Masarykova univerzita v Brně Lékařská fakulta

Transkript

1 Masarykova univerzita v Brně Lékařská fakulta ZDRAVOTNÍ DOPAD KONZUMACE INTERESTERIFIKOVANÝCH ROZTÍRATELNÝCH JEDLÝCH TUKŮ Bakalářská práce v oboru Výživa člověka Vedoucí diplomové práce: doc. MUDr. Jindřich Fiala, CSc. Vypracoval: Karel Karmasin obor Výživa člověka Brno, květen 2007

2 Souhlasím, aby moje práce byla poskytnuta ke studijním účelům a byla citovaná dle platných norem. 2

3 Prohlášení autora Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracoval samostatně pod vedením doc. MUDr. Jindřicha Fialy, CSc., a uvedl jsem v seznamu všechny použité literární a odborné zdroje. V Brně dne 14. května... podpis 3

4 Poděkování Mé poděkování patří doc. MUDr. Jindřichu Fialovi, CSc. za odborné vedení a rady. Byl mi velice nápomocen především v počátcích při ujasňování cíle mé bakalářské práce. 4

5 1 Cíl bakalářské práce Úvod Obecná část Základní pojmy a fakta Nasycené mastné kyseliny ve stravě Trans-formy nenasycených mastných kyselin Nové technologie ve výrobě roztíratelných jedlých tuků Pozice mastných kyselin u rozdílných druhů tuků Označování roztíratelných jedlých tuků Margarín ve světle věků a jeho výroba Historie margarínu Výroba jedlých tuků Metabolismus lipidů a cholesterolu v těle (49) Trávení a vstřebávání lipidů a cholesterolu Trávení lipidů a cholestrolu Vstřebávání lipidů a cholesterolu Osud lipidů a cholesterolu v enterocytu Lipoproteiny - transportní formy lipidů a cholesterolu Třídy lipoproteinů Funkce chylomikronů Metabolismus ostatních lipoproteinů Lipoproteiny s velmi nízkou hustotou VLDL, střední hustotou IDL a nízkou hustotou LDL Lipoproteiny s vysokou hustotou - HDL Stručná charakteristika lipoproteinů Funkce lipoproteinů v transportu cholesterolu Transport cholesterolu do tkání Přesun cholesterolu z tkání do jater Vznik patologických stavů na základě činnosti lipoproteinů Aterogenní efekt LDL Antiaterogenní efekt HDL Ovlivnění hladiny lipoproteinů s cílem zlepšení zdravotního stavu Zásobní tuk a celkový metabolismus lipidů a lipoproteinů Speciální část Vliv pozice nasycených MK v TAG na metabolismus lipidů Interesterifikace a její vliv na vstřebávání lipidů, hladinu choleterolu a koncentraci TAG v plazmě - OBECNĚ Interesterifikace a vstřebávání lipidů (nasycených a nenasycených MK) Interesterifikace a metabolismus chylomikronů Interesterifikace, metabolismus cholesterolu a aterogeneze Závěr Seznam použité literatury

6 1 CÍL BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Cílem mé práce není, jak již samotné téma napovídá, zhodnocení zdravotního dopadu trans-mastných kyselin obsažených v tucích. Za cíl své práce jsem si stanovil shromáždění informací týkajících se vlivu struktury triacylglycerolu na následný metabolismus lipidů v těle. Zvýšenou pozornost budu věnovat především metodě interesterifikace tuků (resp. olejů), protože právě při tomto procesu dochází ke změnám struktury triacylglycerolů. Tato met.oda je v současné době používána výrobci roztíratelných jedlých tuků (tzv. margarínů). Důvody pro zvolení tohoto tématu zmiňují kromě jiného v samotném úvodu. 6

7 2 ÚVOD Negativní dopad trans-mastných kyselin na zdraví konzumenta byl již prokázán, a proto se nebudu tímto tématem zabývat. Zmíním ho jen letmo. Případné zájemce odkazuji na veřejně dostupné studie publikované v elektronické podobě na internetu. Dalším důvodem, proč se nebudu trans-mastnými kyselinami zabývat, je fakt, že výrobci roztíratelných jedlých tuků již technologii částečné hydrogenace olejů, při které tyto trans formy nenasycených mastných kyselin vznikají, přestávají používat, nebo ji již nepoužívají. Upozorňuji čtenáře, že toto se týká pouze roztítatelných jedlých tuků. U margarínů pro jiné použití se situace příliš nezměnila. Důvodem pro zvolené téma jsou nově zaváděné technologie interesterifikace či transesterifikace, kterými výrobci nahrazují původní hydrogenaci. Při použití těchto metod nevznikají trans-izomery mastných kyselin. Dochází při nich však k redistribuci či záměně mastných kyselin na molekule triacylglycerolu, tzn. mění se jejich zastoupení nebo pozice v rámci této molekuly. Tento postup vede k získáni tuku s polotuhou konzistencí. Abych čtenáře uvedl do obrazu, zmíním v následujícím textu základní pojmy a fakta, které jsou nezbytné k pochopení daného tématu. 7

8 3 OBECNÁ ČÁST 3.1 Základní pojmy a fakta Hlavní složkou tuků jsou triacylglyceroly (dále jen TAG), obecnou strukturu ukazuje obr.1. TAG je tvořen glycerolem, který je esterifikován mastnými kyselinami (dále jen MK). Nejčastěji kyselinou palmitovou, stearovou, olejovou a linoleovou (18:2, n-6). Přehled názvů nasycených a nenasycených MK uvádějí tabulky 1 a 2. Podrobně se na tomto místě nemohu zabývat skupinou tuků jako složkou potravy, ani z hlediska jejich chemické struktury, a proto odkazuji na knihy Murraye a kol., Ledviny a Velíška. (64, 48, 85) Obr.1: Struktura TAG: FA (fatty acid) mastná kyselina (47) 3.2 Nasycené mastné kyseliny ve stravě Na téma nasycené MK ve stravě bylo provedeno již mnoho klinických studií, i studií na pokusných zvířatech. Ty prokázaly, že nasycené MK obsažené v tucích zvyšují koncentrace sérového cholesterolu a lipidů. Nahrazení těchto tuků oleji s polynenasycenými a mononenasycenými MK má pak hypocholesterolemický efekt - snižuje hladinu celkového sérového cholesterolu. (57, 24) Dle Doc. Dostálové se z hlediska srdečně-cévních onemocnění nejhůře projevuje kyselina myristová, následovaná kyselinou palmitovou. (14) 8

