ما هي الوظائف الأساسية للفوسفوليبيد؟

تنتشر الفسفوليبيدات في خلايا البكتيريا وحقيقيات النوى. إنها جزيئات مكونة من رأس فوسفات وذيل دهني. يعتبر الرأس محبًا للماء أو محبًا للماء ، في حين أن الذيل كاره للماء أو طارد للماء. لذلك تسمى الفسفوليبيدات برمائيات. بسبب هذه الطبيعة المزدوجة للفوسفوليبيدات ، فإن العديد من الأنواع ترتب نفسها في طبقتين في بيئة مائية. وهذا ما يسمى طبقة ثنائية الفوسفوليبيد. يحدث تخليق الفوسفوليبيد في المقام الأول في الشبكة الإندوبلازمية. تشمل مجالات التخليق الحيوي الأخرى جهاز جولجي والميتوكوندريا. تعمل الدهون الفسفورية بطرق مختلفة داخل الخلايا.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

الفسفوليبيدات عبارة عن جزيئات ذات رؤوس فوسفات محبة للماء وذيول دهنية كارهة للماء. وهي تتألف من أغشية خلوية ، وتنظم عمليات خلوية معينة ، وتمتلك خصائص استقرار وديناميكية يمكن أن تساعد في توصيل الدواء.

توفر الدهون الفسفورية حواجز في الأغشية الخلوية لحماية الخلية ، كما أنها تشكل حواجز للعضيات داخل تلك الخلايا. تعمل الدهون الفوسفورية على توفير مسارات للمواد المختلفة عبر الأغشية. بروتينات الغشاء ترصيع طبقة ثنائية الفسفوليبيد ؛ تستجيب هذه لإشارات الخلية أو تعمل كإنزيمات أو آليات نقل لغشاء الخلية. تسمح طبقة الفسفوليبيد الثنائية بسهولة للجزيئات الأساسية مثل الماء والأكسجين وثاني أكسيد الكربون بالدخول تعبر الغشاء ، لكن الجزيئات الكبيرة جدًا لا يمكنها دخول الخلية بهذه الطريقة أو قد لا تتمكن من الدخول الكل. مع هذا المزيج من الدهون الفوسفورية والبروتينات ، يُقال إن الخلية قابلة للاختراق بشكل انتقائي ، مما يسمح فقط لبعض المواد بحرية وغيرها من خلال تفاعلات أكثر تعقيدًا.

توفر الفسفوليبيدات بنية لأغشية الخلية ، والتي بدورها تحافظ على تنظيم العضيات و مقسمة للعمل بشكل أكثر كفاءة ، ولكن هذا الهيكل يساعد أيضًا في مرونة الأغشية و سيولة. ستحدث بعض الدهون الفسفورية انحناءًا سلبيًا للغشاء ، بينما يتسبب البعض الآخر في انحناء إيجابي ، اعتمادًا على تركيبتها. تساهم البروتينات أيضًا في تقوس الغشاء. يمكن أيضًا أن تنتقل الدهون الفسفورية عبر الأغشية ، غالبًا عن طريق بروتينات خاصة مثل flippases و floppases و scramblases. تساهم الفسفوليبيد في الشحن السطحي للأغشية أيضًا. لذلك بينما تساهم الفسفوليبيدات في الاستقرار واندماجها وانشطارها ، فإنها تساعد أيضًا في نقل المواد والإشارات. وبالتالي ، فإن الفسفوليبيدات تجعل الأغشية شديدة الديناميكية ، بدلاً من حواجز ثنائية الطبقات بسيطة. وبينما تساهم الفسفوليبيدات بأكثر مما كان يعتقد في الأصل في العمليات المختلفة ، فإنها تظل مثبتات الأغشية الخلوية عبر الأنواع.

بفضل التكنولوجيا الأفضل ، يستطيع العلماء تصور بعض الدهون الفوسفورية داخل الخلايا الحية عبر مجسات الفلورسنت. تتضمن الطرق الأخرى لتوضيح وظائف الفسفوليبيد استخدام أنواع خروج المغلوب (مثل الفئران) التي تمتلك إنزيمات معدلة للدهون مفرطة التعبير. هذا يساعد في فهم المزيد من وظائف الفوسفوليبيد.

تلعب الفوسفوليبيد دورًا نشطًا بعيدًا عن تكوين طبقات ثنائية. تحافظ الفسفوليبيدات على تدرج في العمليات الكيميائية والكهربائية لضمان بقاء الخلية. كما أنها ضرورية لتنظيم الإفراز الخلوي ، والانجذاب الكيميائي ، والتنقل الخلوي. تلعب بعض الدهون الفسفورية دورًا في البلعمة ، حيث تعمل على إحاطة الجزيئات لتشكيل البلعمة. تساهم الفسفوليبيد أيضًا في الالتقام الخلوي ، وهو تكوين فجوات. تستلزم العملية ربط الغشاء حول الجسيمات ، والتمديد ، والخلع في النهاية. تمتلك الجسيمات الداخلية والبلعمة الناتجة بدورها طبقات ثنائية من الدهون.

