Окисление жиров и накопление липидов

Окисление жиров — это расщепление жирных кислот для высвобождения энергии, тогда как накопление липидов — это этерификация жирных кислот в триглицериды, которые хранятся преимущественно в жировой ткани. Баланс между окислением жиров для получения энергии и их накоплением является центральным элементом распределения макронутриентов и определяет, как диетические и эндогенные жиры обрабатываются в течение дня.

Definition

Окисление жиров — это катаболизм жирных кислот, главным образом посредством митохондриального бета-окисления, для генерации ацетил-КоА и АТФ, тогда как накопление липидов — это синтез и отложение триглицеридов, преимущественно в жировой ткани. Их баланс отражает нутритивный статус, гормональную сигнализацию и тканевую способность.

Scope

Эта тема охватывает пути распределения жирных кислот между окислением и накоплением, ткани и сигналы, регулирующие этот баланс, а также методы измерения окисления жиров in vivo. Она рассматривается как справочное и образовательное описание метаболизма липидов в рамках энергетического обмена, а не как клиническое руководство.

Core questions

• Что определяет, будет ли жирная кислота окислена или сохранена в виде триглицерида?
• Как голодание и прием пищи изменяют баланс между окислением и накоплением жиров?
• Как оценивается окисление жиров во всем организме по газообмену?
• Как нарушения окисления жиров связаны с ожирением и инсулинорезистентностью?

Key concepts

• Митохондриальное бета-окисление жирных кислот
• Синтез и накопление триглицеридов
• Жировая ткань как основное депо липидов
• Липолиз и высвобождение жирных кислот
• Роль инсулина в ограничении окисления жиров
• Оценка окисления жиров методом непрямой калориметрии
• Эктопическое накопление липидов

Key theories

Цикл глюкоза-жирные кислоты (цикл Рэндла)

Конкуренция субстратов связывает метаболизм жиров и углеводов: когда окисление жирных кислот высоко, оно подавляет окисление глюкозы, и наоборот, доступность углеводов и инсулин ограничивают окисление жиров и способствуют их накоплению, интегрируя метаболизм липидов с общим выбором топлива.

Mechanisms

Жирные кислоты, поглощаемые тканями, либо этерифицируются в триглицериды для хранения, либо транспортируются в митохондрии для бета-окисления, которое дает ацетил-КоА для цикла лимонной кислоты и производства энергии. Распределение между окислением и накоплением определяется нутритивным статусом и гормонами: инсулин и доступность углеводов подавляют окисление жиров и способствуют их накоплению, в то время как голодание и низкий уровень инсулина благоприятствуют липолизу и окислению, этот баланс интегрируется циклом глюкоза-жирные кислоты (Randle et al., 1963). Окисление жиров во всем организме может быть оценено по дыхательному коэффициенту с использованием непрямой калориметрии (Frayn, 1983). Снижение способности к окислению жиров в скелетных мышцах наблюдалось при ожирении и инсулинорезистентности и связано с внутримышечным накоплением липидов (Kelley et al., 1999; Galgani et al., 2008).

Clinical relevance

Метаболизм жиров между окислением и накоплением лежит в основе того, как исследователи интерпретируют ожирение, эктопическое отложение жира и инсулинорезистентность. Материал является описательным и образовательным и не представляет собой диетических или лечебных рекомендаций.

History

Биохимия окисления жирных кислот и синтеза триглицеридов была установлена в середине XX века в ходе работ по промежуточному метаболизму, а цикл глюкоза-жирные кислоты (Randle et al., 1963) связал метаболизм липидов с выбором топлива и чувствительностью к инсулину. Методы количественной оценки окисления жиров in vivo по газообмену были консолидированы Фрейном (Frayn, 1983), а более поздние исследования метаболизма липидов в мышцах связали нарушение окисления жиров с ожирением и инсулинорезистентностью.

Key figures

• Keith Frayn
• Philip Randle
• David Kelley
• Eric Ravussin

Seminal works

• randle-1963
• frayn-1983
• kelley-1999

Frequently asked questions

Что определяет, будет ли жир сожжен или накоплен?

Нутритивный статус и гормоны являются решающими: в состоянии после еды высокий уровень инсулина и доступность углеводов подавляют окисление жиров и способствуют накоплению триглицеридов, в то время как во время голодания низкий уровень инсулина способствует липолизу и окислению жиров.

Как измеряется окисление жиров без взятия образцов тканей?

Непрямая калориметрия оценивает его по дыхательному коэффициенту и газообмену: более низкий дыхательный коэффициент указывает на большую долю энергии, поступающей из жиров, согласно расчетам, изложенным Фрейном (Frayn, 1983).