ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ
сфинголипиды.
Их биосинтез и биологическая роль
Никитин Павел 112 группа
МОСКВА
2005 год
Сфинголипидами называется группа сложных липидов, основой молекулы которых являются алифатические аминоспирты, из которых наиболее распространены сфингозин и церебрин.
СH3 (CH2)12 CH CH CH CH CH2OH СH3 ; (CH2)12 CH2 CH CH CH CH2OH
OH NH2 OH OH NH2
сфингозин церебрин (фитосфингозин)
Сфинголипиды делят на 2 основные группы:
Сфингофосфолипиды содержащие остатки фосфорной кислоты и холина (сфингомиелины) или фосфорной кислоты и инозитилгликозида (фитосфинголипиды);
сфингогликолипиды содержащие моносахариды (обычно галактозу), или олигосахариды (цереброзиды); и остатки сиаловых кислот (ганглиозиды).
Сфингомиелины являются наиболее распространенными сфинголипидами. Они в основном находятся в мембранах животных и растительных клеток. Особенно богата ими нервная ткань; сфингомиелины обнаружены также в тканях почек, печени и других органов. При гидролизе сфингомиелины образуют одну молекулу жирной кислоты, одну молекулу жтрной кислоты, одну молекулу двухатомного ненасыщенного аминоспирта сфингозина, одну молекулу азотистого основания (чаще это холин) и одну молекулу фосфорной кислоты, именно поэтому сфингомиелины относятся к классу фосфолипидов. Общая структура сфингомиелинов выглядит так:
Конформация молекулы сфингомиелина в определенном отношении сходна с конформацией глицерофосфолипидов. Молекула сфингомиелина содержит полярную «головку», которая несет одновременно и положительный (остаток холина), и отрицательный (остаток фосфорной кислоты) заряд, и два неполярных «хвоста» (длинная алифатическая цепь сфингозина и этерифицированная жирная кислота). Следует заметить, что в некоторых сфингомиелинах, например выделенных из мозга и селезенки, вместо сфингозина найден спирт дигидросфингозин (восстановленный сфингозин).
Гликолипиды - сложные липиды, содержащие в составе молекулы углеводные группы (чаще остаток D-галактозы). Гликолипиды играют существенную роль в функционировании биологических мембран. Они содержатся преимущественно в ткани мозга, но имеются также и в кровяных клетках и других тканях. Известны три основные группы гликолипидов: цереброзиды, сульфатиды и ганглиозиды.
Цереброзиды не содержат ни фосфорной кислоты, ни холина. В их состав входит гексоза (обычно это D-галактоза), которая связана эфирной связью с гидроксильной группой аминоспирта сфингозина. Кроме того, в состав цереброзида входит жирная кислота. Среди этих жирных кислот чаще всего встречается лигноцериновая, нервоновая и цереброновая кислоты, т. е. жирные кислоты, имеющие 24 углеродных атома. Структура цереброзидов может быть представлена следующей схемой;
Наиболее изученными представителями цереброзидов являются нервон, содержащий нервоновую кислоту, цереброн, в состав которого входит цереброновая кислота, и керазин, содержащий Глигноцириновую кислоту. Особенно велико содержание цереброзидов в мембранах нервных клеток (в миелиновой оболочке).
Ганглиозиды При гидролизе ганглиозидов можно обнаружить высшую жирную кислоту, спирт сфингозин, D-глюкозу и D-галактозу, а также производные аминосахаров: N-ацетилглюкозамин и N-ацетил-нейраминовую кислоту. Последняя синтезируется в организме из глюкозамина и имеет следующую формулу:
В структурном отношении ганглиозиды в значительной мере сходны с цереброзидами, с той только разницей, что вместо одного остатка галактозы они содержат сложный олигосахарид. Одним из простейших ганглиозидов является гематозид, выделенный из стромы эритроцитов:
В отличие от цереброзидов и сульфатидов ганглиозиды находятся преимущественно в сером веществе мозга и сосредоточены в плазматических мембранах нервных и глиальных клеток.
Все рассмотренные выше липиды принято называть омыляемыми, поскольку при их гидролизе образуются мыла.