تنظم الفسفوليبيدات العمليات الخلوية المتعلقة بالنمو والانتقال المشبكي والمراقبة المناعية.

وظيفة أخرى من الدهون الفسفورية هي تجميع البروتينات الدهنية المتداولة. تلعب هذه البروتينات دورًا أساسيًا في نقل الدهون الثلاثية والكوليسترول في الدم.

تعمل الفسفوليبيدات أيضًا كمستحلبات في الجسم ، مثل عندما تختلط مع الكوليسترول وحمض الصفراء في المرارة لصنع المذيلات لامتصاص المواد الدهنية. تلعب الفسفوليبيدات أيضًا دور ترطيب الأسطح لأشياء مثل المفاصل والحويصلات الهوائية وأجزاء أخرى من الجسم تتطلب حركة سلسة.

تصنع الفسفوليبيد في حقيقيات النوى في الميتوكوندريا ، الإندوسومات والشبكة الإندوبلازمية (ER). تصنع معظم الدهون الفسفورية في الشبكة الإندوبلازمية. في ER ، تُستخدم الفسفوليبيدات في نقل الدهون غير الحويصلي بين ER والعضيات الأخرى. في الميتوكوندريا ، تلعب الفسفوليبيد أدوارًا عديدة في التوازن الخلوي وعمل الميتوكوندريا.

تساعد الفسفوليبيدات التي لا تشكل طبقات ثنائية في اندماج الغشاء والانحناء.

أكثر أنواع الدهون الفسفورية انتشارًا في حقيقيات النوى هي الجليسيروفوسفوليبيدات ، التي تمتلك العمود الفقري للجليسرول. لديهم مجموعة رأس وسلاسل جانبية كارهة للماء وسلاسل أليفاتية. يمكن أن تختلف المجموعة الرئيسية لهذه الفسفوليبيدات في التركيب الكيميائي ، مما يؤدي إلى أنواع متنوعة من الدهون الفوسفورية. تتراوح هياكل هذه الفسفوليبيدات من أسطواني إلى مخروطي إلى مخروطي معكوسًا ، وبالتالي تختلف وظيفتها. إنهم يعملون مع الكوليسترول والدهون السفينجولية للمساعدة في الالتقام الخلوي ، فهم يشكلون البروتينات الدهنية ، ويستخدمون كمواد خافضة للتوتر السطحي والمكونات الرئيسية للأغشية الخلوية.

يشتمل حمض الفوسفاتيديك (PA) ، المعروف أيضًا باسم الفوسفاتيدات ، على نسبة صغيرة فقط من الدهون الفوسفورية في الخلايا. إنه أبسط فوسفوليبيد ويعمل كمقدمة لجليسروفوسفوليبيدات أخرى. إنه يمتلك شكلًا مخروطيًا ويمكن أن يؤدي إلى تقوس الأغشية. يعزز PA من اندماج وانشطار الميتوكوندريا وهو ضروري لعملية التمثيل الغذائي للدهون. إنه يرتبط ببروتين Rac المرتبط بالانجذاب الكيميائي. يُعتقد أيضًا أنه يتفاعل مع العديد من البروتينات الأخرى بسبب طبيعته الأنيونية.

الفوسفاتيديل كولين (PC) هو الفوسفوليبيد في وفرة كبيرة ، ويشكل ما يصل إلى 55 في المائة من إجمالي الدهون. الكمبيوتر الشخصي هو أيون معروف باسم zwitterion ، وله شكل أسطواني ومعروف بتكوين طبقات ثنائية. يعمل الكمبيوتر الشخصي كعنصر أساسي لتوليد الأسيتيل كولين ، وهو ناقل عصبي حاسم. يمكن تحويل جهاز الكمبيوتر إلى دهون أخرى مثل sphingomyelins. يعمل الكمبيوتر أيضًا كعامل خافض للتوتر السطحي في الرئتين وهو أحد مكونات الصفراء. دوره العام هو تثبيت الغشاء.

كما أن الفوسفاتيد إيثانولامين (PE) متوفر أيضًا بكثرة ولكنه مخروطي نوعًا ما ولا يميل إلى تكوين طبقات ثنائية. وهي تشتمل على ما يصل إلى 25 في المائة من الدهون الفوسفورية. إنه غزير في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ، ويمكن صنعه بواسطة الميتوكوندريا. تمتلك PE مجموعة رأس أصغر نسبيًا مقارنة بجهاز الكمبيوتر. تشتهر PE بالالتهاب الكلي وتساعد في اندماج الغشاء.

