Автор: Ирина Исаева

Опубликовано: 05 октября 2023

Просмотров: 748

Все знают что жиры жизненно необходимы нашему организму. Но зачем они нужны? И вообще что такое жир, с точки зрения биохимии? Какие бывают жиры и почему они по-разному ведут себя в нашем организме, оказывая на него разное влияние? Давайте разберемся во всех этих нюансах и познакомиться с большой и очень важной, для нашего организма, группой веществ — липидами.

Что такое липиды?

То что мы в обычной жизни привыкли называть жирами в биохимии именуется липидами. Липиды — класс веществ, их связывает одно общее свойство — нерастворимость в воде.

Триглицериды

Основными пищевыми жирами в нашем рационе являются триглицериды, потому что именно они являются той формой жира которую запасает наш организм. Название триглицерид или триацилглицерол (ТАГ) происходит от строения молекулы жира (животного или растительного), он имеет «голову» в виде спирта глицерина и три «хвоста» в виде жирных кислот.

Рис.1

В нашем организме триглицериды хранятся в специальных жировых клетках — адипоцитах, из которых состоит жировая ткань. Жирные кислоты входящие в состав молекул жиров могут быть разными — насыщенными и ненасыщенными. ТАГ являются главным источником энергии для наших клеток. По сравнению с глюкозными источниками энергии (гликогеном и крахмалом) жиры дают более чем в два раза больше энергии и не задерживают в организме воду. У умеренно тучных людей в адипоцитах содержится около 20-30 кг ТАГ, которые могут обеспечить организм энергией на протяжении примерно трех месяцев.

Рис.2

Для нормального обеспечения энергией нашего организма и обеспечения всех остальных функций дневная норма употребления жиров для взрослого человека примерно 1 гр на кг веса (но не менее 40 гр).

Фосфолипиды

Фосфолипиды являются главным компонентом клеточных мембран всех клеток нашего организма. Но они важны не только как "строительный материал" для клеточной оболочки. Фосфолипиды (ФЛ) представляют собой соединение спирта глицерола или сфингозина с жирными кислотами и фосфорной кислотой. В их состав также входят такие веществ как холин, этаноламин, серин и инозитол. В зависимости от этих, дополнительных, веществ формируется название — фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин или фосфатидилинозитол.

Рис.3

По форме ФЛ похожи на медузу — фосфатная головка (растворимая во воде) и хвостики из жирных кислот (растворимые в жирах). Из-за такого особого строения и двойственных свойств ФЛ способны в водной среде нашего организма образовывать своеобразные связи и группироваться в мицеллы, липосомы или бислой.

Именно бислой (двойной слой ФЛ) окружает каждую нашу клетку, поэтому ФЛ очень важны для построения мембран для новых клеток. Структурными ФЛ (входящими в состав мембраны) являются фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин (кефалин) и фосфатидилхолин (лецитин). Они вместе с холестерином формируют клеточные мембраны, обеспечивают активность мембранных ферментов, ее вязкость и проницаемость.

Также фосфатидилхолин является основным компонентом сурфактанта легочных альвеол (специальное вещество помогающее усваивать кислород) и одним из важнейших компонентов желчи. Он поддерживает находящийся в желчи холестерин в растворенном состоянии и препятствуя образованию желчных камней.

Различные виды ФЛ, помимо структурных функций, участвуют в передаче сигналов от гормональных рецепторов, в синтезе эйкозаноидов (сигнальные молекулы), в передаче нервного сигнала в мозге и периферической нервной системе.

Обеспечение организма ФЛ происходит за счет внутреннего синтеза и поступления их из пищи. Доля ФЛ в пищевом жире невелика (не более 10%), источниками является практически любой жир, растительные масла, жир молочных продуктов и сливочное масло. Всего из пищи поступает около 8-10 г ФЛ в сутки. Для здорового организма при сбалансированном рационе вполне достаточно поступающих с пищей ФЛ.

Жирные кислоты

Важной структурной составляющей триглициридов и фосфолипидов являются жирные кислоты. Молекулы жирных кислот (ЖК) представляют собой углеродные цепи, на одном конце которых находится карбоксильная группа атомов (СООН), а на другом — метильная (СН3). Разные ЖК отличаются друг от друга количеством атомов углерода в цепи и характером химической связи между ними.

Рис.4

Соседние атомы углерода могут быть соединены одинарной связью (С-С) или двойной (С=С). ЖК, не имеющие двойных связей, называются насыщенными, а с двойными связями — ненасыщенными. Кислоты, содержащие две и более двойных связи, получили специальное название — полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК).

У насыщенных ЖК хвосты прямые и молекулы могут «упаковываться» плотнее друг к другу. Такие плотно упакованные жиры при комнатной температуре находятся в твёрдом состоянии. Ненасыщенные ЖК изогнуты в месте двойной связи. В результате молекулы ненасыщенных жиров упаковываются не очень плотно и находятся при комнатной температуре в жидком состоянии.

