17.7. Карнитин переносит в митохондриальный матрикс активированные жирные кислоты с длинной цепью

Жирные кислоты активируются на наружной митохондриальной мембране, а окисляются в митохондриальном матриксе. Будучи молекулой с длинной цепью, ацил-СоА не может проходить легко через внутреннюю митохондриальную мембрану. Для этого необходим специальный механизм транспорта. Переносчиком активированных жирных кислот с длинной цепью через внутреннюю митохондриальную мембрану служит карнитин. Ацильная группа переносится с атома серы СоА на гидроксильную группу карнитина с

образованием ацилкарнитина, который диффундирует через внутреннюю митохондриаль-ную мембрану. На той стороне этой мембраны, которая обращена к матриксу, ацильная группа переносится обратно на СоА, что термодинамически выгодно, поскольку -ацильная связь в карнитине обладает высоким потенциалом переноса группы. Эти реакции трансацетилирования катализируются ацил-СоА: карнитин — ацилтрансферазой.

Можно было думать, что у людей с дефектом данной трансферазы или недостаточностью карнитина должно быть нарушено окисление жирных кислот с длинной цепью. Такое нарушение действительно было обнаружено у идентичных близнецов, у которых с раннего детства наблюдались болезненные мышечные судороги. Боли снимались при голодании, упражнениях и при потреблении богатой жиром пищи; во всех этих трех состояниях основным процессом, обеспечивающим энергию, является окисление жирных кислот. Ферменты гликолиза и гликогенолиза не отличались от нормы. Липолиз триацилглицеролов также был в пределах нормы, о чем свидетельствовало повышение концентрации неэтерифицированных жирных кислот в плазме после голодания. Анализ биопсийного материала мышечной ткани показал, что синтетаза СоА-производных жирных кислот (ацил-СоА) с длинной цепью была полностью активна. Кроме того, нормально протекал метаболизм жирных кислот со средней длиной цепи Известно, что для проникновения в митохондриальный матрикс ацил-СоА со средней длиной цепи карнитина не требуется. Описанный случай отчетливо показывает, что нарушение перехода метаболита из одного клеточного компартмента в другой может явиться причиной болезни.