Липопротеинов является биохимической сборкой основной функция которого является транспортировка гидрофобного липида (также известным как жир ) молекул в воде, как и в плазме крови или других внеклеточных жидкостях . Они состоят из центра триглицерида и холестерина, окруженного внешней оболочкой фосфолипида , с гидрофильными частями, ориентированными наружу к окружающей воде, и липофильными частями, ориентированными внутрь, к липидному центру. Особый вид протеина, называемый аполипопротеином., встроен во внешнюю оболочку, стабилизируя комплекс и придавая ему функциональную идентичность, определяющую его судьбу.
Многие ферменты , переносчики , структурные белки, антигены , адгезины и токсины являются липопротеинами. Примеры включают частицы липопротеинов плазмы ( HDL , LDL , IDL , VLDL и хиломикроны ). Подгруппы этих частиц плазмы являются основными драйверами или модуляторами атеросклероза . [1]
Сфера
Трансмембранные липопротеины
Некоторые трансмембранные протеолипиды , особенно те, что содержатся в бактериях , называются липопротеинами; они не имеют отношения к липопротеиновым частицам, о которых идет речь в этой статье. [2] Такие трансмембранные белки трудно выделить, так как они плотно связываются с липидной мембраной, часто требуют липидов для отображения правильной структуры и могут быть нерастворимыми в воде. Детергенты обычно требуются для выделения трансмембранных липопротеинов из связанных с ними биологических мембран.
Липопротеиновые частицы плазмы
Поскольку жиры нерастворимы в воде, они не могут переноситься самостоятельно во внеклеточной воде, включая плазму крови. Вместо этого они окружены гидрофильной внешней оболочкой, которая функционирует как транспортное средство. Роль липопротеиновых частиц заключается в транспортировке молекул жира, таких как триацилглицериды (также известные как триглицериды ), фосфолипиды и холестерин во внеклеточной воде организма ко всем клеткам и тканям организма. Белки, входящие в состав внешней оболочки этих частиц, называемые аполипопротеинами, синтезируются и секретируются во внеклеточную воду как в тонком кишечнике, так и в клетках печени . Внешняя оболочка также содержит фосфолипиды и холестерин.
Все клетки используют и полагаются на жиры и холестерин в качестве строительных блоков для создания множественных мембран, которые клетки используют как для контроля внутреннего содержания воды и внутренних водорастворимых элементов, так и для организации своей внутренней структуры и белковых ферментативных систем. Внешняя оболочка липопротеиновых частиц имеет направленные наружу гидрофильные группы фосфолипидов, холестерина и аполипопротеинов. Такие характеристики делают их растворимыми в бассейне крови на основе соленой воды. Триацилглицерины и сложные эфиры холестерина переносятся внутри и защищены от воды внешней оболочкой. Тип аполипопротеинов, содержащихся во внешней оболочке, определяет функциональную идентичность липопротеиновых частиц. Взаимодействие этих аполипопротеинов с ферментами в крови, друг с другом или со специфическими белками на поверхности клеток определяет, будут ли триацилглицерины и холестерин добавляться или удаляться из частиц транспорта липопротеинов.
Характеристика в плазме человека [3]
Хиломикроны | ЛПОНП | ЛПНП | HDL | |
---|---|---|---|---|
Электрофоретическая подвижность | Источник | Пре-бета | Бета | Альфа |
Плотность | менее 0,96 | 0,96–1,006 | 1,006–1,063 | 1.063-1.21 |
Диаметр (нм) | 100–1000 | 30-90 | 20-25 | 10-20 |
Аполипопротеины | В 48 , А1, Все | B 100 CI, CII | В 100 | AI, AII, CI |
Состав (% от общего содержания) | ||||
Протеин | 2 | 10 | 20 | 40 |
Липид | 98 | 90 | 80 | 60 |
Липидный компонент (% от общего содержания липидов) | ||||
Триацилглицерины | 88 | 55 | 12 | 12 |
Эфиры холестерила | 4 | 24 | 59 | 40 |
Фосфолипиды | 8 | 20 | 28 год | 47 |
Свободные жирные кислоты | - | 1 | 1 | 1 |
Состав
Липопротеины представляют собой сложные частицы, которые имеют центральную гидрофобную сердцевину из неполярных липидов, в первую очередь холестериловых эфиров и триглицеридов. Это гидрофобное ядро окружено гидрофильной мембраной, состоящей из фосфолипидов, свободного холестерина и аполипопротеинов. Липопротеины плазмы подразделяются на семь классов в зависимости от размера, липидного состава и аполипопротеинов. [4]
Функции
Метаболизм
Обработка липопротеиновых частиц в организме называется метаболизмом липопротеиновых частиц . Он делится на два пути, экзогенный и эндогенный , в значительной степени в зависимости от того, состоят ли рассматриваемые липопротеиновые частицы в основном из пищевых (экзогенных) липидов или они возникли в печени (эндогенные) в результате синтеза триацилглицеринов de novo .
