Кратко про превращение углеводов в жир или De Novo Липогенез

Введение

De Novo Липогенез (ДНЛ) — это процесс синтеза жирных кислот из не липидных предшественников, таких как углеводы и аминокискилоты. Этот важный метаболический путь играет ключевую роль в поддержании гомеостаза энергетических запасов организма, а также связан с различными патологиями, такими как ожирение, диабет 2 типа и сердечно-сосудистые заболевания.

С тех пор как А. К. Пек в 1964 году первым предложил концепцию ДНЛ, было проведено множество исследований, которые углубили наше понимание этого процесса. В данной статье мы рассмотрим механизмы ДНЛ, его регуляцию, влияние на здоровье, а также современные тренды и направления в изучении.

Механизмы ДНЛ

1. Основные предшественники

Главными предшественниками для ДНЛ являются углеводы, в частности глюкоза. Глюкоза подвержена гликолизу, в процессе которого она расщепляется на пируват. Затем пируват преобразуется в ацетил-КоА, который является ключевым субстратом для синтеза жирных кислот.

Ацетил-КоА может происходить также от свободных жирных кислот или аминокислот, таких как лейцин и изолейцин. Исследования показывают, что не все источники углеводов одинаково влияют на ДНЛ. Например, потребление углеводов с высоким гликемическим индексом приводит к более активной липогенезу по сравнению с углеводами с низким гликемическим индексом.

2. Синтез жирных кислот

Синтез жирных кислот осуществляется через серию реакций, катализируемых ферментами, включая ацетил-КоА, карбоксилазу (ACC) и жирнокислотную синтазу (FAS). ACC катализирует превращение ацетил-КоА в малонил-КоА, в то время как FAS отвечает за полимеризацию жирных кислот. Эти ферменты находятся под строгой регуляцией и могут быть активированы или ингибированы различными метаболитами и гормонами.

3. Энергетический баланс

ДНЛ является энергоемким процессом, требующим АТФ и никотинамидаденин динуклеотида (NADPH). NADPH, необходимый для синтеза жирных кислот, в основном образуется в результате окислительного фосфорилирования и пентозофосфатного пути. Доказано, что контроль этих процессов является критически важным для поддержания нормального ДНЛ.

Регуляция ДНЛ

1. Гормональная регуляция

Одним из основных регуляторов ДНЛ являются инсулин и глюкагон. Инсулин, вырабатываемый поджелудочной железой, способствует ДНЛ, увеличивая уровень глюкозы и его превращение в жирные кислоты. Напротив, глюкагон, который выделяется в условиях низкого уровня глюкозы, ингибирует ДНЛ, способствуя расщеплению жировых запасов.

2. Питательные вещества и метаболиты

Недавние исследования показывают, что метаболиты, такие как цитрат, могут служить сигналами для запуска ДНЛ в качестве ответа на избыток углеводов. Цитрат, выходя из митохондрий в цитоплазму, активирует ACC и, таким образом, способствует синтезу жирных кислот.

Кроме того, уровень насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в клетках также способен влиять на активность DNL, однако точные механизмы остаются предметом дальнейших исследований.

3. Долгосрочная регуляция

Долгосрочная регуляция ДНЛ осуществляется через транскрипционные факторы, такие как SREBP-1c (Sterol Regulatory Element-Binding Protein 1c), которые активируются в ответ на инсулин и высокое потребление углеводов. Это приводит к увеличению синтеза необходимых ферментов для ДНЛ.

Влияние ДНЛ на здоровье

ДНЛ соотносится с рядом заболеваний, особенно связанных с метаболическим синдромом. Избыточное накопление жировых отложений, особенно в области живота, может привести к инсулинорезистентности и диабету 2 типа.

1. Ожирение и метаболический синдром

Исследования показывают, что при избыточном потреблении углеводов и жиров происходит активное ДНЛ, что в свою очередь приводит к увеличению жировых отложений. Это, в свою очередь, может способствовать развитию метаболического синдрома, который включает в себя ожирение, гипертонию и дислипидемию.

2. Сердечно-сосудистые заболевания

Высокое ДНЛ связано с повышением уровня триглицеридов в крови, что является фактором риска для сердечно-сосудистых заболеваний. Механизм заключается в том, что жирные кислоты, синтезируемые в результате ДНЛ, могут способствовать образованию атеросклеротических бляшек (Kratz et al., 2018).

3. Влияние на печень

Увеличение ДНЛ может привести к неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП), которая представляет собой накопление жира в печени без наличия других факторов, таких как алкоголь. НАЖБП может вызывать воспаление и прогрессировать до фиброза или цирроза печени (Harrison et al., 2021).

Заключение

Липогенез De Novo — это сложный и многоступенчатый процесс, который влияет на энергетический баланс организма и здоровье. Регулирующие механизмы, включая гормоны, метаболиты и транскрипционные факторы, играют важную роль в этом процессе.

Современные исследования продолжают раскрывать новые аспекты регуляции ДНЛ и его влияния на здоровье. Понимание этих механизмов открывает горизонты для применения новых терапевтических подходов в лечении метаболических заболеваний, что делает эту область исследования чрезвычайно актуальной.