Рис.5

Двойные связи в ненасыщенных ЖК могут существовать в цис- и транс положении. В цис-положении два водорода в двойной связи находятся на одной стороне от неё, а в транс-положении — по разную сторону. Цис-положение двойной связи вызывает «сгиб» в молекуле ЖК, а транс- позволяет ей оставаться прямой.

Рис.6

Ненасыщенные жиры с двойной транс-связью в хвостах жирных кислот называются транс жирами. Транс жиры редко встречаются в природе, но легко производятся в процессе гидрогенизации. Гидрогенизация поваляет превратить ненасыщенные жидкие масла в твердые насыщенные транс жиры. Но со временем выяснилось, что транс жиры отрицательно влияют на здоровье человека увеличивая количество сердечно-сосудистых заболеваний.

Рис.7

Ненасыщенные жирные кислоты делятся на две группы — мононенасыщенные жирные кислоты, имеющие одну двойную связь (МНЖК) и полиненасыщенные жирные кислоты, имеющие две и более ненасыщенных связи (ПНЖК). К мононенасыщенный кислотам относятся омега-9 жирные кислоты, а к полиненасыщенным — омега-6 и омега-3. Но что означает "омега" в названии жирных кислот и чем они отличаются?

По строению жирные кислоты различаются длиной углеродной цепи и количеством двойных связей в ней. Последний атом углерода в цепи жирной кислоты обозначается буквой греческого алфавита ω "омега". В зависимости от того где располагается первая двойная связь от последнего атома углерода (у какого по счету с конца атома углерода) ненасыщенные ЖК делят на ω9, ω6 и ω3-жирные кислоты.

Рис.8

Существуют еще омега-2, омега-5, омега-12 и пр. жирные кислоты. Но нас в большей степени интересуют именно омега-3, омега-6 и омега-9, потому что они наиболее часто встречаются в пищевых продуктах и оказывают наибольшее влияние на здоровье человека.

Еще один важный нюанс омега жирных кислот — среди них есть незаменимые ЖК. Организм человека способен синтезировать все ненасыщенные ЖК, кроме двух — альфа-линоленовую кислоту (АЛК) относящуюся к омега-3 ЖК и линолевую кислоту (ЛК) относящуюся к омега-6 ЖК. Арахидоновая (АК), эйкозапентаеновая (ЭПК) и докозагексаеновая (ДГК) ЖК являются условно незаменимыми, так как наш организм способен их синтезировать из АЛК и ЛК, но их синтез может быть нарушен или недостаточен.

К примеру АЛК содержится в семенах, орехах и растительных маслах и является субстратом для синтеза других ПНЖК. Организм человека не может самостоятельно синтезировать ДГК и ЭПК, но может производить их из АЛК. Но эта способность очень ограничена и зависит от полиморфизма генов, влияющие на ферменты участвующие в процессах превращения (десатуразу жирных кислот и элонгазу).

Процент превращения АЛК в ЭПК очень низок и составляет 0,2-6% и всего лишь 0,05% для ДГК. На это преобразование влияют возраст, пол, различные гормоны, генетику и заболевания. Поэтому очень важно включать продукты содержащие омега ЖК в свой рацион делая упор на омега-3 ЖК, так как соотношение содержания омега ЖК в современном рацион смещена в сторону омега-6 и омега-9 ЖК.

Длина цепи жирных кислот

Жирные кислоты представляет собой длинную углеродную цепь с четным числом атомов. На данный момент известно более 200 различных ЖК, но большинство из них мало распространены и встречаются только у некоторых видов растений. Природные жирные кислоты имеют углеродную цепь от 2 до 36 атомов углерода (но редко более 28). Самыми распространенными в природе являются 16- и 18-углеродные скелеты.

Рис.9

Для обозначения ЖК применяют сокращенные обозначения, где первая цифра означает число углеродных атомов в цепи, вторая цифра указывает на число двойных связей (насыщенная или ненасыщенная ЖК), а последующие — положение этих связей от последнего атома углерода.

Длина ЖК влияет на их свойства. Длинноцепочечные жирные кислоты содержатся в основном в животных жирах, являются тугоплавкими и сложнее усваиваются, используются для депонирования (накопления) жиров в организме. Среднецепочечные ЖК усваиваются организмом быстрее и проще, сразу используются в качестве энергии, не накапливаются, меньше подвержены окислению. Короткоцепочечные ЖК содержатся в продуктах питания и вырабатываются при ферментации клетчатки кишечными бактериями, играют важную роль в поддержании нормальной функции кишечника.

Среднецепочечные триглицериды (Medium Chain Triglycerides или МСТ) — синтетический диетический жир. В фармацевтической промышленности впервые был получен из кокосового масла в 1950-х годах для лечения пациентов не способных переваривать обычные (длинноцепочечные) жиры. Обычные жиры представляют собой длинные углеродные цепочки с 16 и более атомами углерода, соединенными вместе в одну линию. МСТ имеют более короткую углеродную цепочку и состоят из жирных кислот (ЖК) с 6-12 атомами углерода (капроновая ЖК (С6), каприловая ЖК (С8), каприновая ЖК (С10) и лауриновая ЖК (С12).

