Липопротеинлипаза: куда пойти жиру?

Наше питание, стресс и физическая активность связаны множеством сложных взаимосвязей. Сегодня я хочу рассказать вам об одном интересном и важном ферменте, который является перекрестом между питанием, стрессом и уровнем физической активности. Это позволит нам лучше понять, как работает в целом обмен веществ и как лучше организовывать свой режим здоровья. Итак, знакомьтесь, ее величество липопротеинлипаза (ЛПЛ), а ниже я расскажу, почему вам будет полезно знать про эту интересную и своеобразную молекулу. Наиболее богаты липопротеинлипазой сердце, скелетные мышцы и жировая ткань и везде она играет разную роль. Куда именно пойдет жир? Это зависит от активности липопротеинлипазы в конкретной ткани.

Липопротеинлипаза: куда пойти жиру?

Онлайн курс "Здоровое питание" для самостоятельного изучения - 8 лекций + бонусные видео!

Что делает липопротеинлипаза?

Активность липопротеинлипазы прямо пропрорциональна способности тканей захватывать жиры из крови и расщеплять их. Расщепление жиров происходит в основном внутри капиляров жировой ткани , скелетных мышц и сердечной мышцы . Жиры из крови поступают в клетки и используются по-разному: в адипоцитах - для синтеза жиров и их депонирования, а в миокарде и скелетных мышцах они окисляются, образуя АТФ, необходимый для работы этих тканей.

Жиры в плазме присутствуют в составе липопротеидных частиц. Наибольшие из этих частиц, содержащие наибольшее количество жиров, слишком велики чтобы проникать из капилляров в межклеточную жидкость, т.о. жировые клетки не могут захватить их напрямую. Имеется интересный механизм преодоления этой трудности. Адипоциты продуцируют фермент липопротеинлипазу, которая гидролизует жиры в липопротеидных частицах до свободных жирных кислот, которые могут проникать в межклеточную жидкость и достигать адипоцитов. Поскольку липопротеинлипаза необходима в капиллярах, она экспортируется из адипоцитов в эндотелиальную выстилку капилляров жировой ткани. Затем липопротеинлипаза, содержащаяся в эндотелиоцитах жировой ткани, может взаимодействовать липопротеидными частицами. 

Липопротеинлипаза вырабатывается клетками соединительной ткани и затем переносится на внутреннюю стенку капилляров. Там она расщепляет транспортные формы жиров в виде хиломикронов. Если это сосуды в жировой ткани, то жиры идут в накопление, а если это липопротеинлипаза мышц, то происходит жиросжигание. Поэтому, чем больше ЛПЛ в мышечной ткани, тем сильнее идет процесс сжигания, а вот чем больше ЛПЛ в жировой ткани, тем сильнее идет процесс накопления жира. Активность ЛПЛ определяет липидный профиль (соотношение хорошего и плохого холестерина.

В крови зрелые хиломикроны (транспортная форма жиров) подвергаются действию фермента липопротеинлипазы, который локализуется на поверхности эндотелия сосудов, в основном в жировой и мышечной тканях. Этот фермент «узнает» хиломикроны, взаимодействуя с апоС-II, который активирует этот фермент. Липопротеинлипаза гидролизует жиры в составе хиломикронов до глицерола и свободных жирных кислот. Глицерол переносится в печень, а жирные кислоты могут или окисляться в тканях, являясь источником энергии, или депонироваться в виде ТАГ жировой ткани.

Способность фермента расщеплять триглицериды не безгранична, поэтому избыточное накопление в плазме ЛПОНП может ухудшить удаление хиломикрон. Относительное содержание липопротеинлипазы в жировой ткани по сравнению с мышечной у женщин выше, чем у мужчины коррелирует с более высоким уровнем холестерина ЛПВП и более низкими значениями концентрации ЛПОНП, наблюдаемыми у женщин. У мужчин количество фермента в жировой ткани повышается при регулярном потреблении алкоголя , а систематические физические упражнения приводят к увеличению содержания фермента в скелетных мышцах, причем и то, и другое, сопровождается возрастанием уровня холестерина ЛПВП («хорошего» холестерина) .

