Fosfolipidy

Fosfolipidy jsou významně zapojeny do struktury buněčných membrán. Jsou to komplexní lipidy, které obsahují vazbu esteru kyseliny fosforečné. Jsou také amfifilní, protože mají hydrofilní a lipofilní oblast.

Co jsou fosfolipidy?

Fosfolipidy jsou estery glycerolu nebo sfingosinu se dvěma molekulami mastných kyselin a jedním zbytkem kyseliny fosforečné, které mohou být zase esterifikovány různými alkoholy. Jsou základními stavebními kameny buněčných membrán a buněčných organel.

Tam vytvářejí dvojitou lipidovou vrstvu, která odděluje intracelulární prostor od extracelulárního prostoru. Oba pokoje mají vodní prostředí, jehož molekuly nepřijdou do vzájemného styku. Každá z fosfolipidových molekul obsahuje hydrofilní a lipofilní oblast. Hydrofilní oblast je představována glycerinovou a fosfátovou skupinou a navíc často alkoholem esterifikovaným na fosfátové skupině. Lipofilní oblast je umístěna na zbytcích mastných kyselin. Lipofilní skupiny se agregují, zatímco hydrofilní skupiny se navzájem zdráhají.

Lipidová dvojvrstva obsahuje dvě hydrofilní vrstvy, které ohraničují buňku z vnějšku a zevnitř. Lipofilní oblast leží uvnitř dvojité vrstvy. Fosfolipidy se dělí na fosfoglyceridy a sfingomyeliny. Kromě toho mohou být zbytky kyseliny fosforečné mimo jiné esterifikovány cholinem, ethanolaminem nebo serinem. V případě fosfoglyceridů to vede k fosfatidylcholinům (lecitin), fosfatidylethanolaminům nebo fosfatidylserinům.

Funkce, efekt a úkoly

Fosfolipidy představují hlavní složku biomembrány a oddělují tak vnitřek buňky od okolního prostoru. Současná hydrofilita a lipofilita umožňují fosfolipidům působit jako mezní vrstva mezi vodou a olejem.

Tak se tukové látky ukládají na lipofilní konec molekuly. Polární látky a vodné roztoky se vážou v hydrofilní oblasti. Současně se do roztoku přivádějí jak voda, ve vodě rozpustné sloučeniny, tak ve vodě nerozpustné, ale v tucích rozpustné sloučeniny. Ve vodě tvoří fosfolipidy vždy dvojité vrstvy, jejichž hydrofilní molekulární části směřují k vodě a jejich lipofilním molekulárním oblastem od vody. Membrány zároveň vytvářejí prostory, v nichž mohou biochemické reakce nenarušeny vnějšími vlivy. Nepolární oblasti fosfolipidů přispívají k jejich tekutosti.

Zde se hromadí nepolární zbytky mastných kyselin, ale v důsledku nepolárnosti jsou zde molekulární interakce slabé. Tímto způsobem se uhlovodíkové zbytky mohou mírně posunout proti sobě. Hydrofilní hlavy jsou vůči sobě skutečně averzní. Pro polární molekuly jsou však silnější vazebné síly. V důsledku lipofilního charakteru buněčné membrány jsou dvě vodná prostředí od sebe oddělena, takže biochemické reakce mohou probíhat nerušeně v obou oblastech. Pomocí transportních proteinů mohou být molekuly nebo ionty selektivně transportovány prostřednictvím kanálů zabudovaných do dvojité membránové vrstvy.

Receptory přítomné uvnitř dvojité membrány přenášejí signály uvnitř buňky. Vesikuly se mohou oddělit od membrány, která se skládá z fosfolipidů, a mohou absorbovat látky cizí do buňky nebo uvolňovat enzymy nebo hormony do extracelulární oblasti. Kromě své funkce jako složky membrány slouží lecitin také jako výchozí materiál pro tvorbu neurotransmiterů acetylcholin a noradrenalin. Hraje také důležitou roli při trávení tuků.

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Fosfatidylcholin (lecitin), fosfatidylethanolamin, fosfatidylserin, fosfatidylinositol a sfingolipidy jsou v membránách přítomny jako fosfolipidy. Kromě toho cholesterol a jeho deriváty zajišťují tekutost membrány. Lipidy obrácené k buněčnému povrchu mohou být glykosylovány.

Syntéza fosfolipidů probíhá v hladkém endoplazmatickém retikulu. Odtud jsou molekuly transportovány na místo určení ve formě vezikul a zabudovány do membrány. V lidském těle se v mozku, kostní dřeni, játrech nebo srdci nachází zvláště velké množství fosfolipidů, kromě jejich normálního výskytu v každé buněčné membráně. Potraviny bohaté na fosfolipidy jsou zejména žloutky, semena, kořeny, hlízy, houby, kvasnice a rostlinné oleje.

Nemoci a poruchy

V souvislosti s fosfolipidy je znám tzv. Antifosfolipidový syndrom. Toto onemocnění se vyskytuje hlavně u žen a je charakterizováno zvýšeným výskytem arteriálních a žilních trombóz.

To má často za následek srdeční infarkty, mozkové mrtvice, plicní embolie nebo trombózy. V kůži dochází k paradoxnímu krvácení, což vede ke zvýšené spotřebě krevních destiček. Potraty jsou běžné. Příčinou tohoto stavu je autoimunitní porucha. Imunitní systém je namířen proti určitým fosfolipidům, jako je kardiolipin nebo protrombin. Vždy se však jedná o protilátky proti proteinům spojeným s fosfolipidy. Syndrom se vyskytuje samostatně i v kontextu různých autoimunitních onemocnění, která patří do revmatické skupiny forem.

Nejčastějším základním onemocněním je systémový lupus erythematodes (SLE), který se může vyvinout také v souvislosti s maligními nádory nebo HIV. Sekundární antifosfolipidový syndrom se může objevit také u revmatoidní artritidy, lupus erythematosus nebo Sjögrenova syndromu. Protein beta-2-glykoprotein I hraje důležitou roli v patogenezi onemocnění, je přítomen jako monomer v krvi a váže se mimo jiné na buněčnou membránu monocytů a trombocytů, načež se aktivují krevní destičky.

Když se váže na buněčnou membránu, molekula mění svou konformaci, takže je náchylná k útoku specifickými protilátkami. Je vytvořen dimer, který se může vázat na různé receptory umístěné v membráně. Výsledkem je aktivace tvorby trombu. Existuje také zvláštní forma nemoci, která postihuje zejména mladé muže ve věku od dvou do čtyř let. Toto je vzácný Hughes-Stovinův syndrom s podobnými příznaky.