DIPALMITOILOFOSFATYDYLOCHOLINA: BUDOWA I FUNKCJE - BIOLOGIA - 2025

Dipalmitoilofosfatydylocholina znany w literaturze, jak lecytyna lub dipalmitoilo DPL jest lipidem związek w charakterze należącego do grupy fosfolipidów, a zwłaszcza z rodziny glicerofosfolipidów i wszystkich fosfatydylocholiny.

Wspomniany lipid jest głównym środkiem powierzchniowo czynnym w płucnym środku powierzchniowo czynnym iw tym narządzie jest wytwarzany głównie przez makrofagi pęcherzyków płucnych ze szlaku cytydyny difosforanu lub CDP-choliny.

Struktura Dipalmitoylphosphatidylcholine (źródło: Fvasconcellos via Wikimedia Commons)

Surfaktant płucny to złożona mieszanina lipidów i białek, która u dorosłych zwierząt występuje w ilości około 10 do 15 miligramów na kilogram masy ciała, a jej stężenie w płucach odpowiada około 120 miligramom na mililitr.

Lipidy, w tym dipalmitoilofosfatydylocholina, inne fosfolipidy i cholesterol, stanowią ponad 85% wagi surfaktantu płucnego. Ten ważny fosfolipid (DPL) jest odpowiedzialny za zmniejszenie napięcia powierzchniowego w pęcherzykach płucnych podczas wydechu.

Jej biosynteza może zachodzić de novo poprzez szlak CDP-fosfocholina lub przez sekwencyjną metylację fosfatydyloetanoloaminy (katalizowanej przez N-metylotransferazę fosfatydyloetanoloaminy); lub można go zsyntetyzować przez wymianę zasad innych fosfolipidów, takich jak fosfatydyloseryna, fosfatydyloinozytol, fosfatydyloetanoloamina lub inne.

Struktura

Struktura dipalmitoilofosfatydylocholiny, jak sama nazwa wskazuje, składa się ze szkieletu złożonego z cząsteczki glicerolu, do którego zestryfikowane są dwie cząsteczki kwasu palmitynowego na atomach węgla w pozycjach 1 i 2 oraz część choliny związana z fosforanem węgiel w pozycji C3 tego samego szkieletu.

Struktura ta, podobnie jak wszystkie lipidy, charakteryzuje się amfipatycznym charakterem, który ma związek z obecnością hydrofilowej części polarnej, reprezentowanej przez cholinę przyłączoną do grupy fosforanowej i hydrofobowej części niepolarnej, reprezentowanej przez dwa estryfikowane łańcuchy alifatyczne.

Kwas heksadekanowy, kwas palmitynowy lub palmitynian, to nasycony kwas tłuszczowy o długim łańcuchu (16 atomów węgla) (tylko pojedyncze wiązania węgiel-węgiel) i jest jednym z najpowszechniejszych kwasów tłuszczowych w przyrodzie (zwierzęta, mikroorganizmy, a zwłaszcza w roślinach).

Ponieważ łańcuchy kwasu palmitynowego są nasycone, dipalmitoilofosfatydylocholina lub dipalmitoilolecytyna są również częścią „nienasyconych” lecytyn, które można znaleźć w błonach komórkowych.

Cholina, niezbędny składnik diety wielu zwierząt, jest rodzajem czwartorzędowej soli amonowej, która jest rozpuszczalna w wodzie i ma dodatni ładunek netto; to znaczy jest cząsteczką kationową, dla której fosfatydylocholiny są polarnymi lipidami.

cechy

Strukturalny

Podobnie jak pozostałe fosfatydylocholiny, dipalmitoilofosfatydylocholina jest jednym z głównych i najliczniejszych składników dwuwarstw lipidowych, które tworzą błony biologiczne wszystkich żywych istot.

Jego konformacja pozwala na łatwe tworzenie dwuwarstw, w których ogony hydrofobowe „chowają się” przed ośrodkiem hydrofilowym w kierunku regionu centralnego, a głowy polarne są w bezpośrednim kontakcie z wodą.

Dla wszystkich fosfatydylocholin na ogół możliwe jest tworzenie fazy „lamelarnej” w wodnych dyspersjach. Są to liposomy, które są koncentrycznymi (kulistymi) warstwami lipidowymi z wodą uwięzioną pomiędzy dwuwarstwami.

W błonach bogatych w cholesterol ten lipid jest powiązany w stosunku siedmiu cząsteczek lecytyny dipalmitoilowej na każdą cząsteczkę cholesterolu, a jego funkcją jest unikanie kontaktu między dwiema cząsteczkami cholesterolu i stabilizowanie ich w strukturze błony.