9 Naopak mononenasycené MK, zvláště olejová kyselina (18:1, n-9), jsou nyní označovány jako hypocholesterolemické, tedy snížující koncentraci celkového sérového cholesterolu. (52, 21) POČET UHLÍKŮ DVOJNÉ VAZBY NÁZEV TRIVIÁLNÍ NÁZEV SYSTEMATICKÝ počet poloha 10 1 C9 kys. kaprolejová kys. 9-decenová 12 1 C9 kys. laurolejová kys. 9-dodecenová 14 1 C9 kys. myristolejová kys. 9-tetradecenová 16 1 C9 kys. palmitolejová kys. 9-hexadecenová 18 1 C9 kys. olejová kys. 9-oktadecenová 22 1 C13 kys. eruková kys. 13-dokosaenová 18 2 C9, C12 kys. linolová kys. 9,12-oktadekadienová 18 3 C9, C12, C15 kys. α-linolenová kys. 9,12,15-oktadekatrienová 18 3 C6, C9, C12 kys. γ-linolenová kys. 6,9,12-oktadekatrienová 20 4 C5, C8, C11, C14 kys. arachidonová kys. 5,8,11,14-eikosatetraenová 20 5 C5, C8, C11, C14, C17 EPA kys. 5,8,11,14,17-eikosapentaenová 22 6 C4, C7, C10, C13, C16, C19 DHA kys. 4,7,10,13,16,19-dokosahexaenová Tab.1: Názvosloví nenasycených MK POČET UHLÍKŮ TRIVIÁLNÍ NÁZEV SYSTEMATICKÝ NÁZEV 4 kys. máselná kys. butanová 6 kys. kapronová kys. hexanová 8 kys. kaprylová kys. oktanová 10 kys. kaprinová kys. dekanová 12 kys. laurová kys. dodekanová 14 kys. myristová kys. tetradekanová 16 kys. palmitová kys. hexadekanová 18 kys. stearová kys. oktadekanová 20 kys. arachová kys. eikosanová 22 kys. behenová kys. dokosanová 24 kys. lignocerová kys. tetrakosanová 26 kys. cerotová kys. hexakosanová Tab.2: Názvosloví nasycených MK 3.3 Trans-formy nenasycených mastných kyselin Dalším předpokládaným negativním činitelem, jak ve svém článku uvádějí Dlouhý a Anděl, jsou trans-formy nenasycených MK (trans-mk). Vše nasvědčuje tomu, že trans-izomery MK mají podobné, popřípadě ještě horší účinky na hladinu cholesterolu v krvi, než nasycené MK v živočišných tucích. Trans-izomery totiž, podobně jako nasycené 9

10 MK, zvyšují hladinu celkového a LDL-cholesterolu, a navíc snižují hladiny HDL-cholesterolu. Rostlinné tuky obsahující trans MK ( margariny a jiné ztužené tuky ) tak nejsou z hlediska ovlivnění hladiny cholesterolu v krvi o nic zdravější než máslo. (13) Obr. 3: Kyselina elaidová - trans-izomer kyseliny olejové (13) Dlouhý a Anděl dále zmiňují, že epidemiologické studie, které hledaly souvislost mezi přívodem trans-kyselin z běžné výživy a rizikem aterosklerózy, mnohdy docházejí k rozdílným závěrům. Nicméně jedna z největších a nejdůkladnějších studií, v níž se v průběhu 14 let sledovalo přes osmdesát tisíc amerických žen, jednoznačně potvrdila, že trans-kyseliny ve výživě výskyt kardiovaskulárních onemocnění zvyšují. (27) 3.4 Nové technologie ve výrobě roztíratelných jedlých tuků Vliv nasycených a trans-mk na zdraví člověka je již značně prostudován. Veřejnost má tedy k dispozici dostatek informací k tomu, aby přizpůsobila příjem těchto MK ve stravě doporučením odborníků. Ovšem daleko méně pozornosti se věnuje struktuře TAG obsažených v tucích a jejímu možnému vlivu na zdraví člověka. Výrobci roztíratelných jedlých tuků sice již pod tlakem odborníků a veřejnosti z větší časti změnili své výrobní postupy, nicméně nahradili je metodami, u kterých není zcela znám zdravotní dopad na konzumenta. Konkrétně se jedná o metodu chemické či enzymatické interesterifikace, transesterifikace nebo randomizace. Výsledkem těchto procesů je záměna MK v jednotlivých TAG v rámci jednoho druhu tuku (interesterifikace) nebo vytvoření nového tuku díky výměně MK mezi jednotlivými TAG v rámci rozdílných druhů tuků (transesterifikace). U randomizace se jedná o přeskupení MK v molekule triacylglycerolu. 3.5 Pozice mastných kyselin u rozdílných druhů tuků 10

11 Pozice MK na glycerolu u přirozeně se vyskytujících tuků, které nebyly zpracovány již zmíněnými metodami, bývá zpravidla rozdílná u jednotlivých TAG. Zvláště pak u odlišných druhů tuků a olejů. U živočišných tuků, jako je tuk kravského mléka nebo vepřové sádlo, se nasycené MK většinou typicky vyskytují na pozici sn-2, zatímco u většiny běžných rostlinných olejů se na této pozici vyskytuje nenasycená MK. Nasycené MK se pak u rostlinných olejů nacházejí na pozici sn-1 a sn-3. Tyto rozdíly v pozičním uspořádání MK v rámci TAG u přirozeně se vyskytujících tuků byly dány do souvislosti s charakteristickým obrazem, strukturou a složením lipoproteinů obsažených v krvi. Tato skutečnost byla odhalena ve studiích zabývajících se použitím metody randomizace. Jak bylo zmíněno výše, jedná se o proces, který se používá při výrobě jedlých tuků, k úpravě fyzikálních vlastností tuků a olejů. Výsledkem je, že každá MK je stejnou měrou zastoupena na jednotlivých pozicích v TAG (tak např. palmitová kyselina se pak stejně často vyskytuje jak na pozici sn-1, tak na pozicích sn-2 a sn-3). Na základě provedených studií se předpokládá, že pozice mastných kyselin obsažených v tucích (resp. v TAG) má vliv na metabolismus lipoproteinů a rozvoj aterogeneze. Tento efekt se tedy nedá přičítat pouze stupni nasycenosti či nenasycenosti MK, které jsou v lipidech obsaženy. S ohledem na tuto skutečnost se do středu zájmu dostávají studie zabývající se jedlými tuky, u kterých byla změněna kompozice TAG pomocí chemické či enzymatické interesterifikace. Konkrétní závěry, ke kterým došly jednotlivé studie, však uvedu až ve speciální části své práce. Nejdříve chci v následující kapitole čtenáře seznámit s legislativně správnými názvy pro tzv. margaríny. 11

12 3.6 Označování roztíratelných jedlých tuků Názvy pro roztíratelné tuky, tj. máslo, margaríny a směsné tuky (z rostlinných a/nebo živočišných tuků), stanovuje vyhláška MZe č. 77/2003 Sb. (85) a nařízení 2991/94/ES (67), které mj. podrobně uvádí, jaké názvy lze použít pro výrobky s různým obsahem tuku. Pro spotřebitele jsou tyto informace důležité především proto, aby byl schopen orientovat se v nabídce širokého spektra tuků na trhu. Vyhláška č. 77/2003 Sb. definuje roztíratelné a roztíratelné směsné tuky takto: Jedlým tukem či olejem je směs smíšených triacylglycerolů, které se v závislosti na poměrném zastoupení mastných kyselin v triacylglycerolu vyskytují za normálních podmínek v tekutém nebo tuhém stavu. Roztíratelným tukem je jedlý tuk, nebo směs ztužených nebo přeesterifikovaných tuků, kombinací těchto procesů, splňující požadavky stanovené předpisem Evropských společenství 2991/94/ES. Směsným roztíratelným tukem je jedlý tuk podle předpisu Evropských společenství 2991/94/ES. Ztuženým tukem je jedlý tuk, který byl získán ztužováním rostlinných a živočišných tuků a olejů nebo jejich směsí. Přeesterifikovaným tukem je jedlý tuk, který byl získán přeesterifikací rostlinných nebo živočišných tuků a olejů, nebo jejich směsí, včetně ztužených tuků. Následující informace ohledně roztíratelných tuků jsou čerpány z publikace Ireny Sukové Průvodce označováním potravin. (82) U roztíratelných tuků musí být vždy uveden celkový obsah tuku v %, v případě směsných tuků i podíl jednotlivých obsažených tuků (rostlinný, mléčný nebo jiný živočišný; % ve výrobku při výrobě). 12

