Dipalmitoil, bolj znana v literaturi kot dipalmitoil lecitina ali DPL spojina lipidov v naravi, ki spada v skupino fosfolipidov, zlasti družine glicerofosfolipidov in vseh fosfatidilholinov.
Omenjeni lipidi so glavno površinsko aktivno sredstvo pljučne površinsko aktivne snovi in v tem organu ga tvorijo alveolarni makrofagi iz citidin difosfata ali CDP-holina.
Struktura Dipalmitoylphosphatidylcholine (Vir: Fvasconcellos via Wikimedia Commons)
Pljučno površinsko aktivno sredstvo je kompleksna mešanica lipidov in beljakovin, ki se nahaja pri približno 10 do 15 miligramih na kilogram telesne teže pri odraslih živalih, njegova koncentracija v pljučih pa je enaka približno 120 miligramom na mililiter.
Lipidi, vključno z dipalmitoilfosfatidilholinom, drugimi fosfolipidi in holesterolom, predstavljajo več kot 85% teže pljučne površinsko aktivne snovi. Ta pomemben fosfolipid (DPL) je odgovoren za zmanjšanje površinske napetosti v alveolih med izdihom.
Njegova biosinteza se lahko pojavi novo po poti CDP-fosfoholina ali z zaporednim metiliranjem fosfatidiletanolamina (katalizira ga fosfatidiletanolamin N-metiltransferaza); ali pa se lahko sintetizira z bazno izmenjavo drugih fosfolipidov, kot so fosfatidilserin, fosfatidilinozitol, fosfatidiletanolamin ali drugi.
Struktura
Struktura dipalmitoilfosfatidilholina, kot pove že njegovo ime, je sestavljena iz okostja, sestavljenega iz molekule glicerola, na katero se v ogljikih na položajih 1 in 2 esterificirata dve molekuli palmitinske kisline in holinski del, vezan na fosfat ogljik v položaju C3 istega okostja.
Za to strukturo, kot za vse lipide, je značilna amfipatična narava, ki je povezana s prisotnostjo hidrofilnega polarnega dela, ki ga predstavlja holin, vezan na fosfatno skupino, in hidrofobnega apolarnega dela, ki ga predstavljata dva esterificirane alifatske verige.
Heksadekanojska kislina, palmitinska kislina ali palmitat je nasičena maščobna kislina z dolgo verigo (16 atomi ogljika) (samo enojne vezi ogljik-ogljik) in je ena najpogostejših maščobnih kislin v naravi (živali, mikroorganizmi in še posebej v rastlinah).
Ker so verige palmitinske kisline nasičene, je dipalmitoilfosfatidilholin ali dipalmitoil lecitin tudi del "nezasičenih" lecitinov, ki jih najdemo v celičnih membranah.
Holin, ki je bistven element v prehrani mnogih živali, je vrsta kvartarne amonijeve soli, ki je topna v vodi in ima neto pozitiven naboj; to je kationska molekula, za katero so fosfatidilholini polarni lipidi.
Lastnosti
Strukturni
Tako kot ostali fosfatidilholini je tudi dipalmitoilfosfatidilholin ena glavnih in najpogostejših sestavin lipidnih dvoslojev, ki sestavljajo biološke membrane vseh živih bitij.
Konformacija mu omogoča enostavno oblikovanje dvoslojev, kjer se hidrofobni repi "skrivajo" od hidrofilnega medija proti osrednjemu območju in so polarne glave v neposrednem stiku z vodo.
Za vse fosfatidilholine je na splošno mogoče tvoriti "lamelarno" fazo v vodnih disperzijah. Ti so znani kot liposomi, ki so koncentrične (sferične) lipidne plasti z vodo, ujeto med dvoslojne.
V membranah, bogatih s holesterolom, je ta lipid povezan v razmerju sedmih molekul dipalmitoil lecitina za vsako molekulo holesterola, njegova funkcija pa je, da prepreči stik med dvema molekulama holesterola in jih stabilizira v membranski strukturi.
Prepustnost membran, bogatih z dipalmitoilfosfatidilholinom, narašča s temperaturo, kar lahko predstavlja presnovno prednost za številne celice.