Cardiolipin (CL) هو ثنائي فوسفوليبيد مخروطي الشكل وهو الفسفوليبيد الرئيسي غير ثنائي الطبقة الموجود في الميتوكوندريا ، وهي العضيات الوحيدة التي تصنع CL. تم العثور على Cardiolipin في المقام الأول على الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ويؤثر على نشاط البروتين في الميتوكوندريا. هذا الفسفوليبيد الغني بالأحماض الدهنية ضروري لوظيفة مجمعات سلسلة الجهاز التنفسي الميتوكوندريا. يشكل CL كمية كبيرة من أنسجة القلب ويوجد في الخلايا والأنسجة التي تتطلب طاقة عالية. يعمل CL على جذب البروتونات إلى إنزيم يسمى سينسيز ATP. يساعد CL أيضًا في إرسال إشارات إلى موت الخلايا عن طريق موت الخلايا المبرمج.

يشكل Phosphatidylinositol (PI) ما يصل إلى 15 بالمائة من الدهون الفوسفورية الموجودة في الخلايا. تم العثور على PI في العديد من العضيات ، ويمكن أن تخضع مجموعتها الرئيسية لتغييرات قابلة للعكس. يعمل PI كمقدمة تساعد في نقل الرسائل في الجهاز العصبي بالإضافة إلى تهريب الأغشية واستهداف البروتين.

يشتمل فوسفاتيديل سيرين (PS) على ما يصل إلى 10 في المائة من الفوسفوليبيدات في الخلايا. يلعب PS دورًا مهمًا في إرسال الإشارات داخل وخارج الخلايا. يساعد PS الخلايا العصبية على العمل وينظم توصيل النبضات العصبية. ميزات PS في موت الخلايا المبرمج (موت الخلايا العفوي). يشتمل PS أيضًا على أغشية الصفائح الدموية وبالتالي يلعب دورًا في التخثر.

فوسفاتيديل جلسرين (PG) هو مقدمة للفوسفات (أحادي الجلسرين أحادي الأسيل) أو BMP ، الموجود في العديد من الخلايا ويحتمل أن يكون ضروريًا لنقل الكوليسترول. تم العثور على BMP بشكل رئيسي في خلايا الثدييات ، حيث تشكل ما يقرب من 1 في المائة من الدهون الفوسفورية. يتم تصنيع BMP بشكل أساسي في أجسام متعددة الخلايا ويعتقد أنها تحفز نمو الغشاء الداخلي.

السفينجوميلين (SM) هو شكل آخر من أشكال الفوسفوليبيد. SMs مهمة لتركيب أغشية الخلايا الحيوانية. في حين أن العمود الفقري للجليسيروفوسفوليبيد هو الجلسرين ، فإن العمود الفقري للسفينجوميلين هو السفينجوزين. تتفاعل الطبقات الثنائية من الفوسفوليبيد SM بشكل مختلف مع الكوليسترول ، وتكون مضغوطة بدرجة أكبر ولكنها تقل نفاذية الماء. يشتمل SM على أطواف دهنية ونطاقات نانوية مستقرة في أغشية مهمة لفرز الأغشية ونقل الإشارة ونقل البروتينات.

يؤدي الخلل الوظيفي للفوسفوليبيد إلى عدد من الاضطرابات مثل اعتلال الأعصاب المحيطية في شاركو ماري توث ومتلازمة سكوت وتقويض الدهون غير الطبيعي المرتبط بالعديد من الأورام.

يمكن أن تؤدي الاضطرابات الوراثية التي تسببها الطفرات الجينية إلى اختلال وظيفي في التخليق الحيوي للفوسفوليبيد والتمثيل الغذائي. ثبت أن هذه العلامات واضحة تمامًا في الاضطرابات المتعلقة بالميتوكوندريا.

هناك حاجة إلى شبكة دهنية فعالة في الميتوكوندريا. يلعب الكارديوليبين الفسفوري وحمض الفوسفاتيديك والفوسفاتيديل الجلسرين والفوسفاتيد إيثانولامين دورًا حاسمًا في الحفاظ على غشاء الميتوكوندريا. تؤدي طفرات الجينات التي تؤثر على هذه العمليات في بعض الأحيان إلى أمراض وراثية.