Przepuszczalność błon bogatych w dipalmitoilofosfatydylocholinę zwiększa się wraz z temperaturą, co może stanowić przewagę metaboliczną dla wielu komórek.

Jako środek powierzchniowo czynny do płuc

Jak wspomniano wcześniej, dipalmitoilofosfatydylocholina jest niezbędna do obniżania napięcia powierzchniowego w pęcherzykach płucnych podczas wydechu.

Jej część hydrofilowa (cholina) związana jest z fazą ciekłą pęcherzyków płucnych, natomiast hydrofobowe łańcuchy kwasu palmitynowego stykają się z fazą powietrzną.

Ta „substancja” jest wytwarzana i wydzielana przez komórki pęcherzyków płucnych typu II (pneumocyty typu II) i makrofagi pęcherzyków płucnych, a jej składniki są syntetyzowane i łączone w siateczce endoplazmatycznej. Następnie są przenoszone do kompleksu Golgiego i następnie tworzą ciałka „blaszkowate” w cytozolu.

Podstawową funkcją płucnego środka powierzchniowo czynnego, a więc dipalmitoilofosfatydylocholiny wraz z innymi związanymi z nią lipidami i białkami, jest przeciwdziałanie rozszerzaniu pęcherzyków płucnych podczas wdechu i wspomaganie jego cofania się podczas wydechu.

Przyczynia się również do utrzymania stabilności pęcherzyków płucnych, a także równowagi płynów i regulacji przepływu kapilarnego do płuc.

Obecnie nie wiadomo dokładnie, czy wytwarzanie lecytyny dipalmitoilowej przez makrofagi pęcherzykowe jest związane z włączeniem tego lipidu do surfaktantu płuc, czy też z jego aktywnością fagocytarną, chociaż istnieje wiele badań w tym zakresie.

Jako lek

Niektóre zespoły stresu oddechowego u noworodków i dorosłych charakteryzują się zmniejszoną ilością dipalmitoilofosfatydylocholiny na granicy tkanki powietrznej. Z tego powodu istnieje kilka raportów badawczych dotyczących nebulizacji tym lipidem w celu przywrócenia relacji ciśnienie-objętość w płucach.

W metabolizmie

Produkty rozpadu dipalmitoilofosfatydylocholiny są niezbędnymi składnikami wielu procesów metabolicznych:

- Dwa łańcuchy kwasu palmitynowego można wykorzystać do β-oksydacji kwasów tłuszczowych w celu uzyskania dużych ilości energii lub do syntezy nowych lipidów.

- Reszta cholinowa polarnej grupy „głowy” tego fosfolipidu jest ważnym prekursorem biosyntezy innych fosfolipidów, które są niezbędnymi składnikami do tworzenia błon biologicznych.

- Cholina jest również prekursorem neuroprzekaźnika acetylocholiny i jest ważnym źródłem nietrwałych grup metylowych.

- 3-fosforan glicerolu, wytwarzany w wyniku hydrolizy wiązań estrowych i fosfodiestrowych między łańcuchami kwasów tłuszczowych a resztą choliny, może służyć jako cząsteczka prekursorowa dla innych lipidów, które pełnią ważne funkcje w wewnątrzkomórkowych zdarzeniach sygnalizacyjnych .

Bibliografia

1. Dowd, J. i Jenkins, L. (1972). Płuco w szoku: przegląd. Canadian Anesthetists Society Journal, 19 (3), 309–318.
2. Geiger, K., Gallacher, M. i Hedley-Whyte, J. (1975). Dystrybucja komórkowa i klirens lecytyny dipalmitoilowej w postaci aerozolu. Journal of Applied Physiology, 39 (5), 759–766.
3. Hamm, H., Kroegel, C. i Hohlfeld, J. (1996). Surfaktant: przegląd jego funkcji i znaczenia w chorobach układu oddechowego dorosłych. Respiratory Medicine, 90, 251–270.
4. Lee, AG (1975). Funkcjonalne właściwości membran biologicznych: podejście fizyczno-chemiczne. Prog. Biophy. Molec. Biol., 29 (1), 3-56.
5. Mason, RJ, Huber, G. i Vaughan, M. (1972). Synteza dipalmitoilolecytyny przez makrofagi pęcherzykowe. The Journal of Clinical Investigation, 51, 68–73.
6. Zeisel, S., Da Costa, K., Franklin, PD, Alexander, EA, Sheard, NF, & Beiser, A. (1991). Cholina, niezbędny składnik odżywczy dla ludzi. The FASEB Journal, 5, 2093–2098.