DIPALMITOYLFOSFATIDYLKOLIN: STRUKTUR OCH FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den dipalmitoylfosfatidylkolin, bättre känd i litteraturen som dipalmitoyl lecitin eller DPL är en förening lipid i naturen som tillhör gruppen av fosfolipider, speciellt familjen av glycerofosfolipider och alla fosfatidylkoliner.

Nämnda lipid är den huvudsakliga ytaktiva substansen för lungytaktaktant och i detta organ produceras den väsentligen av alveolära makrofager från cytidindifosfatet eller CDP-kolinvägen.

Struktur av Dipalmitoylfosfatidylkolin (Källa: Fvasconcellos via Wikimedia Commons)

Lungens ytaktiva medel är en komplex blandning av lipider och proteiner som finns i ungefär 10 till 15 mg per kg kroppsvikt hos vuxna djur, och dess koncentration i en lunga motsvarar cirka 120 mg per milliliter.

Lipider, inklusive dipalmitoylfosfatidylkolin, andra fosfolipider och kolesterol, står för mer än 85% av vikten av lungytaktivt medel. Denna viktiga fosfolipid (DPL) är ansvarig för att minska ytspänningen i alveolerna under utgången.

Dess biosyntes kan ske de novo genom CDP-fosfokolinvägen eller genom sekventiell metylering av fosfatidyletanolamin (katalyserad av ett fosfatidyletanolamin-N-metyltransferas); eller det kan syntetiseras genom basbyte av andra fosfolipider, såsom fosfatidylserin, fosfatidylinositol, fosfatidyletanolamin eller andra.

Strukturera

Strukturen för dipalmitoylfosfatidylkolin, som namnet antyder, består av en ryggrad sammansatt av en glycerolmolekyl till vilken två palmitinsyramolekyler är förestrade vid kolerna i positionerna 1 och 2, och en kolindel bunden till fosfat av kol i position C3 hos samma skelett.

Denna struktur, liksom alla lipider, kännetecknas av dess amfipatiska natur, vilket har att göra med närvaron av ett hydrofilt polärt parti, representerat av kolin fäst vid fosfatgruppen, och en hydrofob apolär del, representerad av de två förestrade alifatiska kedjor.

Hexadekansyra, palmitinsyra eller palmitat, är en långkedjig (16 kolatomer) mättad fettsyra (endast kol-kol-enskilda bindningar) och är en av de vanligaste fettsyrorna i naturen (djur, mikroorganismer och särskilt i växter).

Eftersom palmitinsyrakedjor är mättade är dipalmitoylfosfatidylkolin eller dipalmitoyl-lecitin också en del av de "omättade" lecitinerna som finns i cellmembranen.

Kolin, ett väsentligt element i kosten för många djur, är en typ av kvartärt ammoniumsalt som är lösligt i vatten och har en nettopositiv laddning; det vill säga, det är en katjonisk molekyl, för vilken fosfatidylkoliner är polära lipider.

Funktioner

Strukturell

Precis som resten av fosfatidylkolinerna är dipalmitoylfosfatidylkolin en av de viktigaste och mest omfattande komponenterna i lipid-tvåskikten som utgör de biologiska membranen från alla levande varelser.

Dess konformation gör det lätt att bilda tvåskikt, där de hydrofoba svansarna "gömmer" sig från det hydrofila mediet mot det centrala området och polära huvuden är i direkt kontakt med vattnet.

För alla fosfatidylkoliner är det i allmänhet möjligt att bilda en "lamellär" fas i vattenhaltiga dispersioner. Dessa är kända som liposomer, som är koncentriska (sfäriska) lipidskikt med vatten fångat mellan tvåskikten.

I kolesterolrika membran är denna lipid associerad i ett förhållande av sju dipalmitoyl-lecitinmolekyler för varje kolesterolmolekyl och dess funktion är att undvika kontakt mellan två kolesterolmolekyler och stabilisera dem i membranstrukturen.