في متلازمة بارث المرتبطة بالميتوكوندريا X (BTHS) ، تشمل الحالات ضعف عضلات الهيكل العظمي ، وانخفاض النمو ، والتعب ، والتأخر الحركي ، واعتلال عضلة القلب ، وقلة العدلات ، وبيلة ​​3-methylglutaconic aciduria ، وقد تكون قاتلة مرض. يُظهر هؤلاء المرضى ميتوكوندريا معيبة ، والتي تمتلك كميات منخفضة من الفوسفوليبيد CL.

يتظاهر اعتلال عضلة القلب التوسعي المصحوب بترنح (DCMA) باعتلال عضلة القلب التوسعي المبكر ، ترنح في المخ غير التدريجي (ولكنه يؤدي إلى تأخر المحرك) وفشل النمو وحالات أخرى. ينتج هذا المرض عن مشاكل وظيفية في الجين الذي يساعد في تنظيم إعادة تشكيل CL والتكوين الحيوي لبروتين الميتوكوندريا.

تظهر متلازمة MEGDEL كاضطراب وراثي جسمي متنحي مع اعتلال دماغي ، وشكل معين من الصمم ، وتأخر حركي ونمو ، وحالات أخرى. في الجين المصاب ، تمتلك سلائف فوسفوليبيد CL ، PG ، سلسلة أسيل متغيرة ، والتي بدورها تغير CL. بالإضافة إلى ذلك ، تقلل العيوب الجينية من مستويات BMP الفوسفورية. نظرًا لأن BMP ينظم تنظيم الكوليسترول والاتجار به ، فإن تقليله يؤدي إلى تراكم الكوليسترول غير المعالج.

بينما يتعلم الباحثون المزيد عن أدوار الفوسفوليبيد وأهميتها ، من المأمول أن يتم إجراء علاجات جديدة لعلاج الأمراض الناتجة عن اختلال وظيفتها.

التوافق الحيوي للفوسفوليبيدات يجعلها مرشحة مثالية لأنظمة توصيل الأدوية. تساعد مركباتهم البرمائية (التي تحتوي على مكونات محبة للماء وكراهية الماء) في البناء على التجميع الذاتي وإنشاء هياكل أكبر. غالبًا ما تشكل الدهون الفوسفورية الجسيمات الشحمية التي يمكن أن تحمل الأدوية. تعمل الدهون الفوسفورية أيضًا كمستحلبات جيدة. يمكن لشركات الأدوية اختيار الدهون الفوسفورية من البيض أو فول الصويا أو الفسفوليبيدات المصطنعة للمساعدة في توصيل الأدوية. يمكن تصنيع الفسفوليبيدات الاصطناعية من الجلسروفوسفوليبيدات عن طريق تغيير مجموعات الرأس أو الذيل أو كليهما. هذه الفسفوليبيدات الاصطناعية أكثر ثباتًا ونقاءً من الفسفوليبيدات الطبيعية ، لكن تكلفتها تميل إلى أن تكون أعلى. ستؤثر كمية الأحماض الدهنية في الدهون الفسفورية الطبيعية أو الاصطناعية على كفاءة تغليفها.

يمكن أن تصنع الفوسفوليبيد الجسيمات الشحمية ، وهي حويصلات خاصة يمكنها أن تتطابق بشكل أفضل مع بنية غشاء الخلية. تعمل هذه الجسيمات الشحمية بعد ذلك كناقلات للأدوية إما للأدوية المحبة للماء أو المحبة للدهون ، والأدوية الخاضعة للرقابة وعوامل أخرى. غالبًا ما تستخدم الجسيمات الشحمية المصنوعة من الدهون الفوسفورية في أدوية السرطان والعلاج الجيني واللقاحات. يمكن تصنيع الجسيمات الشحمية لتكون شديدة الخصوصية لتوصيل الأدوية ، بجعلها تشبه غشاء الخلية الذي يحتاجون إلى عبوره. يمكن تغيير محتوى الجسيمات الشحمية الفسفورية بناءً على موقع المرض المستهدف.

خصائص الاستحلاب للفوسفوليبيد تجعلها مثالية لمستحلبات الحقن في الوريد. غالبًا ما تستخدم مستحلبات فوسفوليبيد صفار البيض وفول الصويا لهذا الغرض.

إذا كانت الأدوية ذات توافر حيوي ضعيف ، فيمكن أحيانًا استخدام مركبات الفلافونويد الطبيعية لتشكيل مجمعات تحتوي على الدهون الفوسفورية ، مما يساعد على امتصاص الدواء. تميل هذه المجمعات إلى إنتاج أدوية مستقرة ذات مفعول أطول.

بينما ينتج عن البحث المستمر المزيد من المعلومات حول الفسفوليبيدات المفيدة بشكل متزايد ، فإن العلم سيفعل ذلك الاستفادة من المعرفة لفهم العمليات الخلوية بشكل أفضل ولتحقيق المزيد من الاستهداف الأدوية.