Dipalmitoylfosfatidylcholin, lépe známé v literatuře jako dipalmitoyl lecitinu nebo DPL je sloučenina lipid v přírodě, které patří do skupiny fosfolipidů, konkrétně rodině glycerofosfolipidů a všech fosfatidylcholiny.
Uvedený lipid je hlavním povrchově aktivním činidlem plicního povrchově aktivního činidla a v tomto orgánu je produkován v podstatě alveolárními makrofágy z dráhy cytidinu difosfátu nebo CDP-cholinu.
Struktura dipalmitoylfosfatidylcholinu (Zdroj: Fvasconcellos přes Wikimedia Commons)
Plicní povrchově aktivní látka je komplexní směs lipidů a proteinů, která se nachází u přibližně 10 až 15 miligramů na kilogram tělesné hmotnosti u dospělých zvířat, a její koncentrace v plicích odpovídá přibližně 120 miligramům na mililitr.
Lipidy, včetně dipalmitoylfosfatidylcholinu, jiných fosfolipidů a cholesterolu, představují více než 85% hmotnosti plicní povrchově aktivní látky. Tento důležitý fosfolipid (DPL) je zodpovědný za snížení povrchového napětí v alveolech během exspirace.
K jeho biosyntéze může dojít de novo cestou CDP-fosfocholinů nebo postupnou methylací fosfatidylethanolaminu (katalyzovaná fosfatidylethanolamin N-methyltransferázou); nebo může být syntetizován výměnou bází jiných fosfolipidů, jako je fosfatidylserin, fosfatidylinositol, fosfatidylethanolamin nebo jiné.
Struktura
Struktura dipalmitoylfosfatidylcholinu, jak název napovídá, sestává z páteře složené z glycerolové molekuly, na kterou jsou dvě molekuly kyseliny palmitové esterifikovány na uhlících v pozicích 1 a 2, a cholinové části vázané na fosfát uhlík v poloze C3 stejné kostry.
Tato struktura, stejně jako struktura všech lipidů, je charakterizována svou amfipatickou povahou, která souvisí s přítomností hydrofilní polární části představované cholinem připojeným k fosfátové skupině a hydrofobní nepolární částí představovanou dvěma esterifikované alifatické řetězce.
Kyselina hexadekanová, kyselina palmitová nebo palmitát, je nasycená mastná kyselina s dlouhým řetězcem (16 atomů uhlíku) (pouze jednoduché vazby uhlík-uhlík) a je jednou z nejběžnějších mastných kyselin v přírodě (zvířata, mikroorganismy a zejména v rostlinách).
Protože řetězce kyseliny palmitové jsou nasycené, dipalmitoylfosfatidylcholin nebo dipalmitoyl lecitin je také součástí "disaturovaných" lecitinů, které lze nalézt v buněčných membránách.
Cholin, nezbytný prvek ve stravě mnoha zvířat, je druh kvartérní amoniové soli, která je rozpustná ve vodě a má čistý kladný náboj; to znamená, že je to kationtová molekula, pro kterou jsou fosfatidylcholiny polárními lipidy.
Funkce
Strukturální
Stejně jako zbytek fosfatidylcholinů je dipalmitoylfosfatidylcholin jednou z hlavních a nejhojnějších složek lipidových dvojvrstev, které tvoří biologické membrány všech živých bytostí.
Jeho konformace mu umožňuje snadno tvořit dvojvrstvy, kde se hydrofobní ocasy "schovávají" od hydrofilního média směrem k centrální oblasti a polární hlavy jsou v přímém kontaktu s vodou.
Pro všechny fosfatidylcholiny je obecně možné vytvořit vodnou disperzi "lamelární" fázi. Tito jsou známí jako liposomy, což jsou koncentrické (sférické) lipidové vrstvy s vodou zachycenou mezi dvojvrstvy.
V membránách bohatých na cholesterol je tento lipid spojen v poměru sedmi molekul dipalmitoyl lecitinu pro každou molekulu cholesterolu a jeho funkcí je zabránit kontaktu mezi dvěma molekulami cholesterolu a stabilizovat je ve struktuře membrány.
