Den dipalmitoylphosphatidylcholin, bedre kendt i litteraturen som dipalmitoyl lecithin eller DPL er en forbindelse lipid i naturen tilhører gruppen af phospholipider, specifikt familien af glycerophospholipider og alle phosphatidylcholiner.
Nævnte lipid er det overfladeaktive middel af lungeoverfladeaktivt middel, og i dette organ produceres det i det væsentlige af alveolære makrofager fra cytidindiphosphat- eller CDP-cholin-vejen.
Struktur af Dipalmitoylphosphatidylcholine (Kilde: Fvasconcellos via Wikimedia Commons)
Lungens overfladeaktive middel er en kompleks blanding af lipider og proteiner, der findes i ca. 10 til 15 mg pr. Kg legemsvægt hos voksne dyr, og dens koncentration i en lunge svarer til ca. 120 mg pr. Ml.
Lipider, inklusive dipalmitoylphosphatidylcholin, andre phospholipider og kolesterol, tegner sig for mere end 85% af vægten af lungeoverfladeaktivt middel. Dette vigtige phospholipid (DPL) er ansvarlig for reduktion af overfladespænding i alveolerne under udløbet.
Dets biosyntese kan forekomme de novo gennem CDP-phosphocholin-vejen eller ved sekventiel methylering af phosphatidylethanolamin (katalyseret med en phosphatidylethanolamin N-methyltransferase); eller det kan syntetiseres ved baseudveksling af andre phospholipider, såsom phosphatidylserin, phosphatidylinositol, phosphatidylethanolamin eller andre.
Struktur
Strukturen af dipalmitoylphosphatidylcholine består som navnet antyder af en rygrad sammensat af et glycerolmolekyle, hvortil to palmitinsyremolekyler er forestret ved kulhydraterne i positionerne 1 og 2, og en kolindel bundet til phosphat af kulstof i position C3 på det samme skelet.
Denne struktur, ligesom strukturen for alle lipider, er kendetegnet ved dens amfipatiske natur, hvilket har at gøre med tilstedeværelsen af en hydrofil polær del, repræsenteret af cholin bundet til phosphatgruppen, og en hydrofob apolær del, repræsenteret af de to esterificerede alifatiske kæder.
Hexadecansyre, palmitinsyre eller palmitat er en langkædet (16 carbonatomer) mættet fedtsyre (kun carbon-carbon-enkeltbindinger) og er en af de mest almindelige fedtsyrer i naturen (dyr, mikroorganismer og især i planter).
Da palmitinsyrekæder er mættede, er dipalmitoylphosphatidylcholin eller dipalmitoyl-lecithin også en del af de "umættede" lecithiner, der kan findes i cellemembraner.
Kolin, et væsentligt element i kosten for mange dyr, er en type kvartær ammoniumsalt, der er opløseligt i vand og har en nettopositiv ladning; det vil sige, det er et kationisk molekyle, for hvilket phosphatidylcholiner er polære lipider.
Funktioner
Strukturel
Som resten af phosphatidylcholiner er dipalmitoylphosphatidylcholine en af de vigtigste og mest rigelige komponenter i lipid-dobbeltlagene, der udgør de biologiske membraner fra alle levende væsener.
Dens konformation gør det nemt at danne dobbeltlag, hvor de hydrofobe haler "skjuler" sig fra det hydrofile medium mod det centrale område, og de polære hoveder er i direkte kontakt med vandet.
For alle phosphatidylcholiner er det generelt muligt at danne en "lamellær" fase i vandige dispersioner. Disse er kendt som liposomer, som er koncentriske (sfæriske) lipidlag med vand fanget mellem dobbeltlagene.
I kolesterolrige membraner er dette lipid forbundet i et forhold på syv dipalmitoyl-lecithinmolekyler for hvert kolesterolmolekyle, og dets funktion er at undgå kontakt mellem to kolesterolmolekyler og stabilisere dem i membranstrukturen.