Рис.10

МСТ обычно получают из кокосового масла, потому что примерно 50% жира в кокосовом масле составляют МСТ. Но в более низких концентрациях МСТ есть и в других продуктах — молоко, йогурт, сливочное и пальмовое масла. Количество атомов углерода в жирных кислотах входящих в состав триглицеридов влияет на то как организм их усваивает. Чем длиннее цепь ЖК тем труднее организму ее усвоить и использовать для получения энергии, но тем больше энергии она содержит.

МСТ имеют более короткую цепь и быстро усваиваются организмом.Для усвоения МСТ в ЖКТ не нужны пищеварительные ферменты и желчь, они быстро всасываются и в свободном виде по кровотоку поступают в печень. Также для поступления в клетку и в митохондрию, МСТ не нуждается в дополнительных переносчиках, поэтому являются источником быстрой энергии. Благодаря таким преимуществам МСТ используются в качестве функционального или нутрицевтического масла в различных пищевых и фармацевтических препаратах. Входят в состав лечебного питания при таких нарушениях как мальабсорбция жира, атеросклероз, ожирение, парентеральное питание, тяжелая гиперхиломикронемия и пр, а также используются в детском питании.

Несмотря на множество положительных свойств МСТ имеет определенные ограничения в применении. Диета, содержащая только МСТ может привести к дефициту незаменимых жирных кислот в организме человека, поскольку в МСТ отсутствуют незаменимые жирные кислоты и ПНЖК. Также на данный момент не хватает знаний о безопасной дозировке, токсичность и возможном вредном воздействии МТС на организм при приеме в больших количествах.

Короткоцепочечные (летучие) жирные кислоты — (КЦЖК, англ. SCFAs) — это общее название жирных кислот имеющих в углеводородной цепи (хвосте) не более 6 атомов углерода. Эти жирные кислоты являются насыщенными, т.е. содержат только одинарные связи между атомами углерода. Они имеют частичную растворимость в воде и при усвоении в кишечнике не нуждаются в расщеплении ферментами, напрямую всасываясь в кровь.

Рис.11

Откуда берутся КЦЖК в нашем организме? Они образуются в результате бактериальной ферментации (расщепление ферментами вырабатываемыми бактериями в толстом кишечнике) в основном неперевариваемых пищевых волокон и в небольших количествах из белков и пептидов. Здоровая микрофлора вырабатывает достаточное количество КЦЖК, которые обладают противовоспалительным, противоопухолевым воздействием, защищают организм от патогенов и токсинов, стимулируя развитие нормальной микрофлоры, т.е. поддерживают микробное равновесие и целостность слизистой кишечника.

Количество продуцируемых микробиотой КЦЖК зависит от диетических и индивидуальных факторов, факторов окружающей среды и состава кишечной микробиоты. К основным КЦЖК образующимся в толстом кишечнике относятся уксусная, пропионовая и масляная кислоты. Их производные (соли и эфиры) образующиеся в результате брожения (ферментации пищевых волокон в кишечнике) называются соответственно: ацетат, пропионат и бутират.

Соотношение процентного содержания ацетата, пропионата и бутирата в кишечнике в норме:

Ацетат (уксусная кислота) — является метаболитом всех полезных бактерий кишечника — повышает поглощение кислорода, кровообращение в слизистой, регулируют уровень рН, моторную и секреторную активность кишечника, обладает послабляющим и антимикробным эффектами, помогает регулировать аппетит и накопление жира, влияя на уровни гормонов кишечника глюкагоноподобного пептида-1 (GLP-1) и пептида-YY, которые влияют на потребление пищи.

Пропионат (пропионовая кислота) — транспортируется в печень и включается в процесс глюконеогенеза и синтеза биогенных аминов, улучшает микроциркуляцию в слизистой кишечника и поддерживает в ней метаболические процессы, блокирует прикрепление к колоноцитам условно-патогенной микрофлоры, участвует в синтезе гормонов, нейромедиаторов (серотонина, эндорфинов). Как и ацетат, пропионат также стимулирует высвобождение гормонов пептида YY и GLP-1, которые сообщают вам о насыщении во время еды. Исследования показывают, что пропионат также помогает регулировать воспаление в кишечнике и во всем организме.

Бутират (масляная кислота) — стимулирует обновление клеток слизистой кишечника, рост и пролиферацию энтероцитов, влияет на кровоток в слизистой, и является основным энергетическим субстратом для клеток кишечника, обеспечивая до 70% потребности в энергии, а также участвует в регуляции многих метаболических и сигнальных процессов в ЖКТ. Также было показано, что бутират способствует здоровью мозга и участвует в коммуникации по оси кишечник-мозг.

Одна из основных причин, по которой люди не получают достаточного количества КЦЖК — в их рационе отсутствует достаточное количество клетчатки. Диета с высоким содержанием клетчатки и резистентного крахмала, состоящая из различных фруктов и овощей, является хорошей основой для выработки КЦЖК.

Рис.12

В следующей статье мы разберем большую и важную группу липидов — стероиды.

Если вам понравилась статья нажмите пожалуйста на значок    нам очень важно ваше мнение!