ИСТИНА

Формой запасания липидов в живой клетке служат триглицериды – сложные эфиры трехатомного спирта глицерола и жирных кислот. Триглицериды накапливаются в цитозоле клеток в форме липидных капель (дроплетов, далее – LD) – структур, сходных с мицеллами: монослой фосфолипидов, обращенных заряженными участками к цитоплазме, окружает ядро, состоящее из нейтральных жиров. Поверхность капель инкрустирована различными белками, принимающими участие в жировом обмене. Данные многочисленных исследований свидетельствуют, что липидные капли – не просто депо, но полноценные органеллы клетки, регулирующие метаболизм жиров в ней. В строении и расположении липидных капель в клетках разных типов наблюдаются определенные закономерности. Так, клетки белого жира (адипоциты), чья основная функция – запасающая, характеризуются гигантскими монокаплями, заполняющими до 80% объема клетки. Бежевый жир, совмещающий запасающие функции с теплопродукцией, формирует несколько достаточно крупных отдельных капель на клетку. Бурый жир (основная функция – теплопродукция) и мышцы (основная функция – выполнение механической работы) характеризуются россыпью мелких капелек, ассоциированных с митохондриями. Различия в строении капель обуславливаются разностью функций тканей; патологические изменения тканей сопровождаются нарушением структуры капель. Так, инсулинорезистентность, которую демонстрируют адипоциты при диабете 2 типа, неизменно сопровождается увеличением размеров липидных капель. Поскольку функциональные нарушения ткани и динамика капель в ней взаимосвязаны, она может служить прогностическим признаком определенных метаболических нарушений. Таким образом, очевидно, что различная геометрическая структура ансамблей LD определяет различную биохимическую кинетику и метаболический результат функционирования липидных депо. Мы попытаемся установить эту связь явно. Целью данной работы является указать на существенное влияние стерических и топологических характеристик (геометрии ансамблей LD в эукариотической клетке) на их динамику. На практике исследование липидного обмена основывается на серии последовательных микроскопических наблюдений за поведением LD в клетках, в результате чего дается примерная оценка (как правило, качественная) потоков основных реагентов, ответственных за динамику липидных структур. В настоящей работе мы рассматриваем прямую задачу: имея оценку величины потоков вещества в различные моменты времени, исследуем динамику ансамбля LD: где — величина, выражающая количество накопленного запаса липидов, а , — входящий и исходящий потоки соответственно. Понятно, что накопленная величина может быть связана с суммарным объемом липидов, а величины потоков через мембраны могут быть связаны с их площадями и конфигурацией, а также обстоятельствами, определяемыми биохимическими факторами, в частности, активностью ферментов. В работе указана (или установлена) связь между интегрально-геометрическими характеристиками ансамблей LD при различных условиях на входящие и исходящие потоки липидов. Для ряда простых случаев выведены конкретные дифференциальные уравнения, описывающие динамику процесса. Таким образом, динамика ансамблей LD может быть описана системой дифференциальных уравнений, отражающих как биохимическую динамику, так и динамику их интегральной геометрии, что позволяет также поставить обратную задачу по оценке потоков липидов из последовательного набора сведений о геометрии ансамблей липидных дроплетов.