DIPALMITOYLFOSFATIDYLKOLIN: STRUKTUR OG FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den dipalmitoylfosfatidylcholin, bedre kjent i litteraturen som dipalmitoyl-lecitin eller DPL er en forbindelse lipid i naturen som tilhører gruppen av fosfolipider, spesielt familien av glycerofosfolipider og alle fosfatidylcholiner.

Nevnte lipid er det viktigste overflateaktive middelet til lungeoverflateaktivt middel, og i dette organet blir det fremstilt i det vesentlige av alveolære makrofager fra cytidindifosfat eller CDP-kolinvei.

Struktur av Dipalmitoylphosphatidylcholine (Kilde: Fvasconcellos via Wikimedia Commons)

Lungens overflateaktive middel er en kompleks blanding av lipider og proteiner som finnes i omtrent 10 til 15 mg per kilo kroppsvekt hos voksne dyr, og konsentrasjonen i en lunge tilsvarer omtrent 120 mg per milliliter.

Lipider, inkludert dipalmitoylfosfatidylkolin, andre fosfolipider og kolesterol, utgjør mer enn 85% av vekten av lungeoverflateaktivt middel. Dette viktige fosfolipidet (DPL) er ansvarlig for reduksjon av overflatespenning i alveolene under utløp.

Dets biosyntese kan skje de novo gjennom CDP-fosfokolin-traseen, eller ved sekvensiell metylering av fosfatidyletanolamin (katalysert av en fosfatidyletanolamin N-metyltransferase); eller det kan syntetiseres ved baseutveksling av andre fosfolipider så som fosfatidylserin, fosfatidylinositol, fosfatidyletanolamin eller andre.

Struktur

Strukturen til dipalmitoylfosfatidylkolin består, som navnet antyder, av et skjelett sammensatt av et glyserolmolekyl som to palmitinsyremolekyler er forestret ved karbonene i stilling 1 og 2, og en kolinedel bundet til fosfat av karbon i posisjon C3 til det samme skjelettet.

Denne strukturen, som for alle lipider, er preget av sin amfipatiske natur, noe som har å gjøre med tilstedeværelsen av et hydrofilt polart parti, representert av kolin festet til fosfatgruppen, og en hydrofob apolar del, representert av de to forestrede alifatiske kjeder.

Heksadekansyre, palmitinsyre eller palmitat, er en langkjedet (16 karbonatomer) mettet fettsyre (bare karbon-karbon enkeltbindinger), og er en av de vanligste fettsyrene i naturen (dyr, mikroorganismer og spesielt i planter).

Siden palmitinsyrekjeder er mettede, er dipalmitoylfosfatidylkolin eller dipalmitoyllecitin også en del av de "umettede" lecitiner som kan finnes i cellemembraner.

Kolin, et essensielt element i kostholdet til mange dyr, er en type kvartær ammoniumsalt som er løselig i vann og har en netto positiv ladning; det vil si at det er et kationisk molekyl som fosfatidylkoliner er polare lipider for.

Egenskaper

Strukturell

I likhet med resten av fosfatidylkoliner, er dipalmitoylfosfatidylkolin en av de viktigste og mest tallrike komponentene i lipid-dobbeltlagene som utgjør de biologiske membranene til alle levende vesener.

Konformasjonen gjør at den lett kan danne dobbeltlag, der de hydrofobe halene "gjemmer seg" fra det hydrofile mediet mot det sentrale området og polarhodene er i direkte kontakt med vannet.

Generelt er det for alle fosfatidylkoliner mulig å danne en "lamellær" fase i vandige dispersjoner. Disse er kjent som liposomer, som er konsentriske (sfæriske) lipidlag med vann fanget mellom dobbeltlagene.

I kolesterolrike membraner er denne lipiden assosiert i et forhold på syv dipalmitoyl-lecitinmolekyler for hvert kolesterolmolekyl, og dens funksjon er å unngå kontakt mellom to kolesterolmolekyler og stabilisere dem i membranstrukturen.

