Аннотация:Нарушение обмена липидов провоцирует развитие таких тяжелых
заболеваний, как атеросклероз, ожирение, сахарный диабет и многих других,
связанных с нарушением метаболизма. Одной из важных стратегий,
направленных на предотвращение этих заболеваний, является подбор
оптимального сочетания жиров, белков и углеводов, содержащихся в
поступающей в организм пище. Существуют различные диеты, позволяющие
снизить риск развития метаболических болезней. Такие диеты как правило
подбираются эмпирическим путем.
Активно развивающееся в последнее время математическое
моделирование нарушений метаболизма направлено как на составление
оптимально сбалансированных диет, адаптированных к особенностям
организма, так и на понимание механизмов регуляции метаболизма, выявление
узких мест в процессах образования и распада липидов в жировой ткани.
Модели липидного обмена, построенные одними авторами, часто
используются в качестве базовых для дальнейшего развития моделей в работах
других авторов. Так в работах [1, 2] были предложены модели адипоцитов, в
которых учитывались метаболические процессы, включающие транспорт
триглицеридов и глюкозы в клетку, последующее образование жирных кислот
и глицерола и ресинтез триглицеридов в клетке с образованием жирового депо.
В работе [3] описанные процессы были объединены и дополнены более
детальным описанием реакций глицерола, что позволило авторам объяснить
экспериментально наблюдаемую динамику метаболитов.
В данной работе метаболические пути, описанные в [3], были
дополнены важным метаболическим путем окисления жирных кислот до
низкомолекулярных соединений (бета-окислением), являющимся одним из
основных поставщиков энергии для организма. Модель была также дополнена
описанием регуляции процессов гормонами - инсулином и глюкагоном.
Модель представляет собой систему обыкновенных дифференциальных
уравнений, в которой скорости реакций описаны по типу уравнения
Михаэлиса-Ментен. Исследование модели показало, что в ней реализуется
положительная обратная связь, приводящая к возникновению
автоколебательного режима, играющего, по-видимому, значительную роль в
регуляции уровня жирных кислот в крови. С помощью модели были
сымитированы диеты с различным содержанием жиров и углеводов и
различным интервалом приема пищи для организма в норме и с нарушенным
метаболизмом. Результаты моделирования показали, что изменение интервала
между приемами пищи не влияет на уменьшение жирового депо, более того,
долгие периоды голодания могут приводить даже к накоплению жира при
возвращении к обычным интервалам приема пищи.
Список литературы:
1. Sips FLP, Nyman E, Adiels M, Hilbers PAJ, Strålfors P, van Riel NAW,
Cedersund Gunnar. Model-Based Quantification of the Systemic Interplay between
Glucose and Fatty Acids in the Postprandial state. PLoS ONE. 2015; 10(9).
2. Jelic K, Hallgreen CE, Colding-Jørgensen M. A Model of NEFA Dynamics
with Focus on the Postprandial state. Ann Biomed Eng. 2009; 37: 1897.
3. O’Donovan SD, Lenz M, Vink RG, Roumans NJT, de Kok TMCM, Mariman
ECM, et al. (2019) A computational model of postprandial adipose tissue lipid
metabolism derived using human arteriovenous stable isotope tracer data. PLoS
Comput Biol 15(10).