13 Název margarin je vyčleněn pro výrobek z rostlinného a/nebo živočišného tuku (nemusí vůbec obsahovat mléčný tuk) v tuhém tvárném stavu, který musí obsahovat min. 80 % (ale méně než 90 %) tuku. Název směsný tuk je určen pro výrobek z rostlinného a/nebo živočišného tuku s obsahem nejméně 10 a nejvýše 80 % mléčného tuku, u nějž celkový obsah tuku je min. 80 % (ale méně než 90 %). Podrobná pravidla jsou stanovena pro výrobky s nižším obsahem tuku a jsou uvedena v následující tabulce. První dva uvedené výrazy platí všeobecně pro roztíratelné tuky a mají poměrně široké rozpětí obsaženého tuku. Pro margarin je přípustné rozpětí obsahu tuku členěno podrobněji. Výrobek Obsah tuku Poznámka se sníženým obsahem tuku více než 41 %, max. 62 % Platí všeobecně pro s nízkým obsahem tuku = max. 41 % roztíratelné tuky light margarin se sníženým obsahem tuku = margarin třičtvrtětučný směsný tuk se sníženým min. 60 %, max. 62 % obsahem tuku = margarin třičtvrtětučný margarin s nízkým obsahem tuku = margarin nízkotučný = margarin polotučný = halvarín = minarín min. 39 %, max. 41 % směsný tuk s nízkým obsahem tuku = směsný tuk nízkotučný mléčný roztíratelný tuk méně než 39 % roztíratelný tuk více než 41 %, ale méně než 60 % roztíratelný směsný tuk více než 62 %, ale méně než 80 % pomazánkové máslo min. 31 % mléčného tuku (min. 42 % sušiny) Tabulka 3: Značení roztíratelných jedlých tuků, zdroj: Suková, I. Průvodce označováním potravin (82) 13

14 Následující tabulky uvádějí názvy pro roztíratelné jedlé tuky tak, jak jsou uvedeny v nařízení 2991/94/ES. (67) B. Tuky Druh tuku Definice Výrobky ve formě tuhé, tvárné emulze, převážně typu voda v oleji, získané z tuhých a/nebo tekutých rostlinných a/nebo živočišných tuků vhodných pro lidskou spotřebu s obsahem mléčného tuku nejvýše 3 % z celkového obsahu tuku. Obchodní označení 1. Margaríny 2. Třičtvrtětučný margarín 3. Polotučný margarín 4. Roztíratelný tuk X % Kategorie výrobků Doplňující popis kategorie s uvedením obsahu tuku v hmotnostních % Výrobek získaný z rostlinných a/nebo živočišných tuků s obsahem tuku nejméně 80 %, avšak méně než 90 %. Výrobek získaný z rostlinných a/nebo živočišných tuků s obsahem tuku nejméně 60 %, avšak nejvíce 62 %. Výrobek získaný z rostlinných a/nebo živočišných tuků s obsahem tuku nejméně 39 %, avšak nejvýše 41 %. Výrobek získaný z rostlinných a/nebo živočišných tuků s tímto obsahem tuku: - méně než 39 % - více než 41 %, avšak méně než 60 % - více než 62 %, avšak méně než 80 % 14

15 B. Tuky Druh tuku Definice Výrobky ve formě tuhé, tvárné emulze, převážně typu voda v oleji, získané z tuhých a/nebo tekutých rostlinných a/nebo živočišných tuků vhodných pro lidskou spotřebu s obsahem mléčného tuku od 10 % do 80 % z celkového obsahu tuku. Obchodní označení 1. Směsné tuky 2. Třičtvrtětučné směsné tuky 3. Polotučné směsné tuky 4. Roztíratelné směsné tuky X % Kategorie výrobků Doplňující popis kategorie s uvedením obsahu tuku v hmotnostních % Výrobek získaný ze směsi rostlinných a/nebo živočišných tuků s obsahem tuku nejméně 80 %, avšak méně než 90 % Výrobek získaný ze směsi rostlinných a/nebo živočišných tuků s obsahem tuku nejméně 60 %, avšak nejvýše 62 % Výrobek získaný ze směsi rostlinných a/nebo živočišných tuků s obsahem tuku nejméně 39 %, avšak nejvýše 41 % Výrobek získaný z rostlinných a/nebo živočišných tuků s tímto obsahem tuku: - méně než 39 % - více než 41 %, avšak méně než 60 % - více než 62 %, avšak méně než 80 % Tabulka 4 a 5: Označování roztíratelných jedlých tuků dle nařízení Evropských společenství 2991/94 (67) Označení rostlinný v názvu výrobku (nebo označení rostlinného druhu např. slunečnicový ) lze použít jen u výrobků vyrobených výhradně z rostlinného tuku (avšak připouští se odchylka max. 2 % živočišných tuků z celkového obsahu tuku). Názvy výrobků mohou být doplněny o rostlinný či živočišný druh tuku nebo o účel použití výrobku. Také musí být uveden obsah přidané soli. V následující kapitole krátce nahlédneme do historie výroby margarínu. 15

16 3.7 Margarín ve světle věků a jeho výroba Historie margarínu Margarín jako náhražku finančně nákladného a nedostatkového másla objevil francouzský lékárník Hyppolyte Mege-Mouriés v roce Bylo tomu na popud císaře Napoleona III., který chtěl pro svou armádu dostatek levného, a přitom chutného tuku vyhovující konzistence. Hlavními surovinami pro přípravu tehdejšího margarínu byly odstředěné mléko a hovězí lůj, jímž se mléčný tuk nahrazoval. Průmyslovou výrobu margarínu zahájily kolem r holandské firmy Jurgens a Van den Bergh. Ty se později spojily ve společnost Margarine Unie, která stála r u zrodu dnešní firmy Unilever (u nás v zastoupení Povltavských tukových závodů se sídlem v Nelahozevsi). Rychle rostoucí poptávka po výrobcích tukového průmyslu nutila výrobce hledat nové suroviny i technologické postupy. Jednou z možností bylo využít nadbytek rybích tuků a rostlinných olejů, které však bylo třeba ztužit. Vhodná metoda pro jejich ztužování byla objevena a rozpracována již na počátku 20. století. Krátce na to začala být výroba levných margarínů pod tlakem výrobců másla regulována, což se dělo různými způsoby - stanovením výrobních kvót, zatížením výroby a dovozu vysokými poplatky, povinností prodávat margaríny odděleně od másla a výrazně je značit na obalu, či je dokonce barvit do nepřirozených odstínů, aby se od másla lišily na první pohled. I u nás lze dohledat zápisy z jednání Senátu Národního shromáždění Republiky československé z června r. 1936, kde je zaznamenána bouřlivá diskuse k projednávanému zákonu o dani z umělých jedlých tuků. Zatížení těchto tuků daní kritizovalo mnoho senátorů jako nemístné zdražení potravin pro nejchudší vrstvy. Přesto spotřeba margarínů nadále rostla. Byla jim věnována masivní reklama, byly stále podstatně levnější než máslo, a navíc se zdokonalila výrobní technologie a s ní i vlastnosti výrobků. K šíření margarínů také přispěli lékaři. Ti poukazovali na rizika živočišných tuků a výhody tuků umělých pro prevenci kardiovaskulárních onemocnění. Bohužel se ukázalo, že margaríny vyráběné částečnou hydrogenací olejů obsahují trans-izomery mastných kyselin, které riziko kardiovaskulárních onemocnění naopak zvyšují. (13) 16