Permeabiliteten til membraner som er rike på dipalmitoylfosfatidylkolin øker med temperaturen, noe som kan representere en metabolsk fordel for mange celler.

Som pulmonalt overflateaktivt middel

Som nevnt tidligere er dipalmitoylfosfatidylkolin essensiell for å redusere overflatespenningen i lungealveolene under utløpet.

Dens hydrofile del (kolin) er assosiert med væskefasen til alveolene, mens de hydrofobe palmitinsyrekjedene er i kontakt med luftfasen.

Dette "stoffet" produseres og skilles ut av type II alveolære celler i lungene (type II pneumocytter) og av alveolære makrofager, og komponentene derav syntetiseres og settes sammen i den endoplasmatiske retikulum. De blir deretter overført til Golgi-komplekset og danner deretter "lamellære" kropper i cytosolen.

Den primære funksjonen til pulmonalt overflateaktivt middel, og dermed av dipalmitoylfosfatidylkolin sammen med andre assosierte lipider og proteiner, er å motvirke alveolar ekspansjon under inspirasjon og støtte dens tilbaketrekning under utløp.

Det bidrar også til å opprettholde alveolar stabilitet, så vel som væskebalansen og reguleringen av kapillærstrømmen til lungene.

For øyeblikket er det ikke nøyaktig kjent om produksjonen av dipalmitoyl-lecithin ved alveolære makrofager er forbundet med inkorporering av dette lipidet i lungeoverflateaktivt middel eller med dets fagocytiske aktivitet, selv om det er mye forskning i denne forbindelse.

Som et stoff

Noen respiratoriske stresssyndromer hos nyfødte og voksne er preget av nedsatt dipalmitoylfosfatidylkolin i luftvevgrensesnittet. Av denne grunn er det flere forskningsrapporter relatert til forstøvning med denne lipiden for å gjenopprette forhold mellom trykk og volum i lungene.

I stoffskifte

Nedbrytningsproduktene til dipalmitoylfosfatidylkolin er viktige elementer for mange metabolske prosesser:

- De to palmitinsyrekjedene kan brukes i ß-oksidasjon av fettsyrer for å få store mengder energi eller til syntese av nye lipider.

- Kolinresten fra den polare "hodet" -gruppen til dette fosfolipidet er en viktig forløper for biosyntesen av andre fosfolipider, som er viktige komponenter for dannelse av biologiske membraner.

- Kolin er også en forløper for nevrotransmitteren acetylkolin og er en viktig kilde for labile metylgrupper.

- Glyserol 3-fosfat, produsert fra hydrolyse av ester- og fosfodiesterbindinger mellom fettsyrkjedene og kolinresten, kan tjene som et forløpermolekyl for andre lipider som har viktige funksjoner i intracellulære signalhendelser .

referanser

1. Dowd, J., & Jenkins, L. (1972). Lungen i sjokk: en anmeldelse. Canadian Anesthetists Society Journal, 19 (3), 309–318.
2. Geiger, K., Gallacher, M., & Hedley-Whyte, J. (1975). Cellulær distribusjon og klarering av aerosolisert dipalmitoyl-lecitin. Journal of Applied Physiology, 39 (5), 759–766.
3. Hamm, H., Kroegel, C., & Hohlfeld, J. (1996). Surfaktant: en gjennomgang av dens funksjoner og relevans ved respirasjonsforstyrrelser hos voksne. Åndedrettsmedisin, 90, 251–270.
4. Lee, AG (1975). Funksjonelle egenskaper ved biologiske membraner: En fysisk-kjemisk tilnærming. Prog. Biophy. Molec. Biol., 29 (1), 3-56.
5. Mason, RJ, Huber, G., & Vaughan, M. (1972). Syntese av Dipalmitoyl-lecithin 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, et essensielt næringsstoff for mennesker. FASEB Journal, 5, 2093–2098.