Propustnost membrán bohatých na dipalmitoylfosfatidylcholin se zvyšuje s teplotou, což může pro mnoho buněk představovat metabolickou výhodu.
Jako plicní povrchově aktivní látka
Jak bylo uvedeno výše, dipalmitoylfosfatidylcholin je nezbytný pro snížení povrchového napětí v plicních alveolech během exspirace.
Její hydrofilní část (cholin) je spojena s kapalnou fází alveolů, zatímco hydrofobní řetězce kyseliny palmitové jsou v kontaktu s leteckou fází.
Tato "látka" je produkována a vylučována alveolárními buňkami typu II v plicích (pneumocyty typu II) a alveolárními makrofágy a její složky jsou syntetizovány a sestavovány v endoplazmatickém retikulu. Poté se přenesou do Golgiho komplexu a následně vytvoří v cytosolu „lamelární“ těla.
Primární funkcí plicní povrchově aktivní látky a tedy dipalmitoylfosfatidylcholinu spolu s dalšími přidruženými lipidy a proteiny je působit proti alveolární expanzi během inspirace a podporovat její stažení během exspirace.
Rovněž přispívá k udržování alveolární stability, rovnováze tekutin a regulaci kapilárního průtoku do plic.
V současné době není přesně známo, zda produkce dipalmitoyl lecitinu alveolárními makrofágy je spojena se začleněním tohoto lipidu do plicního surfaktantu nebo s jeho fagocytární aktivitou, ačkoli v tomto ohledu existuje mnoho výzkumů.
Jako droga
Některé syndromy respiračního stresu u novorozenců a dospělých se vyznačují sníženým dipalmitoylfosfatidylcholinem na rozhraní vzduch-tkáň. Z tohoto důvodu existuje několik výzkumných zpráv souvisejících s nebulizací s tímto lipidem k obnovení vztahů mezi tlakem a objemem v plicích.
V metabolismu
Produkty rozkladu dipalmitoylfosfatidylcholinu jsou základními prvky mnoha metabolických procesů:
- Dva řetězce kyseliny palmitové lze použít při β-oxidaci mastných kyselin k získání velkého množství energie nebo k syntéze nových lipidů.
- Cholinový zbytek polární „hlavy“ skupiny tohoto fosfolipidu je důležitým předchůdcem pro biosyntézu jiných fosfolipidů, které jsou nezbytnými složkami pro tvorbu biologických membrán.
- Cholin je také předchůdcem neurotransmiteru acetylcholinu a je důležitým zdrojem labilních methylových skupin.
- Glycerol 3-fosfát, produkovaný hydrolýzou esterových a fosfodiesterových vazeb mezi řetězci mastných kyselin a cholinovým zbytkem, může sloužit jako prekurzorová molekula pro další lipidy, které mají důležité funkce při intracelulárních signalizačních událostech.
Reference
- Dowd, J., & Jenkins, L. (1972). Plíce v šoku: recenze. Canadian Anesthetists Society Journal, 19 (3), 309–318.
- Geiger, K., Gallacher, M. a Hedley-Whyte, J. (1975). Buněčná distribuce a clearance aerosolizovaného dipalmitoyl lecitinu. Journal of Applied Physiology, 39 (5), 759–666.
- Hamm, H., Kroegel, C., & Hohlfeld, J. (1996). Surfaktant: přehled jeho funkcí a relevance u respiračních poruch dospělých. Respiratory Medicine, 90, 251–270.
- Lee, AG (1975). Funkční vlastnosti biologických membrán: Fyzikálně-chemický přístup. Prog. Biophy. Molec. Biol., 29 (1), 3-56.
- Mason, RJ, Huber, G., & Vaughan, M. (1972). Syntéza dipalmitoyl lecitinu alveolárními makrofágy. The Journal of Clinical Investigation, 51, 68–73.
- Zeisel, S., Da Costa, K., Franklin, PD, Alexander, EA, Sheard, NF, & Beiser, A. (1991). Cholin, základní živina pro člověka. The FASEB Journal, 5, 2093–2098.