17 3.7.2 Výroba jedlých tuků Výchozí surovinou pro výrobu jedlých tuků jsou rostlinné oleje, např. řepkový, sójový nebo slunečnicový. Ty obsahují nenasycené MK a proto je jejich konzistence za pokojové teploty kapalná. Při výrobě jedlých tuků se olej ztužuje částečnou katalytickou hydrogenací, kdy se do něj za vysokého tlaku, vysoké teploty a přítomnosti niklového katalyzátoru vhání vodík. Při tomto procesu vznikají nasycené mastné kyseliny a rovněž trans-izomery nenasycených mastných kyselin (dvojné vazby přecházejí z uspořádání cis do stabilnějšího uspořádání trans). Nasycené kyseliny i trans-izomery nenasycených kyselin mají vyšší bod tání, jejich procento určuje fyzikální vlastnosti tuku, tedy jeho tuhost. Když je dosaženo příhodné konzistence, ztužování se ukončí. Takto vyrobený částečně ztužený tuk se použije pro výrobu emulgovaných tuků (resp. margarínů), pokrmových či směsných tuků a speciálních margarínů do trvanlivého pečiva, polev a dalších potravinářských výrobků. Částečná hydrogenace byla rozšířená až do začátku devadesátých let, kdy se kvůli vysokému obsahu trans-izomerů mastných kyselin začala nahrazovat novější technologií interesterifikace. Nejprve se vyrobí plně nasycený tuk (hydrogenace je úplná, vzniklý tuk obsahuje pouze nasycené mastné kyseliny). Tento tuk se smísí s olejem a za přítomnosti speciálních katalyzátorů dojde k výměnám mastných kyselin uvnitř molekul triacylglycerolů i mezi jednotlivými molekulami triacylglycerolů. Výsledný tuk pak má žádoucí vlastnosti, a přitom neobsahuje trans-izomery mastných kyselin. (13) Obr. 4: Technologie parciální hydrogenace a interesterifikace (13) Jelikož je již znám negativní dopad trans-mastných kyselin na zdraví člověka, začínají při výrobě roztíratelných jedlých tuků v posledních 10 letech převažovat technologie interesterifikace, transesterifikace či randomizace. Jak již bylo řečeno, trans-izomery MK 17

18 při použití těchto metod nevznikají. I tyto postupy mají však svá úskalí, a v rámci studií existuje polemika, zda je jejich používání při výrobě jedlých tuků z hlediska zdravotního dopadu na konzumenta vhodné. Zatím jsou tyto postupy hojně při výrobě roztíratelných jedlých tuků používány a žádné legislativní nařízení použití těchto metod nezakazuje. Je potřeba také říci, že u výroby speciálních margarínů (např. do trvanlivého pečiva, polev a ostatních potravinářských výrobků) je situace jiná. Zde se stále používá metody částečné hydrogenace a trans-izomery nenasycených MK se v těchto výrobcích pořád vyskytují. Obr. 5: Zdroje trans-izomerů MK (13) Nyní je vhodné čtenáře seznámit s tím, jak vlastně metabolismus tuků, potažmo TAG, v těle probíhá a jakým způsobem změněná struktura TAG tento metabolismus ovlivňuje. To vše bude obsahem příštích kapitol. 18

19 3.8 Metabolismus lipidů a cholesterolu v těle (49) Trávení a vstřebávání lipidů a cholesterolu Jak již bylo zmíněno, hlavní složkou lipidů potravy jsou triacylglyceroly ( g denně), dále jsou to složené lipidy a cholesterol (volný i esterifikovaný). Tyto částice mají hydrofobní povahu, jsou ve vodě nerozpustné. Jelikož trávicí enzymy jsou bílkoviny ve vodě rozpustné, musí se trávení lipidů a steroidů odehrávat jedině na rozhraní lipid : voda. Rychlost trávení závisí na velikosti tohoto rozhraní. Plocha kontaktu se zvětšuje peristaltickými pohyby a emulgačním účinkem žlučových kyselin. Současně s lipidy (TAG, fosfolipidy a sfingolipidy) a cholesterolem, které jsou obsaženy ve stravě, se do těla dostávají í v tucích rozpustné vitaminy Trávení lipidů a cholestrolu Trávení lipidů začíná už v samotné dutině ústní. Již ve slinách je přítomna lingvální lipáza, u člověka má však malý význam a uplatňuje se spolu s žaludeční lipázou v žaludku. Předpokládá se, že tyto lipázy se příliš podstatně nepodílí na odštěpování řetězců mastných kyselin s krátkým a středně dlouhým řetězcem a také nenasycených mastných kyselin. V žaludku dospělých lidí se tuky do určité míry emulgují peristaltickými kontrakcemi. Předpokladem je, že vetší podíl na štěpení tuků by tyto lipázy mohly mít u lidí trpících nedostatečnou sekrecí pankreatické šťávy. Hlavní část hydrolýzy lipidů a esterů cholesterolu se odehrává v duodenu a jejunu působením pankreatické šťávy s jejími lipolytickými enzymy. Jsou v ní: Pankreatická lipáza (α-lipáza, triacylglycerollipáza, glycerolesterhydroláza), která je málo specifická, odštěpuje mastné kyseliny z TAG především z poloh sn-1 a sn-3; tím za sebou zanechává 2-monacylglyceroly (dále jen 2-MAG), působení na polohu sn-2 je slabé. Tato lipáza vyžaduje k působení kolipázu pocházející z pankreatu. Kolipáza usnadňuje lipáze přístup k tukové kapénce. Dalším lipolytickým enzymem je cholesterolesteráza (cholesterolesterhydroláza), schopná odštěpit mastnou kyselinu z esterifikovaného cholesterolu. Má dost práce, neboť v potravě převažují estery cholesterolu, zatímco cholesterolu volného je méně. 19

20 Cholesterolesteráza rovněž napadá monoacylglyceroly, protože i ty jsou v podstatě monoestery. Fosfolipidy mají na starosti fosfolipázy: A 2 odstraňuje acyl z polohy 2 a A 1 atakuje polohu 1 a 3. K tomu aby se lipolytické enzymy v GIT mohli zcela uplatnit, je nutná přítomnost žlučových kyselin (solí nebo konjugátů). Žlučové kyseliny jsou povrchově aktivní látky s emulgačním účinkem. Emulgací TAG a dalších lipidů vznikají kapénky o průměru kolem 1 µm, které mají v celkovém součtu velmi značný povrch a umožňují tak lipolytickému enzymu přístup k většímu počtu lipidových molekul. Žlučové kyseliny mají i další funkci, aktivaci enzymů - aktivují lipázu z neúčinné prolipázy i cholesterolesterázu. Přítomnost žlučových kyselin ve střevě není absolutní podmínkou trávení lipidů. I když je přívod žluči do střev úplně zastaven (kamenem nebo nádorem), emulgace a tudíž i trávení se úplně nezablokují; jako alternativní emulgátory se uplatní soli volných mastných kyselin (rozpustná mýdla), monoacylglyceroly a fosfatidylcholiny. Ovšem navzdory tomu je trávení tuků velmi značně omezeno. Vyměšuje se objemná stolice na pohled mastná a světle zbarvená (acholická). Nadbytek tuků ve stolici se nazývá steatorea. Žlučové kyseliny mají úlohu nejen při trávení, ale rovněž při absorpci (viz dále) Vstřebávání lipidů a cholesterolu Natrávená směs monoacylglycerolů, neesterifikovaných čili volných mastných kyselin (NEMK, NEFA), cholesterolu, částečně odbouraných fosfolipidů, malého podílu vitaminů rozpustných v tucích a lipofilních barviv (β-karoten), vytvoří ve střevě (hlavně v jejunu - lačníku) spolu se žlučovými kyselinami směsnou micelu o průměru 3-10 µm (obr. 6). Žlučové kyseliny na povrchu micely se k vodnímu prostředí obracejí hydrofilními skupinami. Uvnitř micely jsou také molekuly cholesterolu a části fosfolipidů. Směsné micely se při transportu střevem dostanou do styku s kartáčovým lemem buněk střevní sliznice v prohlubních mezi mikroklky. V tomto okamžiku se micela rozpadá a její složky se pasivně transportují přes fosfolipidovou dvojvrstvu membrány enterocytu. Výjimku tvoří žlučové kyseliny, které se absorbují až ve vzdálenějších úsecích střev. Celkem rychle prostupují do buňky monoacylglyceroly, hlavní komponenta micely; příčina rychlosti je v tom, že jejich koncentrace v enterocytu prudce klesá následkem reesterifikace, jak bude vysvětleno dále. U tohoto přenosu přes membrány nebyly zjištěny žádné přenosové proteiny. Na tomto místě si povšimněme rozdílů ve způsobu střevní absorpce lipidů ve srovnání se vstřebáváním ostatních živin. Peptidy a sacharidy se ve střevě absorbují většinou aktivně 20

