Характеристика и биологическая роль эссенциальных полиненасыщенных жирных кислот

ДИССЕРТАНТ

Л.И. ЗАПОРОЖСКАЯ, И.В. ГАММЕЛЬ, д.ф.н., профессор, кафедра управления и экономики фармации и фармацевтической технологии ГБОУ ВПО НижГМА Минздрава России

ХАРАКТЕРИСТИКА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ

ЭССЕНЦИАЛЬНЫХ ПОЛИ НЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Баланс дигомо-у-линоленовой, арахидоновой и тимнодоновой кислот в организме человека является индикатором в липидном обмене. Эйкозапентаеновая кислота принадлежит к семейству а-линоленовой кислоты, биологическая активность которой соотносит ее с ролью витамина F. Эссенциальные полиненасыщенные жирные кислоты являются предшественниками эйкозаноидов, которым принадлежит важная роль в развитии, корригировании и устранении многих патологических состояний. Поэтому существует необходимость поиска новых сырьевых источников этих соединений и разработки технологии получения эффективных лекарственных средств на их основе.

Ключевые слова: эйкозапентаеновая кислота, биоконверсия, полиненасыщенные жирные кислоты, витамин F

Липиды служат важнейшими структурными компонентами биологических мембран и обеспечивают их вязкопластичные свойства, выполняют транспортные функции: переносят жирорастворимые витамины А, Д, Е, К и способны модулировать физиологическую активность последних.

Значительно возросший интерес к физиологической роли и химии липидов связан с высшими жирными кислотами (ЖК), входящими в их состав. Согласно жидкомозаичной модели текучесть биомембран обеспечивается за счет соответственного распределения остатков полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) между молекулами различных фосфолипидов (ФЛ).

Известно, что изменение степени ненасыщен-ности жирно-кислотных компонентов мембран является механизмом гомеостаза у эктотермных животных, способных компенсировать влияние температуры [1]. Акклиматизация организмов к холоду связана с увеличением степени ненасыщен-ности жирно-кислотных остатков ФЛ, что обеспечивает поддержание жидкокристаллического

состояния и необходимой вязкости углеводородной части липидного бислоя мембран [2].

ПНЖК занимают особое место среди ЖК и, собственно, определяют эссенциальность липидов. Недостаточность незаменимых ЖК сопровождает целый ряд соматических заболеваний: диабет, опухоли, кистозный фиброз, рассеянный склероз, болезнь Крона, синдром Рейна, инфаркт миокарда и др. По современным представлениям, эти патологические состояния вызваны нарушениями жирового обмена, структуры и функционирования биологических мембран. Повреждения биомембран часто связывают с усилением процессов пероксидного окисления липидов, сопровождающих течение большинства заболеваний [3].

Первоначально термин «эссенциальные (незаменимые)» относился к линолевой и а-линоленовой кислотам, которые не синтезируются животным организмом de novo и отсутствие которых вызывает симптомы недостаточности [4]. В дальнейшем к ним стали относить кислоты (у-линоленовую, ара-хидоновую, эйкозапентаеновую и др.), которые синтезируются в организме и не являются незаменимыми в строгом смысле этого слова, однако способны устранять симптомы недостаточности [5].

Общую формулу незаменимых ЖК можно представить следующим образом:

СН3(СН2)Х (СН = СНСН2)У (СН2)г СООН

где х = 1, 4, 5, 7; у = 1-6; z = 0-7 с общим числом атомов углерода от 18 до 24 и цис-конфигурацией.

Основные из них представлены в таблице 1.

Эссенциальные ЖК разделяют на две группы, названные семействами: семейство линолевой ю-6 и семейство а-линоленовой ю-3 кислот. Каждая из названных ЖК является родоначальником целого класса, образующегося из исходной путем десатурации и (или) элонгации [6].

Между ЖК ю-3 и ю-6 в организме существуют сложные конкурентные взаимоотношения: возрастание обмена ЖК одного семейства угнетает метаболизм ЖК другого. Это связано с наиболее высоким сродством к ферментам десатурации и элонгации ЖК первой группы (ю-3). Причем запасы ю-3 кислот более устойчивы к пищевому дефициту и сохраняются в тканях намного дольше, чем ю-6 кислоты. Недостаточное потребление ПНЖК вызывает в первую очередь недостаточность ю-6 кислот. Данный взгляд на взаимозависимость метаболизма двух жирно-кислотных семейств получил название концепции Холмана [7].

Наиболее биологически ценными из семейства ю-6 являются дигомо-у-линоленовая, арахидоновая и их биопредшественник - у-линоленовая кислоты, а из семейства ю-3 - эйкозапентаеновая кислота. Особая роль этих кислот выражается различными позитивными эффектами в организме в результате инкорпорирования в фосфолипидном матриксе клеточных мембран или их непосредственного

влияния на ряд метаболических процессов. Так, по последним сообщениям, арахидоновая кислота способна активно или пассивно влиять на внутриклеточную передачу сигнала посредством стимуляции выхода ионов Са2+ из внутриклеточного депо и модулировать активность ряда важных ферментативных систем организма. Впервые опубликованы сведения об антибактериальной активности у-лино-леновой кислоты в отношении грамм-микроорганизмов.

Высокая биологическая ценность именно у-линоленовой ю-6, арахидоновой ю-6, эйкозапен-таеновой ю-3 кислот обусловлена, помимо их самостоятельной активности, способностью непосредственной (для у-линоленовой через дигомо-у-линоленовую кислоту) ферментативной трансформации в эйкозаноиды - мощные внутриклеточные регуляторы функционирования практически всех систем организма. Многочисленные исследования доказывают, что содержание в питании длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот необходимо для нормального созревания и функционирования здорового организма. ПНЖК ю-3 должны занимать особое место в диете детей раннего возраста, т. к. оказывают влияние на всю последующую жизнь. Эйкозаноиды играют важную роль в развитии воспалительных, аллергических и пролиферативных реакций, регуляции иммуногенеза и гемостаза [8].