Kot pljučno površinsko aktivno sredstvo
Kot smo že omenili, je dipalmitoilfosfatidilholin bistven za znižanje površinske napetosti v pljučnih alveolih med izdihom.
Njegov hidrofilni del (holin) je povezan s tekočo fazo alveolov, medtem ko so hidrofobne verige palmitinske kisline v stiku z zračno fazo.
To "snov" proizvajajo in izločajo alveolarne celice tipa II v pljučih (pneumociti tipa II) in alveolarni makrofagi, njene sestavine pa se sintetizirajo in sestavijo v endoplazmatskem retikulu. Nato se prenesejo v kompleks Golgija in nato v citosolu tvorijo "lamelarna" telesa.
Primarna funkcija pljučne površinsko aktivne snovi in s tem dipalmitoilfosfatidilholina skupaj z drugimi povezanimi lipidi in proteini je, da prepreči alveolarno ekspanzijo med vdihom in podpira njeno odvzem med izdihom.
Prispeva tudi k ohranjanju alveolarne stabilnosti, pa tudi tekočinskemu ravnovesju in uravnavanju kapilarnega pretoka v pljuča.
Trenutno ni natančno znano, ali je proizvodnja dipalmitoil lecitina z alveolarnimi makrofagi povezana z vgradnjo tega lipida v pljučno površinsko aktivno snov ali z njegovo fagocitno aktivnostjo, čeprav je v zvezi s tem veliko raziskav.
Kot droga
Za nekatere sindrome dihalnega stresa pri novorojenčkih in odraslih je značilno zmanjšan dipalmitoilfosfatidilholin na vmesniku zrak-tkivo. Zaradi tega obstaja več poročil o raziskavah, povezanih z nebulacijo s tem lipidom, da se obnovijo razmerja med tlakom in volumnom v pljučih.
V presnovi
Produkti razgradnje dipalmitoilfosfatidilholina so bistveni elementi za številne presnovne procese:
- Obe verigi palmitinske kisline se lahko uporabljata pri β-oksidaciji maščobnih kislin za pridobivanje velikih količin energije ali za sintezo novih lipidov.
- Ostanek holina v polarni skupini "glave" tega fosfolipida je pomemben predhodnik biosinteze drugih fosfolipidov, ki so bistveni sestavni deli za tvorbo bioloških membran.
- Holin je tudi predhodnik nevrotransmiterja acetilholina in je pomemben vir labilnih metilnih skupin.
- 3-fosfat glicerola, ki nastane zaradi hidrolize esterskih in fosfodiesterskih vezi med maščobnimi kislinskimi verigami in ostankom holina, lahko služi kot predhodnica molekuli za druge lipide, ki imajo pomembne funkcije pri dogodkih znotrajcelične signalizacije .
Reference
- Dowd, J., & Jenkins, L. (1972). Pljuča v šoku: pregled. Časopis Canadian Anesthetists Society, 19 (3), 309–318.
- Geiger, K., Gallacher, M., & Hedley-Whyte, J. (1975). Celična porazdelitev in očistek aerosoliziranega dipalmitoil lecitina. Journal of Applied Physiology, 39 (5), 759–766.
- Hamm, H., Kroegel, C., & Hohlfeld, J. (1996). Surfaktant: pregled njegovih funkcij in pomembnosti pri motnjah dihanja pri odraslih. Respiratorna medicina, 90, 251–270.
- Lee, AG (1975). Funkcionalne lastnosti bioloških membran: fizikalno-kemijski pristop. Biografija proge. Molec. Biol., 29 (1), 3-56.
- Mason, RJ, Huber, G., in Vaughan, M. (1972). Sinteza Dipalmitoil Lecitina s pomočjo alveolarnih makrofagov. Časopis za klinične raziskave, 51, 68–73.
- Zeisel, S., Da Costa, K., Franklin, PD, Alexander, EA, Sheard, NF, & Beiser, A. (1991). Holin, bistveno hranilo za človeka. Časopis FASEB, 5, 2093–2098.