Λιπίδια: Ορισμός, Δομή, Λειτουργία & Παραδείγματα

Τα λιπίδια περιλαμβάνουν μια ομάδα ενώσεων όπως λίπη, έλαια, στεροειδή και κεριά που βρίσκονται σε ζωντανούς οργανισμούς. Τόσο τα προκαρυωτικά όσο και τα ευκαρυωτικά διαθέτουν λιπίδια, τα οποία παίζουν βιολογικά πολλούς σημαντικούς ρόλους, όπως σχηματισμός μεμβράνης, προστασία, μόνωση, αποθήκευση ενέργειας, διαίρεση κυττάρων και άλλα. Στην ιατρική, τα λιπίδια αναφέρονται σε λίπη αίματος.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Τα λιπίδια υποδηλώνουν λίπη, έλαια, στεροειδή και κεριά που βρίσκονται σε ζωντανούς οργανισμούς. Τα λιπίδια εξυπηρετούν πολλές λειτουργίες μεταξύ ειδών, για αποθήκευση ενέργειας, προστασία, μόνωση, διαίρεση κυττάρων και άλλους σημαντικούς βιολογικούς ρόλους.

Τα λιπίδια κατασκευάζονται από ένα τριγλυκερίδιο που παράγεται από την αλκοόλη γλυκερόλη, συν λιπαρά οξέα. Οι προσθήκες σε αυτήν τη βασική δομή αποδίδουν μεγάλη ποικιλία στα λιπίδια. Πάνω από 10.000 είδη λιπιδίων έχουν ανακαλυφθεί μέχρι στιγμής και πολλά συνεργάζονται με μια τεράστια ποικιλία πρωτεϊνών για τον κυτταρικό μεταβολισμό και τη μεταφορά υλικών. Τα λιπίδια είναι σημαντικά μικρότερα από τις πρωτεΐνες.

Τα λιπαρά οξέα είναι ένας τύπος λιπιδίων και χρησιμεύουν ως δομικά στοιχεία και για άλλα λιπίδια. Τα λιπαρά οξέα περιέχουν ομάδες καρβοξυλίου (-COOH) συνδεδεμένες σε μια αλυσίδα άνθρακα με προσκολλημένα υδρογόνα. Αυτή η αλυσίδα είναι αδιάλυτη στο νερό. Τα λιπαρά οξέα μπορούν να είναι κορεσμένα ή ακόρεστα. Τα κορεσμένα λιπαρά οξέα έχουν απλούς δεσμούς άνθρακα, ενώ τα ακόρεστα λιπαρά οξέα έχουν διπλούς δεσμούς άνθρακα. Όταν τα κορεσμένα λιπαρά οξέα συνδυάζονται με τριγλυκερίδια, αυτό έχει ως αποτέλεσμα στερεά λίπη σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτό συμβαίνει επειδή η δομή τους τους αναγκάζει να συσσωρευτούν σφιχτά. Αντιθέτως, ακόρεστα λιπαρά οξέα σε συνδυασμό με τριγλυκερίδια τείνουν να αποδίδουν υγρά έλαια. Η στριμμένη δομή των ακόρεστων λιπών αποδίδει μια πιο χαλαρή, πιο ρευστή ουσία σε θερμοκρασία δωματίου.

Τα φωσφολιπίδια κατασκευάζονται από ένα τριγλυκερίδιο με μια φωσφορική ομάδα υποκατεστημένη για ένα λιπαρό οξύ. Μπορούν να περιγραφούν ότι έχουν φορτισμένη κεφαλή και ουρά υδρογονάνθρακα. Τα κεφάλια τους είναι υδρόφιλα ή αγαπούν το νερό, ενώ οι ουρές τους είναι υδρόφοβες ή απωθούνται στο νερό.

