რა არის ფოსფოლიპიდების ძირითადი ფუნქციები?

ფოსფოლიპიდები გავრცელებულია ბაქტერიებისა და ეუკარიოტების უჯრედებში. ისინი არიან ფოსფატის თავისა და ლიპიდური კუდისგან დამზადებული მოლეკულები. თავი ითვლება წყლის მოყვარედ ან ჰიდროფილურად, ხოლო კუდი ჰიდროფობიურია, ან წყლის მოსაგერიებელია. ფოსფოლიპიდებს ამფიფილურს უწოდებენ. ფოსფოლიპიდების ამ ორმაგი ხასიათის გამო, მრავალი ტიპი წყლიან გარემოში თავსდება ორ ფენად. ამას ფოსფოლიპიდური შრის ფენა ეწოდება. ფოსფოლიპიდების სინთეზი ძირითადად ხდება ენდოპლაზმურ ბადეში. ბიოსინთეზის სხვა სფეროებში შედის გოლჯის აპარატი და მიტოქონდრია. ფოსფოლიპიდები ფუნქციონირებს უჯრედების შიგნით სხვადასხვა გზით.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

ფოსფოლიპიდები არის ჰიდროფილური ფოსფატის თავებისა და ჰიდროფობიური ლიპიდური კუდების მქონე მოლეკულები. ისინი მოიცავს უჯრედულ მემბრანებს, არეგულირებენ გარკვეულ უჯრედულ პროცესებს და გააჩნიათ როგორც სტაბილიზაცია, ასევე დინამიური თვისებები, რაც ხელს შეუწყობს წამლის მიღებას.

ფოსფოლიპიდები წარმოქმნიან ბარიერებს უჯრედულ მემბრანებში უჯრედის დასაცავად, და ისინი ქმნიან ბარიერებს ამ უჯრედებში შემავალი ორგანელებისათვის. ფოსფოლიპიდები მუშაობენ გარსის მასშტაბით სხვადასხვა ნივთიერებების ბილიკების უზრუნველსაყოფად. მემბრანის ცილები ატარებს ფოსფოლიპიდურ ფენას; ესენი რეაგირებენ უჯრედულ სიგნალებზე ან მოქმედებენ როგორც ფერმენტები ან უჯრედის მემბრანის ტრანსპორტირების მექანიზმები. ფოსფოლიპიდური ფენა ადვილად იძლევა აუცილებელ მოლეკულებს, როგორიცაა წყალი, ჟანგბადი და ნახშირორჟანგი გადაკვეთენ მემბრანას, მაგრამ ძალიან დიდი მოლეკულები ამ გზით ვერ შედიან უჯრედში ან შეიძლება ვერ შეძლონ ყველა ფოსფოლიპიდების და ცილების ამ კომბინაციით, როგორც ამბობენ, უჯრედი არის შერჩევით გამტარი, რაც მხოლოდ გარკვეულ ნივთიერებებს უშვებს თავისუფლად და სხვებს უფრო რთული ურთიერთქმედების საშუალებით.

ფოსფოლიპიდები უზრუნველყოფენ უჯრედის მემბრანის სტრუქტურას, რაც თავის მხრივ ორგანიზმებს ინარჩუნებს ორგანიზებულად და დაყოფილია უფრო ეფექტურად მუშაობისთვის, მაგრამ ეს სტრუქტურა ასევე ეხმარება მემბრანის მოქნილობას და სითხე ზოგი ფოსფოლიპიდი იწვევს მემბრანის ნეგატიურ გამრუებას, ზოგი კი პოზიტიურ გამრუდებას იწვევს, რაც დამოკიდებულია მათი შემადგენლობის მიხედვით. ცილები ასევე ხელს უწყობენ გარსის გამრუდებას. ფოსფოლიპიდებს ასევე შეუძლიათ გადაადგილდნენ მემბრანებში, ხშირად სპეციალური ცილების საშუალებით, როგორიცაა ფლიპაზები, ფლოპაზები და სკრამბლაზები. ფოსფოლიპიდები ხელს უწყობენ აგრეთვე მემბრანების ზედაპირულ მუხტს. მიუხედავად იმისა, რომ ფოსფოლიპიდები ხელს უწყობენ სტაბილურობას, მათ შერწყმას და გახლეჩას, ისინი ასევე ეხმარებიან მასალებისა და სიგნალების ტრანსპორტირებას. ფოსფოლიპიდები ქმნიან მემბრანებს მეტად დინამიურ და არა უბრალო ორშრიან ბარიერებს. მიუხედავად იმისა, რომ ფოსფოლიპიდები უფრო მეტ წვლილს შეიტანენ, ვიდრე თავდაპირველად ფიქრობდნენ სხვადასხვა პროცესებში, ისინი რჩებიან უჯრედული მემბრანების სტაბილიზატორებად სახეობებში.

