Важнейшей функцией печени является удаление из окружающей среды свободных жирных кислот. Существует корреляция между функциональной полноценностью изолированных гепатоцитов и способностью утилизировать жирные кислоты из инкубационной среды. В клетках с поврежденными плазматическими мембранами синтез триглицеридов из свободных жирных кислот подавлен. Гепатоциты, не окрашиваемые трипановым синим, активно утилизировали экзогенные жирные кислоты с длинной алифатической цепью из связанной с альбумином формы. Такие клетки эстерифицировали жирные кислоты до диглицеридов, триглицеридов, фосфолипидов, а также окисляли их до СО2 и кетоновых тел.
В изолированных интактных гепатоцитах сохраняются в основном пути утилизации жирных кислот, которые свойственны печени in vivo.
Свободные жирные кислоты постоянно освобождаются в цитоплазму клеток печени благодаря действию фосфолипаз на фосфолипиды мембран и липаз на цитоплазматические запасы триглицеридов. При этом свободные жирные кислоты из эндогенных и экзогенных источников образуют общий цитоплазматический пул. Жирные кислоты из общего внутриклеточного пула могут метаболизироваться по пути эстерификации или образования ацилкарнитина для последующего транспорта внутрь митохондрий и окисления или до СО2 в ЦТК, или до кетоновых тел.
Направление и интенсивность потоков могут зависеть от функционального состояния животного. Изменения в метаболизме жирных кислот в печени, вызванные 24-часовым голоданием крыс, сохраняются в процессе инкубации изолированных гепатоцитов. Так, клетки, полученные из печени сытых животных, окисляли меченый пальмитат до СО2 со средней скоростью 9,8 нмоль в мин-1 на г-1 влажного веса, а до кетоновых тел — со средней скоростью 40,4 нмоль в мин-1 на г-1. В голодном состоянии скорость была равна соответственно 9,7 и 92 нмоль в мин-1 на г-1 влажного веса. Доля пальмитата, эстерифицированного до триглицеридов, уменьшалась вдвое. Эти результаты полностью согласуются с данными, полученными на срезах печени, в которых после голодания животных окислительная активность заметно увеличивалась и соответственно уменьшалась эстерификация, хотя общая скорость утилизации пальмитата не изменялась.
Способность изолированных клеток печени утилизировать жирные кислоты и метаболизировать кетоновые тела со скоростями, близкими к перфузируемой печени, делает этот объект удобной и адекватной моделью для изучения регуляции кетогенеза.
На сегодняшний день нет единого мнения относительно механизмов регуляции образования кетоновых тел и в литературе обсуждаются в основном две концепции. Согласно первой, образование кетоновых тел определяется количеством ацетил-КоА в ткани и регулируется его доступностью для синтетических процессов. Вторая возможность регуляции предполагается через снижение доступности оксалоацетата из-за низкой скорости его образования или повышенной утилизации в результате интенсификации глюконеогенеза.
В регуляторные процессы окисления жирных кислот и кетогенеза в изолированных гепатоцитах вовлекается малонил-КоА. В клетках печени сытых животных малонил-КоА, синтезируемый в процессе метаболизма углеводов, уменьшал окисление жирных кислот за счет ингибирования синтеза ацилкарнитина карнитинацилтрансферазой. Это позволяет объяснить активацию окисления и эндогенных, и экзогенных жирных кислот гепатоцитами голодных крыс как результат не только перераспределения потоков между окислением и эстерификацией или недостатка энергетических субстратов нелипидного происхождения, но и истощения содержания малонил-КоА и увеличения концентрации карнитина.
При работе с изолированными клетками печени следует помнить, что выраженное истощение запасов углеводов, как это имеет месте после 48-часового голодания, приводит к значительному снижения содержания малонил-КоА и нарушению регуляции кетогенеза, если в среду инкубации не вводить субстраты углеводного обмена.
Берри с соавторами получили на изолированных гепатоцитах ряд экспериментальных фактов, которые позволили объяснить некоторые тонкости внутриклеточного превращения жирных кислот. Оказалось, что окисление ацетил-КоА до СО2 сопряжено с синтезом АТФ, а окисление жирных кислот до ацетил-КоА связано с обратным переносом электронов. Поэтому интенсивность образования ацетил-КоА из жирных кислот и кетогенез не зависят от величины фосфорилирующего потенциала клеток и могут обеспечивать механизмы быстрого устранения жирных кислот независимо от энергетических потребностей печени.