Питание и липопротеинлипаза.

При питании (прием пищи) активируется регуляторная молекула ANGPTL8, и ось ANGPTL8–ANGPTL3, что подавляет активность ЛПЛ в сердце и мышцах, повышая доступность жиров для жировой ткани, где активность. При этом, чем чаще и больше вы едите, тем чаще активируется ЛПЛ в жировой ткани и тем сильнее падает активность ЛПЛ в мышцах. При пищевом воздержании все проихсходит наоборот и жиры (триглицериды) направляются в мышцы. Сравнительно недавно было установлено, что этот фермент резко активизируется при любых продолжительных ограничениях (более двух-трех дней) в поступлении калорий (например, при соблюдении диет для похудания), что и происходит в период после очередной полуголодной диеты, неважно, сопровождающейся полным голоданием или нет. 

Имеет значение и концентрация жирных кислот в крови. Кроме этого, в капиллярах жировой и других тканей жиры в составе ЛПОНП и хиломикронов подвергаются гидролизу под действием липопротеинлипазы. Этот фермент «узнает» на поверхности липопротеинов белок апоС-II, активируется им и гидролизует ТАГ, входящие в состав липопротеинов, до глицерола и жирных кислот. В разных тканях находятся изоформы ЛП-липазы, отличающиеся значениями Кш. В капиллярах жировой ткани значение Кm выше - следовательно, этот фермент активно работает при высокой концентрации липопротеинов в крови в абсортивный период; в мышцах Кш ниже - следовательно, мышцы могут утилизировать жирные кислоты, освобождающиеся из липопротеинов, и при более низкой их концентрации в крови. 

Особую роль для ЛПЛ играет инсулин. Так, запасание жиров в жировой ткани - так называемое депонирование жиров - происходит в абсорбтивный период, когда увеличивается соотношение инсулин - глюкагон. Влияние инсулина на активность фермента заключается в усилении транскрипции, затем процессинга фермента адипоцитами и его экспорте в эндотелий. Это медленный процесс, он занимает 3-4 часа. В жировой ткани этерификация жирных кислот также стимулируется продукцией глицерол-трифосфата путем гликолиза, что также регулируется инсулином. Т.е., инсулин стимулирует и захват и накопление циркулирующих жиров в жировой ткани. Другой возможный механизм отложения жиров в жировой ткани – липогенез. Этот процесс аналогичен таковому в печени, стимулируется также инсулином.

Инсулин активирует синтез ЛПЛ и ее экспонирование (перенос!) на поверхности капилляров в жировой ткани. Инсулин также усиливает синтез жирных кислот в печени. Как только эти дополнительные жирные кислоты преобразуются в триглицериды, они захватываются липопротеинами (например, ЛПОНП, липопротеинами очень низкой плотности), выбрасываются в кровь, и ищут место для своего хранения. 

Пока все идет хорошо, поскольку триглицериды не могут быть абсорбированы жировыми клетками. Так что, хотя у вас в крови может быть достаточно триглицеридов, вы, на самом деле, не будете накапливать жир. до тех пор пока в дело не вступает липопротеинлипаза. Как только она активируется инсулином, липопротеинлипаза расщепляет эти триглицериды в абсорбируемые жирные кислоты, которые быстро и легко впитываются жировыми клетками, снова преобразуются там в триглицериды, и остаются в жировых клетках. 

Как связаны ЛПЛ, инсулин и нарушение обмена холестерина? Наиболее частым вариантом дислипидемии при метаболическом синдроме является липидная триада: сочетание гипертриглицеридемии, низкого уровня ХЛ ЛВП и повышения фракции мелких плотных частиц ЛНП. Наличие такой триады у пациентов без СД 2 типа увеличивает риск развития коронарной болезни сердца в 3–5 раз.