Permeabiliteten hos membran som är rika på dipalmitoylfosfatidylkolin ökar med temperaturen, vilket kan representera en metabolisk fördel för många celler.

Som pulmonalt ytaktivt medel

Som tidigare nämnts är dipalmitoylfosfatidylkolin väsentlig för att minska ytspänningen i lungalveolerna under utgång.

Dess hydrofila del (kolin) är associerad med vätskefasen i alveolerna, medan de hydrofoba palmitinsyrakedjorna är i kontakt med antennfasen.

Denna "substans" produceras och utsöndras av typ II alveolära celler i lungorna (typ II pneumocyter) och av alveolära makrofager, och dess komponenter syntetiseras och monteras i den endoplasmiska retikulum. De överförs sedan till Golgi-komplexet och bildar därefter "lamellära" kroppar i cytosolen.

Den primära funktionen av pulmonalt ytaktivt medel, och därmed av dipalmitoylfosfatidylkolin tillsammans med andra associerade lipider och proteiner, är att motverka alveolär expansion under inspiration och stödja dess tillbakadragning under utgång.

Det bidrar också till att upprätthålla alveolär stabilitet, såväl som vätskebalansen och regleringen av kapillärflödet till lungorna.

För närvarande är det inte exakt känt om produktionen av dipalmitoyl-lecitin av alveolära makrofager är förknippad med införlivandet av denna lipid i lungytaktaktant eller med dess fagocytiska aktivitet, även om det finns mycket forskning i detta avseende.

Som läkemedel

Vissa andningsstresssyndrom hos nyfödda barn och vuxna kännetecknas av minskad dipalmitoylfosfatidylkolin vid luftvävnadsgränssnittet. Av denna anledning finns det flera forskningsrapporter relaterade till nebulisering med denna lipid för att återställa tryck-volymförhållanden i lungorna.

I ämnesomsättning

Nedbrytningsprodukterna av dipalmitoylfosfatidylkolin är viktiga element för många metaboliska processer:

- De två palmitinsyrakedjorna kan användas för ß-oxidation av fettsyror för att erhålla stora mängder energi eller för syntes av nya lipider.

- Kolinrester från den polära "huvud" -gruppen för denna fosfolipid är en viktig föregångare för biosyntes av andra fosfolipider, som är väsentliga komponenter för bildandet av biologiska membran.

- Kolin är också en föregångare för neurotransmitteren acetylkolin och är en viktig källa för labila metylgrupper.

- Glycerol 3-fosfat, framställt genom hydrolys av ester- och fosfodiesterbindningar mellan fettsyrakedjorna och kolinresten, kan fungera som en föregångarmolekyl för andra lipider som har viktiga funktioner vid intracellulära signalhändelser .

referenser

1. Dowd, J., & Jenkins, L. (1972). Lungen i chock: en recension. Canadian Anesthetists Society Journal, 19 (3), 309–318.
2. Geiger, K., Gallacher, M., & Hedley-Whyte, J. (1975). Cellulär distribution och clearance av aerosoliserat dipalmitoyl-lecitin. Journal of Applied Physiology, 39 (5), 759–766.
3. Hamm, H., Kroegel, C., & Hohlfeld, J. (1996). Ytaktant: en översikt av dess funktioner och relevans vid andningsstörningar hos vuxna. Andningsmedicin, 90, 251–270.
4. Lee, AG (1975). Funktionella egenskaper hos biologiska membran: En fysikalisk-kemisk strategi. Prog Biophy. Molec. Biol., 29 (1), 3-56.
5. Mason, RJ, Huber, G., & Vaughan, M. (1972). Syntes av Dipalmitoyl-lecitin av Alveolar Macrophages. Journal of Clinical Investigation, 51, 68–73.
6. Zeisel, S., Da Costa, K., Franklin, PD, Alexander, EA, Sheard, NF, & Beiser, A. (1991). Kolin, ett viktigt näringsämne för människor. FASEB Journal, 5, 2093–2098.