В гепатоциты являются основной платформой для обработки триглицеридов и холестерина; печень также может хранить определенное количество гликогена и триацилглицеринов. Хотя адипоциты являются основными клетками-хранилищами триацилглицеринов, они не производят липопротеинов.
Экзогенный путь
Желчь эмульгирует жиры, содержащиеся в химусе , затем липаза поджелудочной железы расщепляет молекулы триацилглицерина на две жирные кислоты и одну 2-моноацилглицерин. Энтероциты легко поглощают небольшие молекулы из химуса. Внутри энтероцитов жирные кислоты и моноацилглицериды снова превращаются в триацилглицериды. Затем эти липиды собираются с аполипопротеином B-48 в возникающие хиломикроны . Затем эти частицы секретируются в молочные железы в процессе, который сильно зависит от аполипопротеина B-48. По мере того, как они циркулируют по лимфатическим сосудам , возникающие хиломикроны обходят кровообращение печени и выводятся через грудной проток в кровоток.
В кровотоке возникающие частицы хиломикрона взаимодействуют с частицами ЛПВП, что приводит к передаче аполипопротеина C-II и аполипопротеина E на формирующийся хиломикрон с помощью ЛПВП . Тогда хиломикрон на этой стадии считается зрелым. Через аполипопротеин C-II зрелые хиломикроны активируют липопротеинлипазу (LPL), фермент на эндотелиальных клетках, выстилающих кровеносные сосуды. LPL катализирует гидролиз триацилглицерина, который в конечном итоге высвобождает глицерин и жирные кислоты из хиломикронов. Затем глицерин и жирные кислоты могут абсорбироваться периферическими тканями, особенно жировыми и мышечными , для получения энергии и хранения.
Гидролизованные хиломикроны теперь называют остатками хиломикронов . Остатки хиломикронов продолжают циркулировать в кровотоке до тех пор, пока не взаимодействуют через аполипопротеин E с рецепторами остатков хиломикронов, обнаруживаемыми в основном в печени. Это взаимодействие вызывает эндоцитоз остатков хиломикронов, которые впоследствии гидролизуются в лизосомах . Лизосомный гидролиз высвобождает в клетку глицерин и жирные кислоты, которые можно использовать для получения энергии или накапливать для дальнейшего использования.
Эндогенный путь
Печень является центральной платформой для обработки липидов: она способна накапливать глицерины и жиры в своих клетках, гепатоцитах . Гепатоциты также способны создавать триацилглицерины посредством синтеза de novo. Они также производят желчь из холестерина. Кишечник отвечает за всасывание холестерина. Они передают его в кровоток.
В гепатоцитах триацилглицерины и сложные эфиры холестерина объединяются с аполипопротеином B-100 с образованием возникающих частиц ЛПОНП . Образующиеся частицы ЛПОНП попадают в кровоток посредством процесса, который зависит от аполипопротеина B-100.