Ένα άλλο παράδειγμα λιπιδίου είναι η χοληστερόλη. Οι χοληστερόλες τοποθετούνται σε άκαμπτες δομές δακτυλίου πέντε ή έξι ατόμων άνθρακα, με υδρογόνα συνδεδεμένα και εύκαμπτη ουρά υδρογονάνθρακα. Ο πρώτος δακτύλιος περιέχει μια ομάδα υδροξυλίου που εκτείνεται σε περιβάλλοντα νερού μεμβρανών ζωικών κυττάρων. Το υπόλοιπο μόριο, ωστόσο, είναι αδιάλυτο στο νερό.

Τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα (PUFAs) είναι λιπίδια που βοηθούν στη ρευστότητα της μεμβράνης. Τα PUFAs συμμετέχουν στην κυτταρική σηματοδότηση που σχετίζεται με νευρική φλεγμονή και ενεργητικό μεταβολισμό. Μπορούν να παρέχουν νευροπροστατευτικά αποτελέσματα ως ωμέγα-3 λιπαρά οξέα, και σε αυτή τη σύνθεση, είναι αντιφλεγμονώδη. Για τα ωμέγα-6 λιπαρά οξέα, τα PUFA μπορούν να προκαλέσουν φλεγμονή.

Οι στερόλες είναι λιπίδια που βρίσκονται στις μεμβράνες των φυτών. Τα γλυκολιπίδια είναι λιπίδια που συνδέονται με υδατάνθρακες και αποτελούν μέρος κυτταρικών δεξαμενών λιπιδίων.

Τα λιπίδια παίζουν διάφορους ρόλους στους οργανισμούς. Τα λιπίδια αποτελούν προστατευτικά εμπόδια. Περιλαμβάνουν κυτταρικές μεμβράνες και μέρος της δομής των κυτταρικών τοιχωμάτων στα φυτά. Τα λιπίδια παρέχουν αποθήκευση ενέργειας σε φυτά και ζώα. Πολύ συχνά, τα λιπίδια λειτουργούν παράλληλα με τις πρωτεΐνες. Οι λειτουργίες των λιπιδίων μπορούν να επηρεαστούν από αλλαγές στις ομάδες της πολικής κεφαλής τους καθώς και από τις πλευρικές αλυσίδες τους.

Τα φωσφολιπίδια αποτελούν τα θεμέλια για τα λιπιδικά διπλά στρώματα, με την αμφιπαθητική τους φύση, που αποτελούν κυτταρικές μεμβράνες. Το εξωτερικό στρώμα αλληλεπιδρά με το νερό ενώ το εσωτερικό στρώμα υπάρχει ως εύκαμπτη λιπαρή ουσία. Η υγρή φύση των κυτταρικών μεμβρανών βοηθά στη λειτουργία τους. Τα λιπίδια αποτελούν όχι μόνο τις μεμβράνες του πλάσματος, αλλά και τα κυτταρικά διαμερίσματα όπως το πυρηνικό περίβλημα, το ενδοπλασματικό δίκτυο (ER), τη συσκευή Golgi και τα κυστίδια.

Τα λιπίδια συμμετέχουν επίσης στην κυτταρική διαίρεση. Τα διαιρούμενα κύτταρα ρυθμίζουν την περιεκτικότητα των λιπιδίων ανάλογα με τον κυτταρικό κύκλο. Τουλάχιστον 11 λιπίδια εμπλέκονται στη δραστηριότητα του κυτταρικού κύκλου. Τα σφιγγολιπίδια παίζουν ρόλο στην κυτοκίνηση κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης. Επειδή η κυτταρική διαίρεση έχει ως αποτέλεσμα την ένταση της μεμβράνης στο πλάσμα, τα λιπίδια φαίνεται να βοηθούν με μηχανικές πτυχές της διαίρεσης όπως η δυσκαμψία της μεμβράνης.

Τα λιπίδια παρέχουν προστατευτικά εμπόδια για εξειδικευμένους ιστούς όπως νεύρα. Το προστατευτικό περίβλημα μυελίνης που περιβάλλει τα νεύρα περιέχει λιπίδια.