უკეთესი ტექნოლოგიით, მეცნიერებს შეუძლიათ ფოსფოლიპიდების ვიზუალიზაცია ცოცხალ უჯრედებში, ფლუორესცენტული ზონდების საშუალებით. ფოსფოლიპიდების ფუნქციონირების გასარკვევად სხვა მეთოდებში შედის ნოკაუტის სახეობების გამოყენება (მაგალითად, თაგვები), რომლებიც ფლობენ ზედმეტად გამოხატულ ლიპიდურ მოდიფიცირებად ფერმენტებს. ეს ეხმარება ფოსფოლიპიდების მეტი ფუნქციების გაგებას.

ფოსფოლიპიდები აქტიურ როლს ასრულებენ, გარდა ორშრიანი ფენების ჩამოყალიბებისა. ფოსფოლიპიდები ინარჩუნებენ ქიმიური და ელექტრული პროცესების გრადიენტს, უჯრედის გადარჩენის უზრუნველსაყოფად. ისინი ასევე აუცილებელია ეგზოციტოზის, ქიმიოტაქსიისა და ციტოკინეზის მოსაწესრიგებლად. ზოგიერთი ფოსფოლიპიდი თამაშობს როლს ფაგოციტოზში, რომლებიც მუშაობენ გარს ნაწილაკებზე და ქმნიან ფაგოსომებს. ფოსფოლიპიდები ასევე ხელს უწყობენ ენდოციტოზს, რომელიც ვაკუოლების წარმოქმნაა. ეს პროცესი მოიცავს ნაწილაკების გარშემო მემბრანის შეკავშირებას, გაფართოებას და ბოლოს დაყოფას. შედეგად მიღებული ენდოსომები და ფაგოსომები თავის მხრივ ფლობენ საკუთარ ლიპიდურ შრეებს.

ფოსფოლიპიდები არეგულირებენ უჯრედულ პროცესებს, რომლებიც დაკავშირებულია ზრდასთან, სინაფსურ გადაცემასთან და იმუნურ მეთვალყურეობასთან.

ფოსფოლიპიდების კიდევ ერთი ფუნქციაა მოცირკულირე ლიპოპროტეინების აწყობა. ეს ცილები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ სისხლში ლიპოფილური ტრიგლიცერიდების და ქოლესტერინებისათვის.

ფოსფოლიპიდები სხეულში ემულგატორებად ასევე მოქმედებენ, მაგალითად, როდესაც ისინი ნაღვლის ბუშტში ქოლესტერინებსა და ნაღვლის მჟავასთან შერეული ცხიმოვანი ნივთიერებების შეწოვისთვის მიცელებით იქმნება. ფოსფოლიპიდები ასევე ასრულებენ ზედაპირების დასველების როლს ისეთი რამეებისთვის, როგორიცაა სახსრები, ალვეოლები და სხეულის სხვა ნაწილები, რომლებიც მოითხოვს გლუვ მოძრაობას.

