18.11. Регуляция окисления жирных кислот и образования кетоновых тел

В печени дальнейшие превращения СоА-эфиров жирных кислот, образовавшихся в цитозоле, могут пойти по одному из двух главных путей. Один из них представляет собой окисление этих эфиров в митохондриях, а другой - превращение их в триацилглицеролы и фосфолипиды под действием ферментов цитозоля. Какой будет фактическая судьба СоА-эфиров длинноцепочечных жирных кислот, зависит от скорости их поступления в митохондрии. Трехэтапный транспортный процесс, посредством которого отщепившиеся от цитозольных СоА-эфиров жирных кислот ацильные группы проникают через мембрану в митохондриальный матрикс (после присоединения к карнитину), регулирует скорость всего процесса окисления жирных кислот. Если ацильные группы проникли в митохондрии, то они обязательно будут здесь окислены и в конечном счете полностью превратятся в ацетил-СоА.

Карнитин-ацилтрансфераза I, катализирующая перенос ацильных групп от СоА-эфиров жирных кислот на карнитин на наружной стороне внутренней митохондриальной мембраны, представляет собой аллостерический фермент. Этот фермент специфически ингибируется своим модулятором малонил-СоА (рис. 18-16) - метаболитом, о котором мы ранее не упоминали. Малонил-СоА является первым промежуточным продуктом протекающего в цитозоле процесса биосинтеза, в ходе которого из ацетил-СоА образуются жирные кислоты с длинной цепью.

Рис. 18-16. Малонил-СоА - главный аллостерический ингибитор карнитин-ацилтрансферазы I. Малонил-СоА является первым промежуточным продуктом в последовательности биосинтетических реакций, ведущих от ацетил-СоА к жирным кислотам с длинной цепью.

Концентрация малонил-СоА повышается, когда животное получает много углеводов, потому что избыток глюкозы, который не может быть окислен или отложен в запас в виде гликогена, превращается в цитозоле в триацилглицеролы и в этой форме сохраняется в организме. Таким образом, окисление жирных кислот «выключается» всякий раз, когда в печени имеется достаточно глюкозы, используемой в качестве топлива, и когда в ней за счет избытка глюкозы активно синтезируются триацилглицеролы. «Выключение» обеспечивается аллостерическим ингибированием процесса поступления ацильных групп в митохондрии.

Судьба ацетил-СоА, который образуется в митохондриях печени в результате окисления жирных кислот, может быть двоякой: он может быть окислен до через цикл лимонной кислоты или превращен в кетоновые тела и в этом случае направлен к периферическим тканям. Путь, по которому пойдет его превращение, определяется главным образом наличием достаточного количества оксалоацетата, необходимого для того, чтобы ацетил-СоА мог вступить в цикл лимонной кислоты. При очень низкой концентрации оксалоацетата в цикл лимонной кислоты включается мало ацетил-СоА; такая ситуация благоприятствует образованию кетоновых тел. Обычно концентрация оксалоацетата в организме животного бывает низкой при голодании или при пониженном содержании углеводов в пише. В этом случае скорость окисления жирных кислот возрастает и значительная часть образовавшегося ацетил-СоА превращается - через гидроксиметилглутарил-СоА - в свободный ацетоацетат и D--гидроксибутират, которые направляются к периферическим тканям. Здесь кетоновые тела служат главным клеточным топливом и окисляются через цикл лимонной кислоты до .