В кровотоке возникающие частицы ЛПОНП сталкиваются с частицами ЛПВП; в результате частицы ЛПВП отдают аполипопротеин C-II и аполипопротеин E формирующейся частице VLDL. После загрузки аполипопротеинов C-II и E формирующаяся частица VLDL считается зрелой. Частицы VLDL циркулируют и сталкиваются с LPL, экспрессируемым на эндотелиальных клетках . Аполипопротеин C-II активирует LPL, вызывая гидролиз частицы VLDL и высвобождение глицерина и жирных кислот. Эти продукты могут всасываться из крови периферическими тканями, в основном жировыми и мышечными. Гидролизованные частицы ЛПОНП теперь называются остатками ЛПОНП или липопротеинами промежуточной плотности ( ЛПОНП ). Остатки ЛПОНП могут циркулировать и, посредством взаимодействия между аполипопротеином Е и остаточным рецептором, абсорбироваться печенью или могут подвергаться дальнейшему гидролизу печеночной липазой .
Гидролиз печеночной липазой высвобождает глицерин и жирные кислоты, оставляя после себя остатки ЛПНП , называемые липопротеинами низкой плотности (ЛПНП), которые содержат относительно высокое содержание холестерина [5] ( см. Нативную структуру ЛПНП при 37 ° C на YouTube ). ЛПНП циркулирует и поглощается печенью и периферическими клетками. Связывание ЛПНП с тканью-мишенью происходит за счет взаимодействия между рецептором ЛПНП и аполипопротеином В-100 на частице ЛПНП. Абсорбция происходит посредством эндоцитоза , и интернализованные частицы ЛПНП гидролизуются в лизосомах, высвобождая липиды, в основном холестерин.
Возможная роль в транспорте кислорода
Липопротеины плазмы могут переносить газообразный кислород. [6] Это свойство обусловлено кристаллической гидрофобной структурой липидов, обеспечивающей подходящую среду для растворимости O 2 по сравнению с водной средой. [7]
Роль в воспалении
Воспаление , реакция биологической системы на стимулы, такие как введение патогена , играет основную роль в многочисленных системных биологических функциях и патологиях. Это полезный ответ иммунной системы, когда организм подвергается воздействию патогенов, таких как бактерии, в местах, которые окажутся вредными, но также могут иметь пагубные последствия, если их не регулировать. Было продемонстрировано, что липопротеины, в частности ЛПВП, играют важную роль в воспалительном процессе. [8]
Когда организм функционирует в нормальных, стабильных физиологических условиях, ЛПВП полезны по нескольким причинам. [8] ЛПНП содержат аполипопротеин В (апоВ), который позволяет ЛПНП связываться с различными тканями, такими как стенка артерии, если гликокаликс поврежден высоким уровнем сахара в крови . [8] В случае окисления ЛПНП могут попасть в протеогликаны, что препятствует его удалению за счет оттока холестерина ЛПВП. [8] Нормальное функционирование ЛПВП может предотвратить процесс окисления ЛПНП и последующие воспалительные процессы, наблюдаемые после окисления. [8]
Липополисахарид , или ЛПС, является основным патогенным фактором клеточной стенки грамотрицательных бактерий . У грамположительных бактерий есть аналогичный компонент, называемый липотейхоевой кислотой или LTA. ЛПВП обладает способностью связывать ЛПС и ЛТА, создавая комплексы ЛПВП-ЛПС, чтобы нейтрализовать вредное воздействие на организм и выводить ЛПС из организма. [9] HDL также играет важную роль, взаимодействуя с клетками иммунной системы, чтобы модулировать доступность холестерина и модулировать иммунный ответ. [9]
При определенных аномальных физиологических условиях, таких как системная инфекция или сепсис , основные компоненты ЛПВП изменяются [9] [10] . Состав и количество липидов и аполипопротеинов изменяются по сравнению с нормальными физиологическими условиями, такими как снижение холестерина ЛПВП. (HDL-C), фосфолипиды, ароА-I (главным липопротеинов в HDL , что было показано, оказывают благотворное противовоспалительные свойства), а также увеличение сывороточного амилоидного . [9] [10] Этот измененный состав ЛПВП обычно называют ЛВП острой фазы в острой фазе воспалительного ответа, в течение которого ЛПВП могут потерять свою способность ингибировать окисление ЛПНП. [8] Фактически, этот измененный состав ЛПВП связан с повышенной смертностью и худшими клиническими исходами у пациентов с сепсисом. [9]
Классификация
По плотности
Липопротеины можно разделить на пять основных групп, от большей и меньшей плотности до более низкой и высокой плотности. Липопротеины становятся крупнее и менее плотными при увеличении соотношения жира к белку. Они классифицируются на основе электрофореза , ультрацентрифугирования и спектроскопии ядерного магнитного резонанса с помощью анализатора Vantera . [11]
- Хиломикроны переносят триглицериды (жир) из кишечника в печень, скелетные мышцы и жировую ткань.
- Липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) переносят (вновь синтезированные) триглицериды из печени в жировую ткань.
- Липопротеины средней плотности ( ЛПНП ) занимают промежуточное положение между ЛПОНП и ЛПНП. Обычно они не обнаруживаются в крови при голодании .
- Липопротеины низкой плотности (ЛПНП) переносят по телу от 3000 до 6000 молекул жира (фосфолипиды, холестерин, триглицериды и т. Д.). Частицы ЛПНП иногда называют «плохим» липопротеином, потому что концентрации, зависящие от дозы, коррелируют с прогрессированием атеросклероза.
- большие плавучие частицы ЛПНП (фунты ЛПНП)
- маленькие плотные частицы ЛПНП (SD LDL)
- Липопротеин (а) - липопротеиновая частица определенного фенотипа.
- Липопротеины высокой плотности (ЛПВП) собирают молекулы жира из клеток / тканей тела и возвращают их в печень. ЛПВП иногда называют «хорошими» липопротеинами, потому что более высокие концентрации коррелируют с низкой скоростью прогрессирования и / или регресса атеросклероза.
Для молодых здоровых субъектов исследования с массой ~ 70 кг (154 фунта) эти данные представляют собой средние значения для исследованных лиц, проценты представляют собой% сухой массы:
Плотность (г / м л ) | Класс | Диаметр (нм) | % белка | % холестерина и эфира холестерина | % фосфолипид | % триацилглицерина |
> 1,063 | HDL | 5–15 | 33 | 30 | 29 | 4-8 |
1.019–1.063 | ЛПНП | 18–28 | 25 | 46-50 | 21–22 | 8-10 |
1,006–1,019 | IDL | 25–50 | 18 | 29 | 22 | 31 год |
0,95–1,006 | ЛПОНП | 30–80 | 10 | 22 | 18 | 50 |
<0,95 | Хиломикроны | 75-1200 | 1-2 | 8 | 7 | 83-84 |
[12] [13] Однако эти данные не обязательно надежны для какого-либо отдельного человека или для общей клинической популяции.
Альфа и бета
Также можно классифицировать липопротеины как «альфа» и «бета» в соответствии с классификацией белков при электрофорезе белков сыворотки . Эта терминология иногда используется при описании липидных нарушений, таких как абеталипопротеинемия .
Подразделения
Липопротеины, такие как ЛПНП и ЛПВП, можно дополнительно подразделить на подвиды, выделенные с помощью различных методов. [14] [15] Они подразделяются на плотность или содержание белков / белков, которые они несут. [14] В то время как исследования в настоящее время продолжаются, исследователи узнают, что разные подвиды содержат разное содержание аполипопротеинов, белков и липидов между видами, которые выполняют разные физиологические роли. [14] Например, в подвидах липопротеинов ЛПВП большое количество белков участвует в общем липидном метаболизме. [14] Однако выясняется, что подвиды ЛПВП также содержат белки, участвующие в следующих функциях: гомеостаз , фибриноген , каскад свертывания , воспалительные и иммунные реакции, включая систему комплемента , ингибиторы протеолиза , белки острофазового ответа и ЛПС. -связывающий белок , метаболизм гема и железа, регуляция тромбоцитов , связывание витаминов и общий транспорт. [14]
Исследования
Атеросклероз - ведущая причина ишемической болезни сердца . [16] И ишемическая болезнь сердца является основной причиной смертности в мире. [17] Во многих исследованиях изучалась возможная корреляция между заболеваемостью и концентрацией липопротеиновых частиц плазмы в крови. Существуют гипотезы о возможных причинно-следственных связях, но на сегодняшний день ни одна из них не доказана. [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] Эти исследования показали корреляцию (и корреляция не подразумевает причинно-следственную связь [25] ) между атеросклерозом и концентрацией частиц. Необходимы исследования, специально нацеленные на разные фенотипы, чтобы определить, является ли количество частиц реакцией на состав рациона. [26] [27] Гражданские ученые пытаются это сделать. [28]
Смотрите также
- Заякоренный липидный белок
- Остаточный холестерин
- Обратный транспорт холестерина
- Вертикальный автоматический профиль
Рекомендации
- ^ Гофман JW, Джонс НВ, Линдгрен Ф.Т., Лион Т.П., Эллиот HA, Strisower Б (август 1950). «Липиды крови и атеросклероз человека» . Тираж . 2 (2): 161–78. DOI : 10.1161 / 01.CIR.2.2.161 . PMID 15427204 .