Продукты циклооксигеназного пути превращения дигомо-у-линоленовой, арахидоновой, эйкозапентае-новой кислот называют простаноидами (простаглан-дины, простациклины, тромбоксаны и пр.), а к липок-сигеназным метаболитам относят лейкотриены (ЛТ).

Таблица 1. Химический состав основных эссенциальных ЖК

N Тривиальное название ЖК Суммарная формула Индекс кислоты (количество углеродных атомов: количество п-связей) Положение п-связей**

1 Линолевая С 8 3е 2° 18:2 9, 12

2 а-линоленовая сГ о со С_Г 18:3 ю*3 9, 12, 15

3 у-линоленовая сГ о Л со С_Г 18:3 ю*6 6, 9, 12

4 Арахидоновая (эйкозатетраеновая) С о 3е 2° 20:4 ю*6 5, 8, 11, 14

5 Тимнодоновая (эйкозапентаеновая) С и ° С20П28и2 20:5 ю*3 ю*6 5, 8, 11, 14, 17 2, 5, 8, 11, 14

6 Докозагексаеновая (цервоновая) С и ° С22П32°2 22:6 ю*3 4, 7, 10, 13, 16, 19

Примечания:

* м Длина концевой углеродной цепи после го-связи.

** Положение п-связи обозначается номером ближайшего к карбоксильной группе атома углерода.

ДИССЕРТАНТ

ДИССЕРТАНТ

медицинский

совет №122012

Простагландины (ПГ), наряду с циклическими нуклеотидами, фосфоинозитидами и ионами Са+2 относятся к внутриклеточным регуляторам метаболизма, которые образуются или освобождаются в тех же клетках, на которые они воздействуют. Механизмы воздействия на организм производных ЖК до конца не выяснены. Полагают, что ПГ участвуют в клеточных регуляторных процессах благодаря существованию в организме органоспецифических ПГ-рецепторов. Вероятно, влияние их опосредовано системой циклических нуклеотидов.

Другой класс физиологически активных метаболитов эссенциальных кислот - ЛТ нередко называют «медленно реагирующая субстанция анафилаксии». Они обладают свойством вызывать мышечное сокращение и хемотаксис, это позволяет предполагать, что ЛТ играют существенную роль в аллергических реакциях и воспалении [9]. Изучение этой группы метаболитов ПНЖК представляет огромный интерес, т. к. они влияют на иммунную систему организма [10].

Интересно отметить, что синтез простаноидов конкурирует за субстрат с синтезом ЛТ, т. е. между продуктами циклооксигеназного и липоксигеназно-го превращения эссенциальных ПНЖК также присутствует принцип соперничества. Стимуляция простагландин- и лейкотриен-зависимых механизмов осуществляется, как правило, в случаях дисбаланса и служит для контроля гомеостаза в организме. Опосредование эйкозаноидами различных патологических процессов связывают с нарушением физиологических функций этих соединений [11].

Исследуя пути и продукты биоконверсии у-линоленовой, арахидоновой, эйкозапентаеновой кислот, следует отметить, что эти соединения служат родоначальниками трех различающихся между собой групп эйкозаноидов, нередко оказывающих на организм разнонаправленное действие. Причем в каждой группе эйкозаноидов в зависимости от пути трансформации эссенциальной кислоты происходит разделение на простаноиды и лейкотрие-ны, обладающие также часто противоположными или отличающимися по точке воздействия эффектами. Не следует также забывать о конкурентных отношениях за субстрат биосинтеза между эссен-

циальными кислотами семейств ю-6 и ю-3 и между группами простаноидов и ЛТ. Анализируя вышеизложенное, можно предположить, что именно в силу этих причин у-линоленовая, арахидоновая, эйкозапентаеновая кислоты, казалось бы относящиеся к одному классу ПНЖК, проявляют многообразное и иногда взаимоисключающее антагонистичное воздействие на организм, выступая универсальными модуляторами происходящих в нем изменений.

В связи с исключительной ролью эссенциаль-ных кислот в процессах жизнедеятельности организма Gogen и Ganter в 1928 г. назвали линолевую, линоленовую, арахидоновую кислоты биологически активными компонентами жира, или витамином Б (от англ. faet - жир). В отечественной литературе до 1980 г. витамином Б наиболее часто обозначали смеси линолевой и а-линоленовой ЖК или их ЭЭ [12]. Позднее толкование витамина Б расширило и включило в это понятие, помимо собственно эссен-циальных линолевой и а-линоленовой кислот, также олеиновую (их биопредшественник с одной двойной связью), у-линоленовую и арахидоновую (производная линолевой кислоты) ЖК [13-16]. Учитывая непосредственную связь эйкозапентаено-вой кислоты с классом эйкозаноидов и принадлежность к семейству а-линоленовой кислоты, целесообразно отнесение и этой кислоты к витамину Б

Таким образом, каскад дигомо-у-линоленовой. арахидоновой и тимнодоновой кислот служит своеобразным зеркалом информационной ситуации в организме человека. Несомненно, эссенциальным ПНЖК, будь они структурными компонентами биомембран, непосредственно внутриклеточными мессенджерами или биопредшественниками эйкоза-ноидов, принадлежит важная роль в развитии, корригировании и устранении многих патологических состояний. Поэтому определенный интерес представляет необходимость изыскания новых сырьевых источников этих соединений и разработки технологии получения эффективных лекарственных средств на их основе.

Полный список литературы вы можете запросить в редакции.