ДИПАЛМИТОИЛФОСФАТИДИЛХОЛИН: СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В дипалмитоилфосфатидилхолин, добре известни в литературата като лецитин или дипалмитоил DPL е съединение липид в природата, принадлежащ към групата на фосфолипиди, по-специално на семейството на глицерофосфолипиди и всички фосфатидилхолини.

Споменатият липид е основното повърхностно активно вещество на белодробното повърхностно активно вещество и в този орган се произвежда по същество от алвеоларни макрофаги от цитидин дифосфата или CDP-холиновия път.

Структура на Дипалмитоилфосфатидилхолин (Източник: Fvasconcellos чрез Wikimedia Commons)

Повърхностно активното вещество на белите дробове е сложна смес от липиди и протеини, която се намира в приблизително 10 до 15 милиграма на килограм телесно тегло при възрастни животни, а концентрацията му в бял дроб е еквивалентна на около 120 милиграма на милилитър.

Липидите, включително дипалмитоилфосфатидилхолин, други фосфолипиди и холестерол, представляват повече от 85% от теглото на белодробното ПАВ. Този важен фосфолипид (DPL) е отговорен за намаляването на повърхностното напрежение в алвеолите по време на изтичане.

Биосинтезата му може да се случи ново по CDP-фосфохолиновия път или чрез последователно метилиране на фосфатидилетаноламин (катализирано от фосфатидилетаноламин N-метилтрансфераза); или може да бъде синтезиран чрез база обмен на други фосфолипиди като фосфатидилсерин, фосфатидилинозитол, фосфатидилетаноламин или други.

структура

Структурата на дипалмитоилфосфатидилхолин, както показва името му, се състои от скелет, съставен от молекула на глицерол, към която две молекули на палмитиновата киселина се естерифицират при въглеродите в позиции 1 и 2 и холинова част, свързана с фосфат на въглерод в позиция С3 на същия скелет.

Тази структура, подобна на тази на всички липиди, се характеризира със своята амфипатична природа, която е свързана с наличието на хидрофилна полярна част, представена от холин, прикрепен към фосфатната група, и хидрофобна тополарна част, представена от двата естерифицирани алифатни вериги.

Хексадекановата киселина, палмитиновата киселина или палмитатът е наситена мастна киселина с дълги вериги (16 въглеродни атома) (само единични връзки въглерод-въглерод) и е една от най-разпространените мастни киселини в природата (животни, микроорганизми и особено в растенията).

Тъй като веригите на палмитиновата киселина са наситени, дипалмитоилфосфатидилхолинът или дипалмитоил лецитинът също е част от "ненаситените" лецитини, които могат да бъдат намерени в клетъчните мембрани.

Холинът, основен елемент в диетата на много животни, е вид четвъртична амониева сол, която е разтворима във вода и има нетен положителен заряд; това е катионна молекула, за която фосфатидилхолините са полярни липиди.

Характеристика

структурен

Подобно на останалите фосфатидилхолини, дипалмитоилфосфатидилхолинът е един от основните и най-обилни компоненти на липидните двуслойни, които съставят биологичните мембрани на всички живи същества.

Конформацията му позволява лесно да образува двуслойни, където хидрофобните опашки се „скриват“ от хидрофилната среда към централната област, а полярните глави са в пряк контакт с водата.

За всички фосфатидилхолини, като цяло, е възможно да се образува "ламеларна" фаза във водни дисперсии. Те са известни като липозоми, които представляват концентрични (сферични) липидни слоеве с вода, затворена между двуслойните.

В мембраните, богати на холестерол, този липид се свързва в съотношение от седем молекули дипалмитоил лецитин за всяка молекула на холестерола и неговата функция е да избягва контакт между две молекули на холестерола и да ги стабилизира в структурата на мембраната.

Пропускливостта на мембраните, богати на дипалмитоилфосфатидилхолин, се увеличава с температурата, което може да представлява метаболитно предимство за много клетки.

Като белодробно повърхностно активно вещество

Както бе споменато по-горе, дипалмитоилфосфатидилхолинът е от съществено значение за намаляване на повърхностното напрежение в белодробните алвеоли по време на изтичане.

Хидрофилната му част (холинът) е свързана с течната фаза на алвеолите, докато веригите на хидрофобната палмитинова киселина са в контакт с въздушната фаза.

Това "вещество" се произвежда и секретира от алвеоларни клетки от тип II в белите дробове (тип II пневмоцити) и от алвеоларни макрофаги, а неговите компоненти се синтезират и сглобяват в ендоплазмения ретикулум. След това се прехвърлят в комплекса Голджи и впоследствие образуват "ламелни" тела в цитозола.

Основната функция на белодробното повърхностно активно вещество и по този начин на дипалмитоилфосфатидилхолин, заедно с други свързани липиди и протеини, е да противодейства на алвеоларната експанзия по време на вдъхновението и да подпомага отдръпването й по време на издишване.

Също така допринася за поддържането на алвеоларната стабилност, както и за баланса на течностите и регулирането на капилярния поток към белите дробове.

Понастоящем не е точно известно дали производството на дипалмитоил лецитин от алвеоларни макрофаги е свързано с включването на този липид в белодробно повърхностно активно вещество или с неговата фагоцитна активност, въпреки че в това отношение има много изследвания.

Като наркотик

Някои респираторни стресови синдроми при новородени и възрастни се характеризират с намаляване на дипалмитоилфосфатидилхолин на границата въздух-тъкан. Поради тази причина има няколко доклада за изследвания, свързани с мъглявината с този липид, за да се възстановят връзките между налягане и обем в белите дробове.

В метаболизма

Продуктите на разграждането на дипалмитоилфосфатидилхолин са основни елементи за много метаболитни процеси:

- Двете вериги на палмитиновата киселина могат да бъдат използвани при β-окисляване на мастни киселини за получаване на големи количества енергия или за синтеза на нови липиди.

- Холиновият остатък от полярната група "глава" на този фосфолипид е важен прекурсор за биосинтезата на други фосфолипиди, които са основни компоненти за образуването на биологични мембрани.

- Холинът е също предшественик на невротрансмитер ацетилхолин и е важен източник на лабилни метилови групи.

- Глицерол 3-фосфат, получен от хидролизата на естерните и фосфодиестерни връзки между веригите на мастни киселини и холиновия остатък, може да служи като молекула прекурсор за други липиди, които имат важни функции при вътреклетъчни сигнални събития,

Препратки

1. Dowd, J., & Jenkins, L. (1972). Белият дроб в шок: преглед. Канадски журнал за анестезиолози, 19 (3), 309–318.
2. Geiger, K., Gallacher, M., & Hedley-Whyte, J. (1975). Клетъчно разпределение и клирънс на аерозолизиран дипалмитоил лецитин. Списание за приложна физиология, 39 (5), 759–766.
3. Hamm, H., Kroegel, C., & Hohlfeld, J. (1996). Повърхностно активно вещество: преглед на неговите функции и уместност при дихателни нарушения при възрастни. Респираторна медицина, 90, 251–270.
4. Лий, AG (1975). Функционални свойства на биологичните мембрани: физико-химичен подход. Профил. Биофия. Molec. Biol., 29 (1), 3-56.
5. Mason, RJ, Huber, G., & Vaughan, M. (1972). Синтез на Дипалмитоил лецитин от Алвеоларни макрофаги. The Journal of Clinical Investigation, 51, 68–73.
6. Zeisel, S., Da Costa, K., Franklin, PD, Alexander, EA, Sheard, NF, & Beiser, A. (1991). Холин, основно хранително вещество за хората. Списание FASEB, 5, 2093–2098.