Τα λιπίδια παρέχουν τη μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας από την κατανάλωση, έχοντας περισσότερο από το διπλάσιο της ποσότητας ενέργειας ως πρωτεΐνες και υδατάνθρακες. Το σώμα διασπά τα λίπη στην πέψη, μερικά για άμεσες ενεργειακές ανάγκες και άλλα για αποθήκευση. Το σώμα βασίζεται στην αποθήκευση λιπιδίων για άσκηση χρησιμοποιώντας λιπάσες για να διασπάσει αυτά τα λιπίδια και τελικά να κάνει περισσότερη τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ) στα κύτταρα ισχύος.

Στα φυτά, τα έλαια σπόρων όπως οι τριακυλογλυκερόλες (TAGs) παρέχουν αποθήκευση τροφής για τη βλάστηση και την ανάπτυξη των σπόρων τόσο στα αγγειόσπερμα όσο και στους γυμναστικούς σπέρματα. Αυτά τα έλαια αποθηκεύονται σε σώματα λαδιού (ΟΒ) και προστατεύονται από φωσφολιπίδια και πρωτεΐνες που ονομάζονται ελαιοζίνες. Όλες αυτές οι ουσίες παράγονται από το ενδοπλασματικό δίκτυο (ER). Το σώμα του λαδιού βγαίνει από το ER.

Τα λιπίδια παρέχουν στα φυτά την απαραίτητη ενέργεια για τις μεταβολικές διεργασίες και τα σήματά τους μεταξύ των κυττάρων. Το φλόωμα, ένα από τα κύρια τμήματα μεταφοράς των φυτών (μαζί με το ξυλόφυλλο), περιέχει λιπίδια τέτοια όπως η χοληστερόλη, η σιτοστερόλη, η καμποστερόλη, η στιγμαστερόλη και διάφορες ποικίλες λιπόφιλες ορμόνες και μόρια. Τα διάφορα λιπίδια μπορεί να παίζουν ρόλο στη σηματοδότηση όταν ένα φυτό έχει υποστεί ζημιά. Τα φωσφολιπίδια στα φυτά λειτουργούν επίσης ως απόκριση στους περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες στα φυτά, καθώς και στην αντιμετώπιση παθογόνων λοιμώξεων.

Στα ζώα, τα λιπίδια χρησιμεύουν επίσης ως μόνωση από το περιβάλλον και ως προστασία για ζωτικά όργανα. Τα λιπίδια παρέχουν επίσης πλευστότητα και στεγανοποίηση.

Τα λιπίδια που ονομάζονται κεραμίδια, που βασίζονται σε σφιγγοειδή, εκτελούν σημαντικές λειτουργίες για την υγεία του δέρματος. Βοηθούν στη διαμόρφωση της επιδερμίδας, η οποία χρησιμεύει ως το εξώτατο στρώμα του δέρματος που προστατεύει από το περιβάλλον και αποτρέπει την απώλεια νερού. Τα κεραμίδια λειτουργούν ως πρόδρομοι για το μεταβολισμό της σφιγγολιπιδίου. Ο ενεργός μεταβολισμός των λιπιδίων εμφανίζεται στο δέρμα. Τα σφιγγολιπίδια αποτελούν τα δομικά και σηματοδοτικά λιπίδια που βρίσκονται στο δέρμα. Οι σφιγγομυελίνες, φτιαγμένες από κεραμίδια, είναι διαδεδομένες στο νευρικό σύστημα και βοηθούν τους κινητικούς νευρώνες να επιβιώσουν.

Τα λιπίδια παίζουν επίσης ρόλο στην κυτταρική σηματοδότηση. Στο κεντρικό και περιφερικό νευρικό σύστημα, τα λιπίδια ελέγχουν τη ρευστότητα των μεμβρανών και βοηθούν στην μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων. Τα λιπίδια βοηθούν στη σταθεροποίηση συνάψεων.