- ^ «Микробные протеолипиды и липопептиды - гликопептидолипиды, сурфактин, итурнины, полимиксины, даптомицин» . LipidWeb . Проверено 21 июля 2019 .
- ^ Сатьянараяна, У. (2002). Биохимия (2-е изд.). Калькутта, Индия: Книги и союзники. ISBN 8187134801. OCLC 71209231 .
- ^ Feingold, Kenneth R .; Grunfeld, Carl (2000), Feingold, Kenneth R .; Анавальт, Брэдли; Бойс, Элисон; Хрусос, Джордж (ред.), «Введение в липиды и липопротеины» , Endotext , Южный Дартмут (Массачусетс): MDText.com, Inc., PMID 26247089 , получено 10 декабря 2020 г.
- ^ Кумар В., Мясник С.Дж., Орни К., Энгельхардт П., Хейкконен Дж., Каски К., Ала-Корпела М., Кованен П.Т. (май 2011 г.). «Трехмерная криоЭМ реконструкция нативных частиц ЛПНП с разрешением 16Å при физиологической температуре тела» . PLOS ONE . 6 (5): e18841. Bibcode : 2011PLoSO ... 618841K . DOI : 10.1371 / journal.pone.0018841 . PMC 3090388 . PMID 21573056 .
- ^ Петяев ИМ; Вуйлстеке, А .; Bethune, DW; Хант, СП (1998). «Кислород плазмы во время искусственного кровообращения: сравнение уровней кислорода в крови с кислородом, присутствующим в липидах плазмы». Клиническая наука . 94 (1): 35–41. DOI : 10,1042 / cs0940035 . ISSN 0143-5221 . PMID 9505864 .
- ^ Bacić, G .; Вальчак, Т .; Demsar, F .; Шварц, HM (октябрь 1988 г.). «Электронно-спиновая резонансная томография тканей с богатыми липидами участками». Магнитный резонанс в медицине . 8 (2): 209–219. DOI : 10.1002 / mrm.1910080211 . ISSN 0740-3194 . PMID 2850439 . S2CID 41810978 .
- ^ а б в г д е Намири-Калантари Р., Гао Ф., Чаттопадхьяй А., Уилер А.А., Наваб К.Д., Фариас-Эйснер Р., Редди С.Т. (май 2015 г.). «Двойная природа ЛПВП: противовоспалительное и провоспалительное». БиоФакторы . 41 (3): 153–9. DOI : 10.1002 / biof.1205 . PMID 26072738 . S2CID 28785539 .
- ^ а б в г д Пирилло А, Катапано А.Л., Нората Г.Д. (2015). «ЛПВП при инфекционных заболеваниях и сепсисе». Липопротеины высокой плотности . Справочник по экспериментальной фармакологии . 224 . С. 483–508. DOI : 10.1007 / 978-3-319-09665-0_15 . hdl : 2434/274561 . ISBN 978-3-319-09664-3. PMID 25522999 .
- ^ а б Нората Г.Д., Пирилло А., Аммирати Е., Катапано А.Л. (январь 2012 г.). «Растущая роль липопротеинов высокой плотности как игрока в иммунной системе». Атеросклероз . 220 (1): 11–21. DOI : 10.1016 / j.atherosclerosis.2011.06.045 . PMID 21783193 .