Все просто. Итак, инсулин регулирует скорость синтеза липопротеинов очень низкой плотности печенью.  При повышении его концентрации происходит рост синтеза данных липопротеинов, так как в условиях гиперинсулинемии глюкоза метаболизируется в жирные кислоты. 

При наличии инсулинорезистентности липопротеинлипаза, фермент регулирующий элиминацию жирных кислот, оказывается резистентной к влиянию инсулина, и поэтому их элиминация замедляется. Рост синтеза и замедление элиминации жирных кислот приводят к повышению концентрации липопротеинов очень низкой плотности и триглицеридов в плазме крови. Понижение активности липопротеинлипазы сопровождается понижением содержания липопротеинов высокой плотности, так как они образуются в организме в процессе гидролиза липопротеидов очень низкой плотности. Более того, показано, что гиперинсулинемия непосредственно способствует катаболизму липопротеинов высокой плотности. Таким образом, развитие иммунорезистентности и гиперинсулинемии сопровождается развитием дислипидемии, характеризующейся повышением концентрации липопротеинов очень низкой плотности и триглицеридов и понижением концентрации липопротеинов высокой плотности в плазме крови.

Физическая активность и липопротеинлипаза.

Нравится нам или нет, но если мы сидим по 8 часов, то повышенная активность в другое время не сможет нам компенсировать нанесенный сидением вред. А американские врачи лет десять назад даже придумали термин: синдром ранней сидячей смерти (Sedentary Death Syndrome).

Для поддержания активности ЛПЛ намного важнее меньше сидеть, чем активнее заниматься. Если вы сидите более 5-6 часов в сутки, то для вас спорт не сможет компенсировать негативные проявления сидения.

Гиподинамия в любом виде (чаще – избыточное сидение) радикально сокращает активность липопротеинлипазы в мышцах. Так, они теряют более 75% своей способности связывать и расщеплять жиры. Это возникает из-за 90% to 95% потери активности ЛПЛ. Любопытно, что большая часть активности ЛПЛ связана с крупными мышцами ног!

Краткая и средней продолжительности физическая нагрузка не имеет существенного значения на активность ЛПЛ. Так, 4 часовая ходьба при длительной гиподинамии не помогает увеличить уровень ЛПЛ в мышцах. Один день гиподинамии существенно угнетает генную экспессию ЛПЛ в мышцах. Подробно прочитать про ЛПЛ и гиподинамию: Bey L, Hamilton MT. Suppression of skeletal muscle lipoprotein lipase activity during physical inactivity: a molecular reason to maintain daily low-intensity activity. J Physiol. 2003;551(Pt 2):673–682.[PMC free article] [PubMed]

Решение очень простое – больше работать стоя! К тому же, в вертикальном положении сжигается в полтора раза больше калорий, чем в сидячем. К примеру, разница между четырьмя часами, проведенными в вертикальном и сидячем положении составляет 240 калорий. Если просидеть больше часа, то снижается уровень фермента липопротеинлипазы, из-за чего калории откладываются в жир, а не мышцы. С физиологической точки зрения предполагается, что отсутствие локальных мышечных сокращений из-за неподвижного образа жизни приводит к ослаблению работы липопротеинлипазы скелетных мышц и поглощению глюкозы. В то же время, в положении стоя, происходит изометрическое сокращение антигравитационных (постуральных) мышц.

Когда мышцы мало сокращаются, снижается содержание фермента липопротеинлипазы (LPL) , которая сжигает жиры и снижает накопление жировых отложений. Люди должны не только стремиться к увеличению физической активности — больше ходить, заниматься спортом, но и стараться снижать время, проведенное за сидением. Всего лишь разбивая долгое сидение каким-либо движением, мы ускоряем метаболизм и регулируем физиологические процессы в организме. Крайне важно не допускать длительного сидения на одном месте, а обязательно делать перерывы – встать, походить, сделать разминку

 

Исследователи в Australian Diabetes, Obesity and Lifestyle Study сделали открытие: оказывается, существует зависимость между нарушением метаболических процессов и перерывами на физические упражнения при сидячей работе. Перерывы могут представлять собой смену положений с сидячего на вертикальное или из положения стоя на легкую ходьбу. Ученые также обнаружили связь между большим количеством перерывов в сидячей работе и изменениями в объеме талии, индексе массы тела, содержанием триглицерида и глюкозы в крови.