Τα λιπίδια είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη, ένα υγιές ανοσοποιητικό σύστημα και την αναπαραγωγή. Τα λιπίδια επιτρέπουν στον οργανισμό να αποθηκεύει βιταμίνες στο ήπαρ, όπως οι λιποδιαλυτές βιταμίνες Α, Δ, Ε και Κ. Η χοληστερόλη χρησιμεύει ως πρόδρομος για ορμόνες όπως τα οιστρογόνα και η τεστοστερόνη. Παράγει επίσης χολικά οξέα, τα οποία διαλύουν το λίπος. Το ήπαρ και τα έντερα παράγουν περίπου το 80 τοις εκατό της χοληστερόλης, ενώ το υπόλοιπο προέρχεται από τροφή.

Γενικά, τα ζωικά λίπη είναι κορεσμένα και συνεπώς στερεά, ενώ τα φυτικά έλαια τείνουν να είναι ακόρεστα και συνεπώς υγρά. Τα ζώα δεν μπορούν να παράγουν ακόρεστα λίπη, επομένως αυτά τα λίπη πρέπει να καταναλώνονται από παραγωγούς όπως φυτά και φύκια. Με τη σειρά τους, τα ζώα που τρώνε αυτούς τους καταναλωτές φυτών (όπως τα ψάρια κρύου νερού) αποκτούν αυτά τα ευεργετικά λίπη. Τα ακόρεστα λίπη είναι τα πιο υγιεινά λίπη που τρώνε καθώς μειώνουν τον κίνδυνο ασθενειών. Παραδείγματα αυτών των λιπών περιλαμβάνουν έλαια όπως ελαιόλαδο και ηλιέλαιο, καθώς και σπόρους, ξηρούς καρπούς και ψάρια. Τα φυλλώδη πράσινα λαχανικά είναι επίσης καλές πηγές διαιτητικών ακόρεστων λιπών. Τα λιπαρά οξέα στα φύλλα χρησιμοποιούνται σε χλωροπλάστες.

Τα trans-λίπη είναι μερικώς υδρογονωμένα λιπαντικά που μοιάζουν με κορεσμένα λίπη. Παλαιότερα χρησιμοποιούμενα στο μαγείρεμα, τα trans-λιπαρά θεωρούνται πλέον ανθυγιεινά για κατανάλωση.

Τα κορεσμένα λίπη πρέπει να καταναλώνονται λιγότερο από τα ακόρεστα λίπη, καθώς τα κορεσμένα λίπη μπορεί να αυξήσουν τον κίνδυνο ασθένειας. Παραδείγματα κορεσμένων λιπών περιλαμβάνουν το κόκκινο κρέας των ζώων και τα λιπαρά γαλακτοκομικά προϊόντα, καθώς και το λάδι καρύδας και το φοινικέλαιο.

Όταν οι επαγγελματίες του ιατρικού τομέα αναφέρονται στα λιπίδια ως λίπη αίματος, αυτό περιγράφει το είδος των λιπών που συζητούνται συχνά σχετικά με την καρδιαγγειακή υγεία, ιδιαίτερα τη χοληστερόλη. Οι λιποπρωτεΐνες βοηθούν στη μεταφορά χοληστερόλης μέσω του σώματος. Η λιποπρωτεΐνη υψηλής πυκνότητας (HDL) αναφέρεται στη χοληστερόλη που είναι ένα «καλό» λίπος. Βοηθά στην απομάκρυνση της κακής χοληστερόλης μέσω του ήπατος. Οι «κακές» χοληστερόλες περιλαμβάνουν LDL, IDL, VLDL και ορισμένα τριγλυκερίδια. Τα κακά λίπη αυξάνουν τον κίνδυνο καρδιακής προσβολής και εγκεφαλικού επεισοδίου λόγω της συσσώρευσής τους ως πλάκας, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε φραγμένες αρτηρίες. Επομένως, η ισορροπία των λιπιδίων είναι ζωτικής σημασίας για την υγεία.