21 a kromě toho musí být zcela (nebo téměř úplně) hydrolyzovány, což u lipidů není nutné - absorbují se i částečně natrávené lipidy, nebo v malé míře dokonce celé neporušené molekuly TAG. Obr. 6: Směsná micela s částečně až úplně hydrolyzovanými TAG, obalená vrstvou žlučových kyselin; šipky vyznačují absorpci složek do enterocytu a pak do mikroklku - není dokreslen velmi měnlivý podíl cholesterolu a zbytků fosfolipidů (49) Produktem trávení lipidů obsahujících glycerol (TAG, glycerofosfolipidy) je i tento ve vodě rozpustný alkohol. Glycerol stejně jako mastné kyseliny s krátkým a středně dlouhým řetězcem (do 10-12C) prostupuje membránou snadno. Glycerol a kratší mastné kyseliny se cestou véna portae transportují do jater a nestávají se součástí chylomikronů vyplavovaných do lymfatických cest, jak je to obvyklé u mastných kyselin s dlouhým řetězcem. Po absorbování do enterocytu, se vyšší mastné kyseliny ihned reesterifikují a po vazbě na apoproteiny (viz kap ) se v podobě chylomikronů transportují do ductus thoracicus. Už bylo zmíněno, že žlučové kyseliny se současně s rozpadem micely neabsorbují, putují dále do terminálního ilea a teprve tam se vstřebávají do krve, a to prostou difúzí nebo kotransportem s Na +. Absorpce v ileu je tedy počátkem enterohepatálního oběhu žlučových kyselin Osud lipidů a cholesterolu v enterocytu Jak bylo již zmíněno, absorbované vyšší mastné kyseliny ihned po průchodu membránou enterocytu podlehnou reesterifikaci, částečně za pomoci absorbovaného glycerolu. Dochází tedy k opačné reakci, která mohla proběhnout třeba jen o několik mikrometrů směrem do střeva. Absorbované složky lipidů (až na hydrofilní glycerol) se v enterocytu dostávají do prostředí pro ně nepřátelského", tj. do vodního prostředí. Pro putování naskrz cytosolem 21

22 (před samotnou reesterifikací) se musí vyšší mastná kyselina navázat na malou bílkovinu označenou FABP (fatty acid bindingprotein, Z-protein). Tento protein má v buňce úlohu obdobnou, jakou zastává albumin v krvi (transport mastných kyselin). Podrobný chemismus zpětných syntéz na tomto místě nebudu popisovat. Je totožný se syntézou triacylglycerolů ze složek, i se syntézou fosfolipidů - detailně je tato syntéza popsána v Harperově biochemii (64). Hlavním produktem reesterifikace je triacylglycerol (TAG). Východiskem pro tvorbu je 2-monoacylglycerol (2-MAG), k němuž se připojí dva acyl-coa. V menší míře může být východiskem NEMK spolu s glycerolem. Obě složky se musí aktivovat (thiokinázou nebo glycerolkinázou). Acyl-CoA se tvoří jen z řetězců mastných kyselin delších než 12C, kratší řetězce esterifikaci nepodléhají a transportují se krví přímo do jater: Obr. 7: Reesterifikace TAG v enterocytu (49) Mastné kyseliny mohou být též využity na reesterifikaci fosfolipidů a cholesterolu (enzym acyl-coa-cholesterolacyltransferáza). Rychlost absorpce lipidů závisí i na bodu tání požitých přirozených tuků. Snadněji se tráví a absorbují tuky s nízkým bodem tání, zvláště pokud by byly za pokojové teploty kapalné Lipoproteiny - transportní formy lipidů a cholesterolu Jak bylo popsáno výše, v enterocytu se z požitých lipidů potravy opět resyntetizovaly TAG a estery cholesterolu, zcela hydrofobní částice, ale i amfifilní fosfolipidy. Tyto částice se nahromadily v cisternách hladkého endoplazmatického retikula. Tady však syntetické procesy v enterocytu nekončí, je třeba zajistit transport výše uvedených látek v hydrofilním prostředí krevní plazmy. Pro tento účel se molekuly lipidů asociují s molekulami bílkovin 22

23 a vytvářejí tak větší transportní částice chylomikrony. V nepatrné míře se zde vytvářejí i lipoproteiny velmi nízké hustoty - VLDL. Syntéza lipoproteinových částic neprobihá výhradně jen v enterocytu, ale také v hepatocytech; zde se vytvářejí již zmíněné VLDL, ale také lipoproteiny s vysokou hustotou - HDL. K syntéze každého chylomikronu i jiných druhů lipoproteinů se v buňce (nejenom střevní) vytvářejí příslušné apoproteiny (ve starší literatuře nazývané apolipoproteiny); označují se velkými písmeny - A, B, C, D, E a k rozlišení se přidávají buď indexy apob 100 nebo římské číslice - apoc-ii. Pro různé typy lipoproteinů jsou odlišné. Jedna lipoproteinová částice většinou obsahuje několik druhů apoproteinů. Apoproteiny nejen charakterizují určitou třídu lipoproteinů, ale podílejí se na jejich zpracování (např. na rozpoznání částice receptorem, na aktivaci enzymů). Procentuální zastoupení apoproteinů v částici je velmi rozdílné od 1 % v chylomikronech do 50 % v HDL. Apoproteiny jsou umístěny buď jen na povrchu částice (např. apoc), nebo jsou integrálního charakteru jako apob; mají α- helixovou strukturu. Velikostí se chylomikrony a jednotlivé třídy lipoproteinů podstatně liší. Velikost částic ukazuje obr. 8: Obr. 8: Relativní velikost chylomikronů a lipoproteinů v nm - průměrné hodnoty. V řadě od chylomikronů s průměrnou velikostí 500 nm klesají rozměry až na 10 nm u HDL. (49) Obecná struktura lipoproteinové částice je následující. Každá částice (včetně chylomikronů) má lipidové jádro z nepolárních triacylglycerolů a esterů cholesterolu, které je obklopeno amfifilním obalem z fosfolipidů a cholesterolu, s nimiž interagují polypeptidové řetězce. Strukturu lipoproteinové částice ukazuje obr. 9: 23

24 Obr. 9: Obecná struktura lipoproteinových částic - černé kuličky značí hydrofilní konce molekul fosfolipidů a esterů cholesterolu (49) Třídy lipoproteinů Lipoproteiny se dělí do několika tříd. Hustota částic je různá - čím vyšší je podíl lipidů, tím je nižší, a naopak. V krevní plazmě se nacházejí tyto třídy lipoproteinů: Chylomikrony - typickým apoproteinem nascentních (nově vzniklých) chylomikronů je B 48, dále apoprotein E a C-I až C-III; Lipoproteiny s velmi nízkou hustotou, VLDL (angl. very low density lipoproteins) - typickým apoproteinem nascentních VLDL je B 100, dále apoprotein E a C-I až C-III; Lipoproteiny se střední hustotou, IDL (angl. intermediary density lipoproteins) - lipoproteiny s pohyblivostí β -globulinů; Lipoproteiny s nízkou hustotou, LDL (angl. low density lipoproteins) - typickým apoproteinem je B 100 ; Lipoproteiny s vysokou hustotou, HDL (angl. high density lipoproteins) - typickým apoproteinem je A-I a II, dále C-I až C-III, D a E. Tab. 6: Procentuální zastoupení jednotlivých komponent a místo vzniku lipoproteinů; převládající či charakteristická složka je vyznačena tučně. (49) 24

