Dipalmitoylfosfatidylcholin, lepšie známe v literatúre ako phosphatidylethanolamine lecitínu alebo DPL je zlúčenina lipid v prírode, ktoré patria do skupiny fosfolipidov, konkrétne rodine glycerofosfolipidů a všetkých fosfatidylcholín.
Uvedený lipid je hlavným tenzidom pľúcneho tenzidu a v tomto orgáne je produkovaný v podstate alveolárnymi makrofágmi z cytidín difosfátovej alebo CDP-cholínovej dráhy.
Štruktúra dipalmitoylfosfatidylcholínu (Zdroj: Fvasconcellos prostredníctvom Wikimedia Commons)
Pľúcna povrchovo aktívna látka je komplexná zmes lipidov a proteínov, ktorá sa nachádza v približne 10 až 15 miligramoch na kilogram telesnej hmotnosti u dospelých zvierat, a jej koncentrácia v pľúcach je ekvivalentná približne 120 miligramom na mililiter.
Lipidy vrátane dipalmitoylfosfatidylcholínu, iných fosfolipidov a cholesterolu tvoria viac ako 85% hmotnosti pľúcnej povrchovo aktívnej látky. Tento dôležitý fosfolipid (DPL) je zodpovedný za zníženie povrchového napätia v alveolách počas exspirácie.
K jeho biosyntéze môže dôjsť de novo cestou CDP-fosfocholínu alebo postupnou metyláciou fosfatidyletanolamínu (katalyzovaná fosfatidyletanolamín N-metyltransferázou); alebo sa môže syntetizovať výmenou bázy iných fosfolipidov, ako je fosfatidylserín, fosfatidylinozitol, fosfatidyletanolamín alebo iné.
štruktúra
Štruktúra dipalmitoylfosfatidylcholínu, ako už názov napovedá, pozostáva z chrbtice pozostávajúcej z molekuly glycerolu, na ktorú sú dve molekuly kyseliny palmitovej esterifikované na uhlíkoch v pozíciách 1 a 2, a cholínovej časti viazanej na fosfát uhlík v polohe C3 tej istej kostry.
Táto štruktúra, rovnako ako štruktúra všetkých lipidov, sa vyznačuje svojou amfipatickou povahou, ktorá súvisí s prítomnosťou hydrofilnej polárnej časti predstavovanej cholínom naviazaným na fosfátovú skupinu a hydrofóbnej nepolárnej časti predstavovanej dvoma esterifikované alifatické reťazce.
Kyselina hexadekánová, kyselina palmitová alebo palmitát, je nasýtená mastná kyselina s dlhým reťazcom (16 atómov uhlíka) (iba jednoduché väzby uhlík-uhlík) a je jednou z najbežnejších mastných kyselín v prírode (zvieratá, mikroorganizmy a najmä v rastlinách).
Pretože reťazce kyseliny palmitovej sú nasýtené, dipalmitoylfosfatidylcholín alebo dipalmitoyl-lecitín je tiež súčasťou "disaturovaných" lecitínov, ktoré sa nachádzajú v bunkových membránach.
Cholín, podstatný prvok v strave mnohých zvierat, je typ kvartérnej amóniovej soli, ktorá je rozpustná vo vode a má čistý kladný náboj; to znamená, že je to katiónová molekula, pre ktorú sú fosfatidylcholíny polárne lipidy.
Vlastnosti
štrukturálne
Rovnako ako zvyšok fosfatidylcholínov je dipalmitoylfosfatidylcholín jednou z hlavných a najhojnejších zložiek lipidových dvojvrstiev, ktoré tvoria biologické membrány všetkých živých bytostí.
Jeho konformácia mu umožňuje ľahko tvoriť dvojvrstvy, kde sa hydrofóbne chvosty "schovávajú" od hydrofilného média smerom k centrálnej oblasti a polárne hlavy sú v priamom kontakte s vodou.
Pre všetky fosfatidylcholíny je všeobecne možné vo vodných disperziách vytvoriť "lamelárnu" fázu. Sú známe ako lipozómy, ktoré sú koncentrické (sférické) lipidové vrstvy s vodou zachytenou medzi dvojvrstvami.
V membránach bohatých na cholesterol je tento lipid asociovaný v pomere sedem molekúl dipalmitoyl lecitínu pre každú molekulu cholesterolu a jeho funkciou je zabrániť kontaktu medzi dvoma molekulami cholesterolu a stabilizovať ich v membránovej štruktúre.