ეუკარიოტებში ფოსფოლიპიდები მზადდება მიტოქონდრიებში, ენდოზომებსა და ენდოპლაზმურ ბადეებში (ER). ფოსფოლიპიდების უმეტესობა მზადდება ენდოპლაზმურ ბადეში. ER- ში ფოსფოლიპიდებს იყენებენ არაციკულურ ლიპიდურ ტრანსპორტირებას ER- სა და სხვა ორგანულებს შორის. მიტოქონდრიებში ფოსფოლიპიდები უამრავ როლს ასრულებენ ფიჭური ჰომეოსტაზისა და მიტოქონდრიული ფუნქციონირებისთვის.

ფოსფოლიპიდები, რომლებიც არ ქმნიან ორ ფენას, ეხმარება გარსის შერწყმასა და მოხრაში.

ეუკარიოტებში ყველაზე გავრცელებული ფოსფოლიპიდებია გლიცეროფოსფოლიპიდები, რომლებსაც აქვთ გლიცეროლის ხერხემალი. მათ აქვთ თავთა ჯგუფი, ჰიდროფობიური გვერდითი ჯაჭვები და ალიფატური ჯაჭვები. ამ ფოსფოლიპიდების მთავარი ჯგუფი შეიძლება განსხვავდებოდეს ქიმიური შემადგენლობით, რაც იწვევს ფოსფოლიპიდების მრავალფეროვან ჯიშებს. ამ ფოსფოლიპიდების სტრუქტურები ცილინდრულიდან კონუსურიდან და პირიქით კონუსურიდან განსხვავდება და, როგორც ასეთი, მათი ფუნქციონირება განსხვავდება. ისინი მუშაობენ ქოლესტერინთან და სფინგოლიპიდებთან ენდოციტოზის დასახმარებლად, ისინი ქმნიან ლიპოპროტეინებს, იყენებენ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებად და უჯრედული მემბრანის მთავარი კომპონენტებია.

ფოსფატიდინის მჟავა (PA), რომელსაც ასევე ფოსფატიტატს უწოდებენ, შეიცავს უჯრედებში მხოლოდ ფოსფოლიპიდების მცირე პროცენტს. ეს არის ყველაზე ძირითადი ფოსფოლიპიდი და ემსახურება სხვა გლიცეროფოსფოლიპიდების წინამორბედს. მას აქვს კონუსური ფორმა და შეიძლება გამოიწვიოს მემბრანის მრუდი. PA ხელს უწყობს მიტოქონდრიულ შერწყმას და გახლეჩას და აუცილებელია ლიპიდური ცვლისთვის. იგი უკავშირდება Rac ცილას, რომელიც ასოცირდება ქიმიოტაქსიასთან. ასევე ფიქრობენ, რომ ის ურთიერთქმედებს ბევრ სხვა ცილებთან, მისი ანიონური ხასიათის გამო.

ფოსფატიდილქოლინი (PC) არის ყველაზე დიდი რაოდენობით ფოსფოლიპიდი, რაც შეადგენს მთლიანი ლიპიდების 55 პროცენტს. PC არის იონი, რომელიც ცნობილია როგორც zwitterion, აქვს ცილინდრის ფორმა და ცნობილია ორმაგი შრეების წარმოქმნით. კომპიუტერი წარმოადგენს აცეტილქოლინის, გადამწყვეტ ნეიროტრანსმიტერის წარმოქმნის კომპონენტს. კომპიუტერი შეიძლება გარდაიქმნას სხვა ლიპიდებში, როგორიცაა სფინგომიელინები. კომპიუტერი ასევე ასრულებს ფილტვებში სურფაქტანტის ფუნქციას და წარმოადგენს ნაღვლის კომპონენტს. მისი ზოგადი როლი არის მემბრანის სტაბილიზაცია.