Биосинтез сфинголипидов
Сфинголипиды
могут синтезироваться из других
соединений. Для их синтеза нужен в первую
очередь сфингозин, который образуется
в ходе нескольких последовательных
реакций из пальмитоил-КоА и серина;
необходимы активированные жирные
кислоты в виде ацил-КоА-производных;
необходимы также
или
активированный холин в виде ЦДФ-холина
для синтеза сфингомиелинов, или
активированные мономеры углеводной
природы в виде их УДФ-производных для
синтеза цереброзидов или ганглиозидов.
Биологическая роль
I. участие в работе иммунной системы
а) Метаболизм сфинголипидов в клетках иммунной системы и образование вторичных липидных мессенджеров - церамида , сфингозина , сфингозин-1-фосфата и церамид-1-фосфата - являются частью единой сигнальной системы, контролирующей созревание , дифференцировку , активацию и пролиферацию лимфоцитов в ответ на антигены и митогены и программированную гибель клеток после осуществления эффекторной функции.
б) Продукты сфингомиелинового цикла , а также ингибитор церамидсинтазы - фумонизин В1 - влияют на экспрессию поверхностных антигенов Т лимфоцитов - CD3 , CD4 , CD8 , CD25 , CD45 , изменяют баланс между субпопуляциями лимфоцитов, ингибируют синтез ДНК в нормальных клетках тимуса и селезенки и пролиферативный ответ на митогены и супрессируют развитие иммунного ответа на Т-зависимые антигены in vivo.
Ранние фазы первичного иммунного ответа характеризуются пролиферацией специфических предшественников в особом микроокружении лимфоидной ткани, дифференцировкой в эффекторные лимфоциты и миграцией из лимфоидных органов в кровь и ткани. Миграция Т лимфоцитов , в частности, зависит от распределения антигена в нелимфоидных органах и локальной активации лимфоцитов молекулами моно нуклеарных систем.
в) Влияет на экспрессию молекул адгезии и МНС, а также на факторы миграции клеток, сфинголипиды регулируют направленное движение активированных лимфоцитов в ткани. Взаимодействие всех типов клеток-эффекторов приводит к выведению чужеродного антигена из организма. Действие сфинголипидов реализуется на уровне мишеней, общих для сигнальных путей ТСR/СD3-комплекса и сфингомиелинового цикла. Сфинголипиды являются важнейшей и незаменимой частью иммунной системы, и как следствие важной частью всего организма.
II- Участие в строении и функционировании клеточных мембран.
Сфинголипиды имеются в мембранах животных и растительных клеток; они - основной компонент миелиновой оболочки мякотных нервов и липидов мозга. В жировых отложениях почти не содержатся.
Применение в медицине
Сфинголипиды применяются для лечения онкологических заболеваний. Многие типы опухолевых клеток и новообразований могут быть уничтожены воздействиями, приводящими к повышению концентрации сфинголипида церамида. Существует много способов увеличить количество cфинголипида церамида в опухоли, но их применение осложняется тем, что cфинголипид церамида выполняет центральную роль в гомеостазе клетки: легко метаболизируется с образованием других сфинголипидов, способствующих росту опухоли, метастазированию и противодействию иммунной системе пациента. Отмечена необходимость предотвращения такой метаболической конверсии на фоне одновременной активации ферментов, участвующих в синтезе cфинголипида церамида, описаны ферменты, которые следует активировать или ингибировать, а также лекарства, метаболиты и компоненты рациона, модифицирующие каждый фермент. Освещена важность аллильной спиртовой группы в молекуле cфинголипида церамида и ряде противоопухолевых агентов, указано, что гидроксильная группа участвует в переносе фосфата от белка к белку путем образования эфира фосфата. Аллильная гидроксильная группа может также сокращать число кетонов в митохондриальных убихинонах с образованием реактивных форм кислорода. Уровень cфинголипида церамида в опухолях может быть повышен за счет прямого введения cфинголипида церамида или его аналогов; стимуляции образования cфинголипида церамида из его предшественников; путем гидролиза сфингомиелина или гидролиза гликосфинголипидов; ацилирования сфингозина. Кроме того, более высокая концентрация cфинголипида церамида может быть обусловлена замедлением его конверсии в сфингомиелин.