25 Funkce chylomikronů V enterocytu se ze vstřebaných lipidů (hlavně TAG) a cholesterolu vytvářejí velké částice - nascentní (nově secernované) chylomikrony, jejichž charakteristickým integrálním apoproteinem je apob 48. Součástí v krvi kolujících chylomikronů jsou však i povrchové apoc-i až C-III a apoe, které se na ně dostaly přenosem z HDL. Tyto apoproteiny si totiž různé typy lipoproteinových čátic volně předávají. Apoproteinů je v chylomikronech málo, takže nestačí pokrýt celý povrch částice. Na zbylých místech se směrem do vodné fáze orientují polární konce fosfolipidů. Apoprotein C-II je nezbytný pro aktivaci lipoproteinové lipázy a apoprotein E je nutný pro rozpoznání částice na receptorech v játrech. Základní funkcí chylomikronů je udržet potravou přijaté a absorbované TAG, další lipidy a cholesterol ve vodním roztoku (v krvi) a transponovat je po těle. Po požití tučného jídla se chylomikrony dostávají exocytózou do střevní lymfy a čirá lymfa se mění na zakalený chylus. Přes ductus thoracicus se chylus spojuje s krevním oběhem. Krevní plazma, zakalená po tučném jídle, se pozvolna začíná vyčeřovat enzymovým odbouráváním chylomikronů. Asi 6 hodin i po vydatném konzumu tuků je již hladina v krvi stejná jako nalačno a plazma je opět čirá. Chylomikrony se zachycují na vazebná místa endotelu kapilár (hlavně kosterního svalu a tukové tkáně). Rozhodující význam pro vyčeření plazmy má lipoproteinová lipáza (LPL; dříve zvaná vyčeřovací faktor, clearing factor) lokalizovaná v membránách kapilárních endotelií. Lze ji nalézt také v membránách hepatocytů, enzym lokalizován na tomto místě však nenapadá chylomikrony. Lipoproteinová lipáza potřebuje pro zvýšení své aktivity apoprotein C-II, který je přítomen na povrchu chylomikronů. Lipoproteinová lipáza odštěpuje z chylomikronových triacylglycerolů NEMK, ale vyvolá i odštěpování mastných kyselin z fosfolipidů. NEMK se okamžitě vážou na albuminy a tak se transportují krví k tkáním. Degradační činností se chylomikrony zmenšují, vytvářejí se z nich chylomikronové zbytky (zbytkové chylomikrony, remnants), obohacené estery cholesterolu; ještě si podržují všechny apoproteiny. Chylomikronové zbytky se od endotelu kapilár oddělují a vracejí se do krevního řečiště. Z jejich povrchu se uvolní apoc (přejde na HDL), zbytek je pak rozpoznán receptory pro chylomikronové zbytky (apoe) v játrech a v nich degradován. 25

26 Na schématu je zobrazen osud lipidů potravy: Obr. 10: Osud lipidů v organismu (49) Játra tedy mají význam pouze pro zpracování zbytků, rozpad nativních chylomikronů je uskutečňován extrahepatálně. Hlavní funkcí chylomikronů je dopravit mastné kyseliny z triacylglycerolů potravy do tkání - především svalové a tukové - a cholesterol potravy do jater. V malé míře se v enterocytu syntetizují VLDL. Jejich metabolismus je analogický s metabolismem chylomikronů, vzniklé zbytky se také vychytávají receptory v játrech Metabolismus ostatních lipoproteinů V organismu se transportují i lipidy a cholesterol, které se vytvořily zejména v játrech. Pro transport těchto látek se vytvářejí další lipoproteinové částice - VLDL, IDL, LDL a HDL Lipoproteiny s velmi nízkou hustotou VLDL, střední hustotou IDL a nízkou hustotou LDL Například při stravě bohaté na tuky se do jater dostává hodně chylomikronových zbytků, které ještě obsahují TAG. V hepatocytech se zbytky odbourávají, znovu se resyntetizují TAG a játra se jich zbavují tvorbou lipoproteinů s velmi nízkou hustotou - VLDL, které se uvolňují do cirkulace. Jejich odbourávání je analogické odbourávání chylomikronů. Na svém povrchu mají také apoc-ii, jenž aktivuje lipoproteinovou lipázu. TAG ve VLDL jsou štěpeny, částice se zmenšuje, a vznikají lipoproteiny se střední hustotou - IDL. Ty postupně předávají apoproteiny (C) a cholesterol HDL částicím, 26

27 od nich si odeberou esterifikovaný cholesterol. Část IDL se vychytává v játrech a na jejich odbourání se podílí jaterní lipáza, další část se přeměňuje na LDL částice. Vysledným produktem štěpení a přeměny VLDL a IDL jsou tedy lipoproteiny s nízkou hustotou - LDL, ty obsahují apoprotein B 100 a malé množství apoe. Jsou obohaceny o estery cholesterolu, které získaly od HDL a vychytávají se na LDL-receptorech v játrech i jiných tkáních. Jsou hlavním dodavatelem cholesterolu do periferních tkání, v některých případech v takové míře, která ohrožuje organismus na životě. Někdy jsou proto nazývány jako zlé lipoproteiny nebo zlý cholesterol. Kromě IDL jsou LDL jediné částice, které vznikají v cirkulaci. Osud jaterních VLDL a jejích přeměnu na další třídy lipoproteinů znázorňuje schéma: Obr. 11: Přeměna VLDL na alší třídy lipoproteinů (49) Lipoproteiny s vysokou hustotou - HDL Lipoproteiny s vysokou hustotou (HDL) vznikající v játrech a v enterocytech jsou diskovité (diskoidní), obsahují fosfolipidovou dvojvrstvu a volný cholesterol a jsou označovány jako nascentní". Liší se obsahem apoproteinů; v obou je apoa, jaterní pak mají navíc apoc a E. HDL z enterocytů si je však v cirkulaci rychle doplní. Nascentní HDL interagují s dalším lipolytickým enzymem - lecithin-cholesterolacyltransferasou běžně zkracovanou LCAT. Je zodpovědná za esteriflkaci cholesterolu; přenáší mastnou kyselinu obvykle z pozice 2 lecithinu (fosfatidylchotinu) na OH-skupinu cholesterolu. Důležitá je přítomnost apoa-i na povrchu HDL, která enzym aktivuje. 27

28 Obr. 12: Metabolismus HDL - CETP bílkoviny přenášející estery cholesterolu, CH cholesterol, ECH estery cholesterolu, FL fosfolipidy (49) V diskoidním HDL se vytváří z esterů hydrofobní jádro, částice se postupně přeměňuje na tzv. HDL 3. Tato částice je zdrojem apoc a E pro chylomikrony a VLDL, ale také předává estery cholesterolu do chylomikronů, VLDL a LDL výměnou za TAG a volný cholesterol. Dále HDL 3 přechází v HDL 2. Tyto částice se vychytají na receptorech v játrech. Předpokládá se, že by část mohla být atakována heparinem uvolnitelnou jaterní lipasou, která odbourá TAG a částice se dostane zpět do cirkulace jako HDL 3. HDL jsou jediné částice, které jsou schopny efektivně odstraňovat cholesterol ze subendoteliálních prostorů v cévách; proto je HDL označován jako hodný" lipoprotein ( hodný cholesterol) Stručná charakteristika lipoproteinů Chylomikrony jsou částice transportující TAG přijaté potravou ke tkáním, VLDL zajišťují přesun TAG syntetizovaných v játrech do extrahepatálních tkání, LDL jsou dodavatelem cholesterolu periferním tkáním a konečně HDL slouží jako zdroj apoe a C a jsou zodpovědné za zpětný transport cholesterolu ze tkání do jater. 28