ფოსფატიდილეთანოლამინი (PE) ასევე საკმაოდ მრავლადაა, მაგრამ გარკვეულწილად კონუსურია და არ გააჩნია ორშრიანი ფენების წარმოქმნა. იგი შეიცავს ფოსფოლიპიდების 25 პროცენტს. იგი მდიდარია მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაში და მისი დამზადება შესაძლებელია მიტოქონდრიების მიერ. PE– ს გააჩნია შედარებით უფროსი ჯგუფის ჯგუფი PC– სთან შედარებით. PE ცნობილია მაკროავტოფაგიით და ეხმარება მემბრანის შერწყმას.

კარდიოლიპინი (CL) არის გირჩის ფორმის ფოსფოლიპიდური დიმერი და არის მთავარი არაფენიანი ფოსფოლიპიდი, რომელიც გვხვდება მიტოქონდრიებში, რომლებიც ერთადერთი ორგანოელები არიან, რომლებიც ახდენენ CL- ს წარმოებას. კარდიოლიპინი ძირითადად გვხვდება შიდა მიტოქონდრიულ მემბრანაზე და გავლენას ახდენს მიტოქონდრიების ცილოვან აქტივობაზე. ეს ცხიმოვანი მჟავებით მდიდარი ფოსფოლიპიდი აუცილებელია მიტოქონდრიული რესპირატორული ჯაჭვის კომპლექსების ფუნქციონირებისთვის. CL წარმოადგენს მნიშვნელოვან რაოდენობას გულის ქსოვილებში და გვხვდება უჯრედებსა და ქსოვილებში, რომლებიც საჭიროებენ დიდ ენერგიას. CL მუშაობს პროტონების მოსაზიდად ფერმენტში, სახელწოდებით ATP სინტაზა. CL ასევე ხელს უწყობს უჯრედების სიკვდილის სიგნალს აპოპტოზით.

ფოსფატიდილინოზიტოლი (PI) უჯრედებში ნაპოვნი ფოსფოლიპიდების 15 პროცენტს შეადგენს. PI გვხვდება მრავალ ორგანელში და მის ხელმძღვანელ ჯგუფს შეუძლია შექცევადი ცვლილებები განიცადოს. PI მუშაობს როგორც წინამორბედი, რომელიც ეხმარება ნერვულ სისტემაში შეტყობინებების გადაცემას, აგრეთვე მემბრანის ტრეფიკინგს და ცილების დამიზნებას.

ფოსფატიდილსერინი (PS) შეიცავს უჯრედებში ფოსფოლიპიდების 10 პროცენტამდე. PS მნიშვნელოვან როლს ასრულებს უჯრედების შიგნით და მის გარეთ. PS ეხმარება ნერვულ უჯრედებს ფუნქციონირებაში და არეგულირებს ნერვის იმპულსის გამტარობას. PS თვისებები აპოპტოზში (უჯრედების სპონტანური სიკვდილი). PS ასევე მოიცავს თრომბოციტების მემბრანებს და, შესაბამისად, თამაშობს როლს შედედებაში.

ფოსფატიდილგლიცერილი (PG) არის ბის (მონოაცილგლიცერი) ფოსფატის ან BMP- ის წინამორბედი, რომელიც იმყოფება მრავალ უჯრედში და პოტენციურად აუცილებელია ქოლესტერინის ტრანსპორტირებისთვის. BMP გვხვდება ძირითადად ძუძუმწოვრების უჯრედებში, სადაც იგი შეადგენს ფოსფოლიპიდების დაახლოებით 1 პროცენტს. BMP მზადდება ძირითადად მულტიციკულურ სხეულებში და ითვლება, რომ იწვევს შინაგანი მემბრანის წარმოშობას.

სფინგომიმიელინი (SM) არის ფოსფოლიპიდის კიდევ ერთი ფორმა. SMS მნიშვნელოვანია ცხოველური უჯრედების მემბრანის მაკიაჟისთვის. ვინაიდან გლიცეროფოსფოლიპიდების ხერხემალი არის გლიცეროლი, სფინგომიელინების ხერხემალი - სფინგოსინი. SM ფოსფოლიპიდების დამსგავსებლები განსხვავებულად რეაგირებენ ქოლესტერინზე და უფრო ძლიერად არიან შეკუმშულები, მაგრამ აქვთ წყლის გამტარიანობის შემცირება. SM მოიცავს ლიპიდურ ტივტივებს, მემბრანებში სტაბილურ ნანოკომპოზიციებს, რომლებიც მნიშვნელოვანია გარსის დალაგების, სიგნალის გადაცემისა და ცილების ტრანსპორტირებისთვის.