Οι φλεγμονώδεις δερματικές παθήσεις μπορεί να ωφεληθούν από την κατανάλωση ορισμένων λιπιδίων όπως το εικοσαπεντανοϊκό οξύ (EPA) και το docsahexaenoic acid (DHA). Έχει αποδειχθεί ότι το EPA αλλάζει το προφίλ κεραμιδίου του δέρματος.

Ορισμένες ασθένειες σχετίζονται με λιπίδια στο ανθρώπινο σώμα. Η υπερτριγλυκεριδαιμία, μια κατάσταση υψηλών τριγλυκεριδίων στο αίμα, μπορεί να οδηγήσει σε παγκρεατίτιδα. Ορισμένα φάρμακα λειτουργούν για τη μείωση των τριγλυκεριδίων, όπως από ένζυμα που αποικοδομούν τα λίπη στο αίμα. Υψηλή μείωση των τριγλυκεριδίων έχει επίσης βρεθεί σε ορισμένα άτομα με ιατρική συμπλήρωση μέσω ιχθυελαίου.

Η υπερχοληστερολαιμία (υψηλή χοληστερόλη στο αίμα) μπορεί να αποκτηθεί ή να είναι γενετική. Τα άτομα με οικογενειακή υπερχοληστερολαιμία έχουν εξαιρετικά υψηλές τιμές χοληστερόλης που δεν μπορούν να ελεγχθούν μέσω φαρμάκων. Αυτό αυξάνει σημαντικά τον κίνδυνο καρδιακής προσβολής και εγκεφαλικού επεισοδίου, με πολλά άτομα να πεθαίνουν πριν φτάσουν τα 50 χρόνια.

Οι γενετικές ασθένειες που οδηγούν σε υψηλή συσσώρευση λιπιδίων στα αιμοφόρα αγγεία αναφέρονται ως ασθένειες αποθήκευσης λιπιδίων. Αυτή η υπερβολική αποθήκευση λίπους αποφέρει επιβλαβείς επιπτώσεις στον εγκέφαλο και σε άλλα μέρη του σώματος. Μερικά παραδείγματα ασθενειών αποθήκευσης λιπιδίων περιλαμβάνουν τη νόσο Fabry, τη νόσο Gaucher, τη νόσο Niemann-Pick, τη νόσο Sandhoff και την Tay-Sachs. Δυστυχώς, πολλές από αυτές τις ασθένειες αποθήκευσης λιπιδίων οδηγούν σε ασθένεια και θάνατο σε νεαρή ηλικία.

Τα λιπίδια παίζουν επίσης ρόλο στις ασθένειες των κινητικών νευρώνων (MNDs), καθώς αυτές οι καταστάσεις χαρακτηρίζονται όχι μόνο από εκφυλισμό και θάνατο κινητικών νευρώνων, αλλά και προβλήματα με τον μεταβολισμό των λιπιδίων. Στα MNDs, τα δομικά λιπίδια του κεντρικού νευρικού συστήματος αλλάζουν και αυτό επηρεάζει τόσο τις μεμβράνες όσο και τη σηματοδότηση των κυττάρων. Για παράδειγμα, ο υπερμεταβολισμός εμφανίζεται με αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS). Φαίνεται να υπάρχει σύνδεση μεταξύ της διατροφής (σε αυτήν την περίπτωση, δεν καταναλώνονται αρκετές θερμίδες λιπιδίων) και του κινδύνου ανάπτυξης ALS. Τα υψηλότερα λιπίδια αντιστοιχούν σε καλύτερα αποτελέσματα για ασθενείς με ALS. Τα φάρμακα που στοχεύουν τα σφιγγολιπίδια θεωρούνται ως θεραπείες για ασθενείς με ALS. Απαιτείται περισσότερη έρευνα για την καλύτερη κατανόηση των σχετικών μηχανισμών και για την παροχή κατάλληλων θεραπευτικών επιλογών.