29 Obr. 13: Vztahy mezi lipoproteiny (49) Funkce lipoproteinů v transportu cholesterolu Transport cholesterolu do tkání V transportu cholesterolu mezi tkáněmi se uplatňují částice LDL a HDL. Všechny tkáně těla cholesterol potřebují, a je jedno zda se jedná o molekuly přijaté potravou, nebo v těle syntetizované. Buňkám je dodává LDL. Aby se LDL do buněk dostaly, musí být zachyceny speciálními LDL-receptory (též B/E-receptory), transmembránovými glykoproteiny na povrchu buněk, které se syntetizovaly na endoplazmatickém retikulu a přesunuly se na povrch buňky (obr. 14). Tyto receptory se sdružují do opláštěných jamek a rozpoznávají ty lipoproteiny, které obsahují apoe a apob 100, což jsou LDL. Jamky se vchlipují dovnitř buňky a tím vznikají opláštěné váčky. Ty se spojují uvnitř buňky s lyzosomy. Pochod je nazýván receptorová endocytóza; není omezena na LDL-receptory, tímto způsobem také játra přijímají chylomikronové zbytky. Uvolněné estery cholesterolu jsou pak lyzosomální lipasou hydrolyzovány a uvolňuje se cholesterol, který se může následně zabudovat do membrán. Část cholesterolu se v buňce znovu esterifikuje a ukládá se do zásoby; aktérem je acyl-coacholesterolacyltransferasa (ACAT). Lyzosomální degradací LDL se uvolňují také aminokyseliny. 29

30 Obr. 14: Přijetí LDL na LDL receptorech buňky; ER endoplazmatické retikulum, MK mastné kyseliny, AK - aminokyseliny, CH cholesterol (49) Tímto způsobem, se všechny tkáně obohacují o cholesterol. Za určitých okolností je toto obohacování pro tkáň škodlivé u velkých cév může vést až ke vzniku aterosklerózy; proto jsou LDL nazývány jako zlé". U zdravých lidí se značně nadnormálním příjmem cholesterolu potravou se játra brání dalšímu přísunu. Rychlost nové produkce LDL-receptorů se snižuje. Mluvíme o down regulaci" - vysoká hladina cholesterolu potlačí expresi genu pro LDL-receptor. To má za následek, že periferní tkáně mají k dispozici více LDL. Buňky periferních tkání však neumějí zpracovat cholesterol jinak než vytvořením esterů cholesterolu a jejich hromaděním v buňkách Přesun cholesterolu z tkání do jater Dále se budeme zabývat transportem cholesterolu z buněk tkání do jater. Tento transport zajišťují hodné lipoproteiny - HDL. Játra jsou jediným orgánem, který má dostatečnou kapacitu k příjímání velkého množství cholesterolu, přetvářejí ho (na žlučové kyseliny) či vylučují žlučí v nezměněné podobě: HDL sbírá cholesterol a ukládá jej do jater. HDL odebírá cholesterol hlavně z buněk endotelu a intimy cév. Zvlášť výkoné jsou nascentní HDL a HDL 3 ; prostřednictvím LCAT se v nich vytvářejí estery cholesterolu. Volný cholesterol z povrchových membrán buněk cév se dostává do částice po koncentračním spádu. HDL 3 se tímto mechanismem zbaví části esterů cholesterolu výměnou za TAG a poté se HDL 3 vychytají na HDL-receptorech v játrech anebo se pomocí jaterni lipázy změní na HDL 2. 30

31 Zpětný odsun cholesterolu z buňky do jater poté, co se buňka dostatečně obohatila cholesterolem z LDL, zjednodušeně ukazuje následující schéma: Obr. 15: Zpětný odsun cholesterolu z buňky do jater (49) Vznik patologických stavů na základě činnosti lipoproteinů Lipoproteiny jsou také někdy označovány jako aterogenní - LDL a antiaterogenní - HDL. Ateroskleróza je název pro chorobu s tvorbou ateromů (plátů v cévách), které jsou složeny hlavně z esterů cholesterolu; ateromy nejednou podléhají kalcifikaci. Zúžení tepny a její ztvrdnutí ( kornatění tepen") ji může se vzniku trombu náhle a zcela ucpat a vyvolat anoxii. Obyčejně jsou postiženy koronární tepny, a tak vzniká infarkt myokardu, který je nejčastější příčinou smrti v civilizovaných populacích. Tyto cévní poruchy se však mohou také objevit na mozkových cévách, na periferních tepnách dolních končetin, v sítnici, v ledvinách i jinde. Ateroskleróza u člověka a některých živočichů vzniká v souvislosti s vysokou hladinou cholesterolu v krevní plazmě, nejvíce s cholesterolem obsaženým v LDL Aterogenní efekt LDL Proaterogenní efekt LDL je nesporný. Akceptorem LDL v periferních tkáních v podmínkách přetrvávající vysoké hladiny LDL jsou speciální receptory na makrofázích (scavengerové receptory). Tyto receptory jsou především specificky zaměřené na oxidované LDL, ale akceptují i acetylované či glykované formy. Po průniku LDL do cévní stěny endotelie, napomáhají oxidaci makrofágy, ale kromě nich i buňky hladké svaloviny vzniká ox-ldl. Jedná se o tzv. lipoperoxidaci - oxidaci nenasycených mastných kyselin. Jako produkt oxidace vzniká malon-dialdehyd OHC-CH 2 -CHO, který modifikuje proteiny (B 100 ). Mění se tak biologické vlastnosti, výrazně 31

32 stoupá afinita ke scavengerovým receptorům na makrofázích. Důsledkem opakovaného zachycování ox-ldl je přeměna makrofágů na pěnové buňky. Ty jsou přeplněné uskladněnými estery cholesterolu, nejsou již schopny opustit cévní stěnu a vycestovat do krevního řečiště. Předpokládá se, že právě ox-ldl přispívají ke vzniku nestabilního ateromatózního plátu (ateromu). K zamezení lipoperoxidace lze využívat příznivý účinek antioxidantů - tokoferolu, karotenů a vitaminu A, vitaminu Q, vitaminu C, anthokyanů a bioflavonoidů. Jednoznačně byl prokázán prooxidační účinek cigaretového kouře spolu se sníženou antioxidační kapacitou krevního séra, čímž je rozvoj aterosklerózy podporován. Urychlujícími faktory jsou též homocystein a železo. Předpokládá se, že rozvoj aterosklerózy bude do značné míry záviset na porušení rovnováhy mezi oxidačními a antioxidačními faktory Antiaterogenní efekt HDL Antiaterogenní efekt HDL je výsledkem jejich schopnosti odebírat cholesterol tkáním, odvádět ho do jater, které dokáží přebytek cholesterolu do určité míry zpracovávat. Hladina HDL vyšší než 1,6 mmol/l je považována za protektivní faktor. Vyšší hladiny se pozorují po konzumaci alkoholu (ne v nadměrné míře, to může naopak vést k poškození jater!), lecithinů a polynenasycených kyselin. Také estrogeny mají podíl na zvýšení HDL, a proto jsou ženy lépe chráněny před infarktem myokardu než muži. Ovšem trans-monoenové kyseliny, které vznikají při částečné hydrogenaci olejů (výroba pokrmových tuků), mají prooxidační charakter Ovlivnění hladiny lipoproteinů s cílem zlepšení zdravotního stavu Prevenci vysoké hladiny nežádoucích lipoproteinů je především úprava diety (snížený příjem tuků a cholesterolu obecně (snížit příjem vaječných žloutků, másla, vepřového a hovězího masa). Když tuky, tak ve formě olejů s polynenasycenými mastnými kyselinami (ω-3 mastné kyseliny), např. z mořských ryb nebo rostlinných zdrojů. U obézních jedinců je třeba snížit také celkový příjem potravy. Doporučuje se vysoký příjem vlákniny. Dále je potřeba zvýšit fyzickou aktivitu, kuřáci by měli omezit kouření. V závažných případech lze využít i možnosti farmakoterapeutické. 32