Permeabiliteten af membraner, der er rige på dipalmitoylphosphatidylcholin, stiger med temperaturen, hvilket kan repræsentere en metabolisk fordel for mange celler.
Som pulmonalt overfladeaktivt middel
Som nævnt tidligere er dipalmitoylphosphatidylcholin essentiel for reduktion af overfladespænding i lungealveolerne under udløbet.
Dens hydrofile del (cholin) er forbundet med flydende fase af alveolerne, mens de hydrofobe palmitinsyrekæder er i kontakt med luftfasen.
Dette "stof" produceres og secerneres af type II alveolære celler i lungerne (type II pneumocytter) og af alveolære makrofager, og dets komponenter syntetiseres og samles i den endoplasmatiske retikulum. De overføres derefter til Golgi-komplekset og danner derefter "lamellære" kroppe i cytosolen.
Den primære funktion af pulmonalt overfladeaktivt middel og dermed af dipalmitoylphosphatidylcholin sammen med andre tilknyttede lipider og proteiner er at modvirke alveolær ekspansion under inspiration og understøtte dens tilbagetrækning under udløbet.
Det bidrager også til opretholdelse af alveolær stabilitet såvel som væskebalancen og reguleringen af kapillærstrømning til lungerne.
På nuværende tidspunkt er det ikke nøjagtigt kendt, om produktionen af dipalmitoyl-lecithin ved alveolære makrofager er forbundet med inkorporeringen af dette lipid i lungeoverfladeaktivt middel eller med dets fagocytiske aktivitet, skønt der er meget forskning i denne henseende.
Som et stof
Nogle luftvejsstresssyndromer hos nyfødte og voksne er karakteriseret ved nedsat dipalmitoylphosphatidylcholin ved luft-vævsgrænsefladen. Af denne grund er der adskillige forskningsrapporter relateret til forstøvning med dette lipid for at gendanne forhold mellem tryk og volumen i lungerne.
I stofskifte
Nedbrydningsprodukterne af dipalmitoylphosphatidylcholin er essentielle elementer i mange metaboliske processer:
- De to palmitinsyrekæder kan bruges til ß-oxidation af fedtsyrer for at opnå store mængder energi eller til syntese af nye lipider.
- Cholinresten i den polære "hoved" -gruppe af dette phospholipid er en vigtig forløber for biosyntesen af andre phospholipider, som er væsentlige komponenter til dannelse af biologiske membraner.
- Kolin er også en forløber for neurotransmitteren acetylcholin og er en vigtig kilde for labile methylgrupper.
- Glycerol 3-phosphat, produceret fra hydrolyse af ester- og phosphodiesterbindinger mellem fedtsyrekæderne og cholinresten, kan fungere som et forstadiemolekyle for andre lipider, der har vigtige funktioner i intracellulære signalbegivenheder.
Referencer
- Dowd, J., & Jenkins, L. (1972). Lungen i chok: en gennemgang. Canadian Anesthetists Society Journal, 19 (3), 309–318.
- Geiger, K., Gallacher, M., & Hedley-Whyte, J. (1975). Cellulær distribution og clearance af aerosoliseret dipalmitoyl-lecithin. Journal of Applied Physiology, 39 (5), 759–766.
- Hamm, H., Kroegel, C., & Hohlfeld, J. (1996). Overfladeaktivt middel: en gennemgang af dens funktioner og relevans i respirationsforstyrrelser hos voksne. Respiratorisk medicin, 90, 251-270.
- Lee, AG (1975). Funktionelle egenskaber ved biologiske membraner: En fysisk-kemisk tilgang. Prog. Biophy. Molec. Biol., 29 (1), 3-56.
- Mason, RJ, Huber, G., & Vaughan, M. (1972). Syntese af Dipalmitoyl-lecithin med alveolære makrofager. Journal of Clinical Investigation, 51, 68-73.
- Zeisel, S., Da Costa, K., Franklin, PD, Alexander, EA, Sheard, NF, & Beiser, A. (1991). Kolin, et vigtigt næringsstof for mennesker. FASEB-tidsskriftet, 5, 2093–2098.