Στη μυϊκή ατροφία της σπονδυλικής στήλης (SMA), μια γενετική αυτοσωμική υπολειπόμενη ασθένεια, τα λιπίδια δεν χρησιμοποιούνται σωστά για ενέργεια. Τα άτομα SMA έχουν υψηλή μάζα λίπους σε περιβάλλον πρόσληψης χαμηλών θερμίδων. Επομένως, πάλι, η δυσλειτουργία του μεταβολισμού των λιπιδίων παίζει σημαντικό ρόλο σε μια νόσο του κινητικού νευρώνα.

Υπάρχουν στοιχεία για τα ωμέγα-3 λιπαρά οξέα που παίζουν ευεργετικό ρόλο σε εκφυλιστικές ασθένειες όπως οι ασθένειες του Αλτσχάιμερ και του Πάρκινσον. Αυτό δεν έχει αποδειχθεί ότι ισχύει για το ALS, και στην πραγματικότητα το αντίθετο αποτέλεσμα της τοξικότητας έχει βρεθεί σε μοντέλα ποντικών.

Οι επιστήμονες συνεχίζουν να ανακαλύπτουν νέα λιπίδια. Επί του παρόντος, τα λιπίδια δεν μελετώνται στο επίπεδο των πρωτεϊνών και επομένως είναι λιγότερο κατανοητά. Μεγάλο μέρος της τρέχουσας ταξινόμησης λιπιδίων βασίστηκε σε χημικούς και βιοφυσικούς, με έμφαση στη δομή και όχι στη λειτουργία. Επιπλέον, ήταν δύσκολο να πειραχτούν οι λειτουργίες των λιπιδίων λόγω της τάσης τους να συνδυάζονται με πρωτεΐνες. Είναι επίσης δύσκολο να διευκρινιστεί η λειτουργία των λιπιδίων σε ζωντανά κύτταρα. Ο πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός (NMR) και η φασματομετρία μάζας (MS) δίνουν κάποια αναγνώριση λιπιδίων με τη βοήθεια λογισμικού υπολογιστών. Ωστόσο, απαιτείται καλύτερη ανάλυση στη μικροσκοπία για να αποκτήσετε μια εικόνα των μηχανισμών και των λειτουργιών των λιπιδίων. Αντί να αναλύεται μια ομάδα εκχυλισμάτων λιπιδίων, θα χρειαστεί πιο συγκεκριμένη MS για την απομόνωση των λιπιδίων από τα πρωτεϊνικά τους συμπλέγματα. Η σήμανση των ισοτόπων μπορεί να χρησιμεύσει για τη βελτίωση της οπτικοποίησης και επομένως της ταυτοποίησης.

Είναι σαφές ότι τα λιπίδια, εκτός από τα γνωστά δομικά και ενεργητικά χαρακτηριστικά τους, παίζουν ρόλο σε σημαντικές κινητικές λειτουργίες και σηματοδότηση. Καθώς η τεχνολογία βελτιώνεται για τον εντοπισμό και την οπτικοποίηση των λιπιδίων, απαιτείται περισσότερη έρευνα για να εξακριβωθεί η λειτουργία των λιπιδίων. Τελικά, η ελπίδα είναι ότι θα μπορούσαν να σχεδιαστούν δείκτες που δεν θα διαταράσσουν υπερβολικά τη λειτουργία των λιπιδίων. Το να είσαι σε θέση να χειριστείς τη λειτουργία των λιπιδίων σε υποκυτταρικά επίπεδα θα μπορούσε να παράσχει μια ερευνητική ανακάλυψη. Αυτό θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην επιστήμη με τον ίδιο τρόπο που έχει η έρευνα για τις πρωτεΐνες. Με τη σειρά τους, θα μπορούσαν να κατασκευαστούν νέα φάρμακα που θα μπορούσαν ενδεχομένως να βοηθήσουν εκείνους που πάσχουν από λιπιδικές διαταραχές.