ფოსფოლიპიდების დისფუნქცია იწვევს უამრავ დარღვევას, როგორიცაა შარკო-მარი-კბილის პერიფერიული ნეიროპათია, სკოტის სინდრომი და პათოლოგიური ლიპიდური კატაბოლიზმი, რომელიც ასოცირდება რამდენიმე სიმსივნესთან.

გენური მუტაციით გამოწვეულმა გენეტიკურმა დარღვევებმა შეიძლება გამოიწვიოს ფოსფოლიპიდური ბიოსინთეზისა და მეტაბოლიზმის დარღვევა. ეს საკმაოდ გამოირჩევა მიტოქონდრიასთან დაკავშირებული დარღვევებით.

მიტოქონდრიებში საჭიროა ეფექტური ლიპიდური ქსელი. ფოსფოლიპიდები კარდიოლიპინი, ფოსფატიტის მჟავა, ფოსფატიდილგლიცერილი და ფოსფატიდილეთანოლამინი გადამწყვეტ როლს ასრულებენ მიტოქონდრიის მემბრანის შენარჩუნებაში. გენების მუტაციები, რომლებიც ამ პროცესებზე მოქმედებენ, ზოგჯერ გენეტიკურ დაავადებებს იწვევს.

მიტოქონდრიულ X- სთან დაკავშირებული დაავადების ბართ სინდრომის დროს (BTHS), პირობებში შედის ჩონჩხის კუნთების სისუსტე, შემცირდა ზრდა, დაღლილობა, მოტორული შეფერხება, კარდიომიოპათია, ნეიტროპენია და 3-მეთილგლუტაკონიკური მჟავა, პოტენციურად ფატალური დაავადება. ეს პაციენტები ავლენენ დეფექტურ მიტოქონდრიებს, რომლებსაც აქვთ ფოსფოლიპიდური CL– ის შემცირებული რაოდენობა.

გაფართოებული კარდიომიოპათია ატაქსიით (DCMA) ვლინდება ადრეული დაწყებით დილატაციური კარდიომიოპათიით, ატაქსიით ტვინი, რომელიც არ არის პროგრესირებადი (მაგრამ ეს იწვევს მოტორულ შეფერხებებს), ზრდის უკმარისობა და სხვა პირობები. ეს დაავადება წარმოიქმნება გენის ფუნქციონალური საკითხებიდან, რომელიც ეხმარება CL– ის რემოდელირებისა და მიტოქონდრიული ცილების ბიოგენეზის რეგულირებას.

MEGDEL სინდრომი ავტოსომური რეცესიული აშლილობით აღინიშნება ენცეფალოპათიით, სიყრუის გარკვეული ფორმით, მოტორული და განვითარების შეფერხებით და სხვა პირობებით. დაზარალებულ გენში, CL- ის წინამორბედი ფოსფოლიპიდი, PG, შეიცავს შეცვლილ აცილის ჯაჭვს, რაც თავის მხრივ ცვლის CL- ს. გარდა ამისა, გენის დეფექტები ამცირებს ფოსფოლიპიდის BMP დონეს. ვინაიდან BMP არეგულირებს ქოლესტერინის რეგულირებას და ტრეფიკინგს, მისი შემცირება იწვევს არასტერიფიცირებული ქოლესტერინის დაგროვებას.

მას შემდეგ, რაც მკვლევარებმა უფრო მეტი შეიტყვეს ფოსფოლიპიდების როლებზე და მათ მნიშვნელობაზე, იმედი გვაქვს, რომ ახალი თერაპიების გაკეთება შესაძლებელია იმ დაავადებების სამკურნალოდ, რომლებიც მათი დისფუნქციის შედეგია.