33 3.8.4 Zásobní tuk a celkový metabolismus lipidů a lipoproteinů Syntéza a odbourávání lipidů - hlavně triacylglycerolů - jsou pochody, které probíhají téměř v celém organismu. Orgány a tkáně těla tvoří vzájemně propojenou síť spojenou krevním oběhem. Ovšem TAG se nejvíce vyskytují v tukové tkáni. Proto se jí budeme v následujících řádcích nejvíce zabývat. Jako podstatná zásoba se v těle savců ukládají pouze triacylglyceroly. A z nich se z vysokého procenta hradí celková potřeba energie. Zásoby se tvoří především v adipocytech buňky tukové tkáně. V těchto buňkách zaujímají lipidy až 90% objemu, téměř výhradně jsou to TAG. Celkové množství tělesného tuku je ovlivněno stavem výživy (obezita X hubenost). Metabolismus tukové tkáně je velice živý, a to i v případě, kdy celkové množství zásobního tuku zůstává konstantní. Jestliže se výrazně změní složení požitých tuků, jimiž jsou dlouhodobě krmena zvířata, změní se i kvalita jejich tělesného tuku; to se zejména projeví ve změně stupně nenasycenosti, a tím i fluidity membránových mastných kyselin. Syntetické pochody v adipocytu zahrnují tvorbu nových řetězců mastných kyselin a syntézu TAG; k tomu potřebný glycerolfosfát dodává glukosa. Mastné kyseliny potřebné pro syntézu TAG získává adipocyt z krve po uvolnění z chylomikronů a VLDL, jež byly rozštěpeny v cévním řečišti lipoproteinovou lipázou (LPL). 33

34 4 SPECIÁLNÍ ČÁST 4.1 Vliv pozice nasycených MK v TAG na metabolismus lipidů Nasycené MK, které se nalézají v TAG na pozici sn-1 nebo sn-3 mohou vykazovat rozdílný metabolismus. Je to dáno jejich sníženým vstřebáváním. To znamená, že jedlé tuky, obsahující nasycené MK kyseliny především na pozici sn-1 nebo sn-3 (např. kakaové máslo, kokosový olej, palmový olej), mohou mít velmi odlišný metabolismus než ty tuky, ve kterých se nasycené MK nacházejí primárně na pozici sn-2 (mléčný tuk, vepřové sádlo). Rozdíly v uspořádaní MK by se proto měly brát v úvahu při plánování studií, zaměřených na lipidy v diete, a stejně tak i při samotných interpretacích těchto studií. Tento fakt by se měl samozřejmě brát v úvahu i při výrobě v tuků. (10) Na téma vlivu pozice MK v TAG bylo již provedeno několik studií, převážně se jednalo o experimenty na pokusných zvířatech. Například studie, které se zaměřovaly na nasycené MK zahrnovaly použití tropických olejů, kakaového másla, mléčného tuku, hovězího loje, vepřového sádla nebo hydrogenovaných rostlinných olejů. Interpretace závěrů u těchto studií může být obtížná, neboť přestože poměr obsažených nasycených a nenanasycených MK může být stejný u rozdílných druhů tuků, uspořádání a typ MK může být podstatně rozdílné. (57) Ačkoliv kakaové máslo a mléčný tuk obsahují podobné hladiny nasycených MK, u kakaového másla je to především stearová (55 %) a palmitová MK (42,5 %). Mléčný tuk naproti tomu osahuje širokou škálu MK (stearová 19 %, palmitová 42 %, myristová 16% a MK se středně dlouhým a krátkým řetězcem, tzn. 12 a méně uhlíků 23 %). Dalším příkladem může být hovězí lůj a palmový olej. Oba tuky obsahují přibližně 51 % nasycených MK. Nicméně hovězí lůj obsahuje 38 % stearové a 50 % palmitové MK, palmový olej však pouhých 9 % stearové a 88 % palmitové MK. Současný rozšířený názor, že nasycené MK mají všechny stejný dopad na koncentraci lipidů a cholesterolu v těle, není zcela správný. Nejvíce je to znát na příkladu stearové MK. Ta se chová odlišně, než ostatní nasycené MK, nezvyšuje totiž sérové koncentrace LDL cholesterolu. Nepřítomnost aterogenního potenciálu u stearové MK byla přičtena na vrub její rychlé přeměně v játrech na olejovou MK (20), rozdílnému vlivu na aktivitu LDL receptorů (88) a nížší vstřebatelnosti ve střevě, zvlaště pokud se v TAG nachází na pozici sn-1 či sn-3. (38, 5) 34

35 Stereospecifická pozice MK je z hlediska výživy důležitá především kvůli způsobu, jakým jsou TAG v těle tráveny. Krátké a středně dlouhé nasycené MK přecházejí hned po vstřebání do krevního řečiště, zde se váží na albumin a jsou dále transportovány do jater. (69) Stereospecifická pozice nasycených MK s dlouhým řetězcem může ovlivnit jejich další metabolický osud. Volná palmitová a stearová MK mají nízké koeficienty vstřebatelnosti a to díky jejich bodu tání, který je vyšší než je teplota těla a díky jejich schopnosti tvořit vápená mýdla. (79) Proto tuky, které mají nasycené MK s dlouhým řetězcem na pozici sn-1 a sn-3, mohou mít jiný metabolismus než tuky obsahující stearovou a palmitovou MK na pozici sn-2. Například palmitová MK se v mléčném tuku a vepřovém sádle nachází na pozici sn-2, ale u rostlinných tuků a tropických olejů se nachází převážně na pozicich sn-1 a sn-3. Olejová MK v kakaovém másle je lokalizována převážně na pozici sn-2. Ve vepřovém sádle je pak nejvice přítomna na pozicich sn-1 a sn-3. U ostatních tuků (např. u olivého a arašídového oleje) je zastoupena na všech třech pozicích v TAG. Mateřské mléko obsahuje přibližně 68 % palmitivé MK na pozici sn-2, zatímco kravské mléko pouze 43 %. (5) Rozdíly ve stereospecifické struktuře TAG mezi mateřským a kravským mlékem v případě výživy kojenců, vedly k nižší míře vstřebatelnosti MK z kravského mléka ve srovnání s mateřským. (83) Tropické oleje mají jen malou část palmitové MK lokalizovanou na pozici sn-2. Lien a kol. uvedli, že změnou stereospecifické kompozice TAG byla zvýšena absorpce MK. Krysám bylo podáváno krmivo obsahující směs kokosového oleje a palmového oleinu v původní formě a dále i v interestrifikované formě (v poměru 25:75). U původních tuků se palmitová MK vyskytovala na pozicích sn-1 a sn-3 v 93 %. U interesterifikované směsi pak pouze z 65 %). Bylo zjištěno, že interestrifikace významně snížila fekální exkreci nasycených MK. Předpokládá se tedy, že zvýšené množství palmitové MK na pozici sn-2 u intersterifikovaných tuků zvýšilo absorpci této MK. (50) V tomto světle se jeví interesterifikace z hlediska příjmu nasycených MK jako nevhodná. Renaud a kol. také shledali, že stereospecifická struktura TAG má důležitý biologický význam. Ve své studii podávali krysám krmivo obsahující buď palmový olej (58 % palmitové MK na pozici sn-1 a sn-3), vepřové sádlo (65 % palmitové MK na pozici sn-2) 35