % от суммы фосфолипидов (Васьковский, 1997).

При стрессовых ситуациях или под влиянием токсиканта в мембранах могут накапливаться минорные фосфолипиды: сульфолипиды, фосфатидилглицерин, фосфатидная кислота, плазмалогены, диольные липиды, лизофосфолипиды и др. (Сидоров, 1983).

Важнейшим компонентом большинства липидов являются жирные кислоты. Жирные кислоты в свободном состоянии редко встречаются в составе мембран. Они являются важным фактором регулирования проницаемости мембран (влияют на поверхностные свойства фосфолипидов, белок - липидные и липид - липидные взаимодействия), функционирования мембранно-связанных ферментов (Богач и др., 1981). Рыбы отличаются высоким содержанием n-3 полиненасыщенных жирных кислот. Фосфолипиды богаты полиненасыщенными с длинной цепочкой жирными кислотами, из которых 20: 5 и 22: 6 (n - 3) превалируют (Corraze, Kaushik, 1999).

Холестерин является важным компонентом плазматической мембраны, этот стерин оказывает воздействие на мембранные белки, функционирующие в качестве ионных каналов, транспортеров или рецепторов (Bastiaanse et al., 1997). Свободный холестерин и его эфиры встречаются в организме в нормальных условиях, лишь в небольшом количестве (Крепс, 1981; Прохорова, 1982). Эфиры холестерина называются холестеридами. Около 90% холестерина содержится в органах, а остальная часть - в тканевых жидкостях, из которых приблизительно 8 % приходится на кровь. В тканях, синтезирующих стероидные гормоны, и плазме крови количественно (70 - 80 %) преобладает эстерифицированный холестерин. В остальных органах и тканях до 80 % общего количества составляет свободный холестерин (Гурин, 1986).

Синтез холестерина протекает в митохондриях (печени, коре надпочечников, легких, почках, сердце, селезенке, мышцах, жировой ткани, стенке пищевода, желудке, кишечнике, коже) (Гурин, 1986), а фосфолипидов - как в митохондриях, так и в эндоплазматическом ретикулуме, откуда они по мере надобности транспортируются в другие органеллы (Болдырев, 2001). В мышцах и почках животных содержится не более 0,4 % холестерина, больше его в тканях мозга (1,5 - 1,8 %) и особенно в надпочечниках (5,0 - 7,5 %). У рыб наиболее высокое содержание холестерина обнаружено в икре (290 - 2200 мг %) и молоках (250 - 320 мг %); в мясе морских костистых рыб содержится 20 - 95 мг % холестерина (Кизеветтер, 1973).

Включение холестерина в мембрану влияет на многие ее свойства - на жидкостность, плотность упаковки липидных молекул в гидрофобной фазе мембраны, на проницаемость для ионов и молекул. Высокие концентрации холестерина оказывают влияние на мембранные функции, такие как пассивный транспорт и т.п. Таким образом, холестерин выполняет динамическую функцию в биологических мембранах (Крепс, 1981). Холестерин, не обладая антирадикальной активностью, проявляет свойства структурного антиоксиданта. Встраиваясь в мембранах, он ограничивает подвижность жирнокислотных остатков фосфолипидов (Гурин, 1986), снижая их доступность для свободнорадикальной атаки (Момыналиев и др., 1996).

При патологических состояниях содержание холестерина часто возрастает, вызывая гиперхолестеринемию, отчетливо проявляющуюся при сердечно - сосудистых заболеваниях и, прежде всего при атеросклерозе, желтухе, гепатите, циррозе печени, нефрозе, уремии, раке, а также при эндокринных заболеваниях, таких как - микседема, кретинизм, диабет, авитаминозы. Гипохолестеринемия наблюдается при следующих заболеваниях - базедова болезнь, шизофрения, злокачественная анемия (Прохорова, 1982).

Проблема патологии, связанная с усилением процессов свободнорадикального окисления в организме, остается одной из актуальных в теоретической и практической медицине (Шепелев и др., 2000).

Липопротеиды - сложные комплексные соединения сыворотки крови, предназначенные для переноса липидов с периферии в органы и в обратном направлении. У человека, животных, в том числе и рыб, этот процесс связан с макромолекулярными комплексами - липопротеидами, которые наиболее тщательно изучены на человеке, в связи со свойственной ему сердечнососудистой патологией (атеросклероз коронарных и мозговых сосудов). К настоящему времени достаточно точно известно, что липопротеиды низкой плотности человека доставляют к стенкам кровеносных сосудов экзогенный холестерин, и если эти частицы (особенно модифицированные, например, липидными перекисями) выше нормы обогащены эфирами холестерина, то происходит не рецепторный захват ими холестерина и доставка его к стенкам кровеносных сосудов, где образуются специфические бляшки. Эта группа липопротеидов называется атерогенными. Наоборот, липопротеиды высокой плотности (ЛПВП), синтезирующиеся в печени и крови, как правило, снимают холестерин со стенок кровеносных сосудов и переносят его в печень для последующей переработки в желчные кислоты и удаления его из организма. Липопротеиды высокой плотности называют антиатерогенными. У здоровых людей содержание в крови липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) и липопротеиды высокой плотности имеет довольно близкие величины, что приводит к установлению в организме человека баланса холестерина.

Довольно многообразное и глубокое изучение липопротеидов проделано на человеке, домашних животных, особенно хороших моделях атеросклероза (кролик), однако имеются целые классы животных, липопротеиды которых почти не изучены в силу целого ряда причин: трудоемкости методов выделения липопротеидов, затруднений в получении и доставке самого животного и др.