ფოსფოლიპიდების ბიოშეთავსებადობა მათ იდეალურ კანდიდატად აქცევს წამლების მიწოდების სისტემებს. მათი ამფიფილური (შეიცავს როგორც წყლის მოყვარულ, ასევე წყლის საძულველ კომპონენტებს) ეხმარება თვითშეწყობას და ქმნის უფრო დიდ სტრუქტურებს. ფოსფოლიპიდები ხშირად ქმნიან ლიპოზომებს, რომლებსაც შეუძლიათ ნარკოტიკების გადატანა. ფოსფოლიპიდები ასევე ემსახურებიან კარგ ემულგატორებს. ფარმაცევტულ კომპანიებს შეუძლიათ აირჩიონ ფოსფოლიპიდები კვერცხისგან, სოიოსგან ან ხელოვნურად აშენებული ფოსფოლიპიდებისგან, რათა დაეხმარონ წამლების მიღებას. ხელოვნური ფოსფოლიპიდების დამზადება შესაძლებელია გლიცეროფოსფოლიპიდებისგან თავის ან კუდის ჯგუფების ან ორივეს შეცვლით. ეს სინთეზური ფოსფოლიპიდები უფრო სტაბილური და სუფთაა, ვიდრე ბუნებრივი ფოსფოლიპიდები, მაგრამ მათი ღირებულება უფრო მაღალია. ცხიმოვანი მჟავების რაოდენობა ან ბუნებრივ ან სინთეზურ ფოსფოლიპიდებში იმოქმედებს მათ ენკაფსულაციის ეფექტურობაზე.

ფოსფოლიპიდებს შეუძლიათ გააკეთონ ლიპოზომები, სპეციალური ბუშტუკები, რომლებიც უკეთესად ემთხვევა უჯრედის მემბრანის სტრუქტურას. შემდეგ ეს ლიპოზომები ემსახურება როგორც წამლის მატარებლებს ან ჰიდროფილური ან ლიპოფილური წამლების, კონტროლირებადი გამოთავისუფლების წამლებისა და სხვა აგენტებისათვის. ფოსფოლიპიდებისგან დამზადებული ლიპოზომები ხშირად გამოიყენება კიბოს წამლებში, გენურ თერაპიასა და ვაქცინებში. ლიპოზომები შეიძლება იყოს სპეციფიკური წამლის მიწოდებისათვის, მათი უჯრედული მემბრანის მსგავსი იყოს, რომლის გადაკვეთაც საჭიროა. ლიპოზომების ფოსფოლიპიდების შემცველობა შეიძლება შეიცვალოს მიზნობრივი დაავადების ადგილის საფუძველზე.

ფოსფოლიპიდების ემულსიური თვისებები მათ იდეალურს ხდის ინტრავენური ინექციური ემულსიებისთვის. ამ მიზნით ხშირად გამოიყენება კვერცხის გული და სოიოს ფოსფოლიპიდური ემულსიები.

თუ წამლებს აქვთ ცუდი ბიოშეღწევადობა, ზოგჯერ ბუნებრივი ფლავონოიდების გამოყენება შესაძლებელია ფოსფოლიპიდებთან კომპლექსების შესაქმნელად, რაც ხელს უწყობს წამლების შეწოვას. ამ კომპლექსებს აქვთ უფრო ხანგრძლივი მოქმედების სტაბილური წამლები.

რადგან კვლევის გაგრძელება უფრო მეტ ინფორმაციას მოგვცემს სულ უფრო და უფრო სასარგებლო ფოსფოლიპიდების შესახებ, მეცნიერება ამას შეიტანს ისარგებლეთ ცოდნით, რომ უკეთ გაიგონ ფიჭური პროცესები და გახდნენ უფრო მეტად მიზანმიმართული წამლები.