Если контроль питания и размеров порций способен обеспечить снижение веса, несмотря на низкую физическую активность, то согласно с последними исследованиями, минимальной физической программы может быть недостаточно для того, чтобы преодолеть негативные эффекты малоподвижного образа жизни на здоровье.

Потребление жиров у тренированных и нетренированных тучных молодых людей до и после 8 недель непродолжительных физических занятий, 4 дня в неделю (Коскело и Хённинен, неопубликованные данные). 

Липопротеинлипаза, ключевые гормоны и телосложение.

Один из основных механизмов влияния половых гормонов на жировую ткань — прямая регуляция активности липопротеинлипазы — главного фермента регуляции накопления триглицеридов в адипоцитах. У женщин репродуктивного возраста она стимулируется эстрогенами в жировой ткани бедер и ягодиц, где активность указанного фермента выше, чем в подкожном жире абдоминальной области. В связи с этим гиноидное ожирение не влияет на здоровье и сказывается лишь на внешнем облике женщины. В результате происходит накопление липидов для обеспечения адекватных запасов энергии в период беременности и лактации. После менопаузы активность липопротеинлипазы снижается, и адипоциты бедренно-ягодичной области уменьшаются в размерах, т. е. происходит относительное перераспределение жира.

Кортизол - это гормон, который очень сильно влияет на распределение жира у обоих полов. Кортизол ведет себя как глюкокортикоидный рецептор, стимулируя липопротеинлипазу. Печально известный жир на внутренних органах в области живота состоит преимущественно из жировых клеток, которые называются висцеральные адипоциты. В висцеральных адипоцитах больше глюкокортикоидных рецепторов, чем в других жировых клетках. В подкожном жире гораздо меньше глюкокортикоидных рецепторов. А в жировых клетках на бедрах и в верхней части ног глюкокортикоидных рецепторов еще меньше. Это значит, что кортизол заставляет откладывать жир именно в абдоминальной области, меньше - в остальных частях туловища, и еще меньше - в ногах. Именно поэтому стресс – это одна из ключевых причин висцерального (внутреннего) ожирени.

Тестостерон и ГР подавляют липопротеинлипазу (LPL) и выраженно стимулируют липолиз (расщепление жиров). Действие кортизола опосредовано через глюкокортикоидный рецептор, а действие тестостерона – через андрогенный рецептор, плотность которых более всего выражена во внутреннем жировом слое. Поэтому падение тестостерона – существенный риск висцерального ожирения. В клетках жировой ткани тестостерон ингибирует потребление липидов и активность липопротеинлипазы (LPL), а также стимулирует липолиз за счет увеличения численности липолитических β-адренергических рецепторов.

Влияние различных условий на активность ЛПЛ в мышцах и в подкожном жире.

Условие	ЛПЛ  жировой ткани	Мышечная ЛПЛ
Пост (пищевое воздержание)	↓	↑
Питание
Избыток углеводов	↑↑	↑
Избыток жиров	↑	±↑
Физическая активность	Вариабельно	±↑
Инсулин	↑↑	↓
Катехоламины (адреналин)	↓	Без изменений
Гормоны щитовидной железы	↓ in rat,  ↑ у человека	↓
Эстрогены	↓	↑
Тестостерон	↓	↑
Ожирение	↑↑ (/cell)	±↓
Диабет	↓	↓

Выводы.

1. Частое питание и длительные голодные диеты провоцируют набор веса.

2. Снижение сидения эффективнее регулярных тренировок. Работайте стоя!

3. Чистые продолжительные промежутки между приемами пищи помогают жиросжиганию.

4. Любой стресс ухудшает активность ЛПЛ. Учитесь с ним работать!