- ^ «Клинический анализатор Vantera - финалист MDEA 2013» . YouTube.com . 2500 Sumner Blvd, Роли, Северная Каролина 27616: LipoScience, Inc.CS1 maint: location ( ссылка )
- ^ Биохимия 2-е изд. 1995 Гарретт и Гришем
- ^ Принципы биохимии 2-е изд. 1995 Зубай, Парсон и Вэнс
- ^ а б в г д Шах А.С., Тан Л., Лонг Дж. Л., Дэвидсон В.С. (октябрь 2013 г.). «Протеомное разнообразие липопротеинов высокой плотности: наше новое понимание его важности в транспорте липидов и за его пределами» . Журнал липидных исследований . 54 (10): 2575–85. DOI : 10.1194 / jlr.R035725 . PMC 3770071 . PMID 23434634 .
- ^ Гарсия-Риос А., Николич Д., Перес-Мартинес П., Лопес-Миранда Дж., Риццо М., Хогевен Р.С. (2014). «Субфракции ЛПНП и ЛПВП, дисфункциональные ЛПВП: варианты лечения». Текущий фармацевтический дизайн . 20 (40): 6249–55. DOI : 10.2174 / 1381612820666140620154014 . PMID 24953394 .
- ^ «Ишемическая болезнь сердца (ИБС)» . cdc.gov . Проверено 18 января 2021 года .
- ^ «10 основных причин смерти» . who.int . Проверено 2 января 2017 года .
- ^ Стебенс, Уильям Э. (1993). «Наука, атеросклероз и« возраст безрассудства »: обзор» . Интегративная физиология и поведенческая наука . 28 (4): 388–395. DOI : 10.1007 / BF02690936 . PMID 8117583 . S2CID 25819465 . Проверено 18 января 2021 года .
- ^ «ДИЕТИЧЕСКИЕ ЖИРЫ И Ишемическая болезнь сердца: НЕЗАКОНЧЕННОЕ ДЕЛО» . thelancet.com . Проверено 18 января 2021 года .
- ^ Франц-младший, ID; Доусон, EA; Ashman, PL; Gatewood, LC; Bartsch, GE; Куба, К .; Брюэр, ER (1989). «Испытание влияния снижения липидов с помощью диеты на риск сердечно-сосудистых заболеваний. Коронарное исследование Миннесоты» . Pubmed.ncbi.NLM.nih.gov . 9 (1): 129–35. DOI : 10.1161 / 01.atv.9.1.129 . PMID 2643423 . S2CID 1026879 . Проверено 18 января 2021 года .
- ^ Woodhill, JM; Палмер, AJ; Leelarthaepin, B .; McGilchrist, C .; Блэкет, РБ (1978). Низкожировая диета с низким содержанием холестерина во вторичной профилактике ишемической болезни сердца . link.springer.com . Успехи экспериментальной медицины и биологии. 109 . С. 317–330. DOI : 10.1007 / 978-1-4684-0967-3_18 . ISBN 978-1-4684-0969-7. PMID 727035 . Проверено 18 января 2021 года .
- ^ "Диета с низким содержанием жиров и риск сердечно-сосудистых заболеваний: Рандомизированное контролируемое испытание модификации диеты Инициативы по охране здоровья женщин" . jamanetwork.com . Проверено 18 января 2021 года .
- ^ «Рандомизированное контролируемое испытание модификации диеты Инициативы по охране здоровья женщин: неудобный вывод и гипотеза о диете и сердце» . samj.org.za . Проверено 18 января 2021 года .
- ^ «Проф. Тим Ноукс - Гипотеза холестерина: 10 ключевых идей, которые скрывают диетические диктаторы ...» youtube.com . Проверено 18 января 2021 года .
- ^ «Проф. Тим Ноукс -« Гипотеза холестерина: 10 ключевых идей, которые скрывают диетические диктаторы ... » » . youtube.com . Проверено 20 января 2021 года .
- ^ «Код холестерина: обратная инженерия тайны» . cholesterolcode.com . Проверено 18 января 2021 года .
- ^ «Дэйв Фельдман -« Динамическое влияние диеты с высоким содержанием жиров на изменчивость холестерина » » . youtube.com . Проверено 18 января 2021 года .
- ^ «Фонд гражданской науки» . civilciencefoundation.org . Проверено 18 января 2021 года .
Внешние ссылки
- Липопротеины в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)