Permeabilita membrán bohatých na dipalmitoylfosfatidylcholín sa zvyšuje s teplotou, čo môže pre mnohé bunky predstavovať metabolickú výhodu.
Ako pľúcna povrchovo aktívna látka
Ako už bolo uvedené, dipalmitoylfosfatidylcholín je nevyhnutný na zníženie povrchového napätia v pľúcnych alveolách počas exspirácie.
Jeho hydrofilná časť (cholín) je spojená s kvapalnou fázou alveol, zatiaľ čo hydrofóbne reťazce kyseliny palmitovej sú v kontakte s vzdušnou fázou.
Táto „látka“ je produkovaná a vylučovaná alveolárnymi bunkami typu II v pľúcach (pneumocyty typu II) a alveolárnymi makrofágmi a jej zložky sú syntetizované a zostavené v endoplazmatickom retikule. Potom sa prenesú do Golgiho komplexu a následne tvoria v cytosóle "lamelárne" telá.
Primárnou funkciou pľúcneho surfaktantu, a teda dipalmitoylfosfatidylcholínu, spolu s ďalšími pridruženými lipidmi a proteínmi, je pôsobiť proti alveolárnej expanzii počas inspirácie a podporovať jej stiahnutie počas exspirácie.
Prispieva tiež k udržiavaniu alveolárnej stability, ako aj k rovnováhe tekutín a regulácii kapilárneho prietoku do pľúc.
V súčasnosti nie je presne známe, či je výroba dipalmitoyl lecitínu alveolárnymi makrofágmi spojená so začlenením tohto lipidu do pľúcneho surfaktantu alebo s jeho fagocytárnou aktivitou, hoci v tomto ohľade je veľa výskumov.
Ako droga
Niektoré syndrómy respiračného stresu u novorodencov a dospelých sú charakterizované poklesom dipalmitoylfosfatidylcholínu na rozhraní vzduch-tkanivo. Z tohto dôvodu existuje niekoľko výskumných správ týkajúcich sa rozprašovania týmto lipidom, aby sa obnovili vzťahy tlaku a objemu v pľúcach.
V metabolizme
Produkty rozkladu dipalmitoylfosfatidylcholínu sú základnými prvkami mnohých metabolických procesov:
- Dva reťazce kyseliny palmitovej sa môžu použiť pri β-oxidácii mastných kyselín na získanie veľkého množstva energie alebo na syntézu nových lipidov.
- Cholínový zvyšok polárnej „hlavy“ skupiny tohto fosfolipidu je dôležitým prekurzorom pre biosyntézu iných fosfolipidov, ktoré sú podstatnými zložkami biologických membrán.
- Cholín je tiež prekurzorom neurotransmitera acetylcholínu a je dôležitým zdrojom labilných metylových skupín.
- Glycerol 3-fosfát vyrobený hydrolýzou esterových a fosfodiesterových väzieb medzi reťazcami mastných kyselín a cholínovým zvyškom môže slúžiť ako prekurzorová molekula pre ďalšie lipidy, ktoré majú dôležité funkcie pri intracelulárnych signalizačných udalostiach. ,
Referencie
- Dowd, J., & Jenkins, L. (1972). Pľúca v šoku: prehľad. Canadian Anesthetists Society Journal, 19 (3), 309–318.
- Geiger, K., Gallacher, M. a Hedley-Whyte, J. (1975). Bunková distribúcia a klírens aerosolizovaného dipalmitoyl lecitínu. Journal of Applied Physiology, 39 (5), 759 - 766.
- Hamm, H., Kroegel, C., & Hohlfeld, J. (1996). Surfaktant: prehľad jeho funkcií a relevantnosti pri respiračných poruchách dospelých. Respiratory Medicine, 90, 251-270.
- Lee, AG (1975). Funkčné vlastnosti biologických membrán: Fyzikálno-chemický prístup. Prog. Biophy. Molec. Biol., 29 (1), 3-56.
- Mason, RJ, Huber, G., & Vaughan, M. (1972). Syntéza dipalmitoyl lecitínu alveolárnymi makrofágmi. The Journal of Clinical Investigation, 51, 68 - 73.
- Zeisel, S., Da Costa, K., Franklin, PD, Alexander, EA, Sheard, NF, a Beiser, A. (1991). Cholín, nevyhnutná živina pre človeka. The FASEB Journal, 5, 2093 - 2098.