Фосфолипиды входят в состав чего
Фосфолипиды
Фосфолипи́ды — сложные липиды, сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот. Содержат остаток фосфорной кислоты и соединенную с ней добавочную группу атомов различной химической природы.
Содержание
Классификация фосфолипидов
В зависимости от входящего в их состав многоатомного спирта принято делить фосфолипиды на три группы:
Свойства фосфолипидов
Фосфолипиды — сложные липиды, в которых содержатся жирные кислоты, фосфорная кислота и дополнительная группа атомов, во многих случаях содержащая азот. Они есть во всех живых клетках. Содержатся в нервной ткани, участвуют в транспорте жиров, жирных кислот и холестерина.
Фосфолипиды входят в состав всех клеточных мембран. Между плазмой и эритроцитами происходит обмен фосфолипидами, которые играют важнейшую роль, поддерживая в растворимом состоянии неполярные липиды. Наиболее распространенная группа Фосфолипидов — фосфоглицериды, также к фосфолипидам относятся фосфосфинголипиды и фосфоинозитиды.
Фосфолипиды — амфифильные вещества. Они состоят из полярной «головки», в состав которой входит глицерин или другой многоатомный спирт, отрицательно заряженный остаток фосфорной кислоты и часто несущая положительный заряд группа атомов, и двух неполярных «хвостов» из остатков жирных кислот. Главная особенность фосфолипидов состоит в том, что «головка» у них гидрофильна, а «хвосты» гидрофобны. Это позволяет при нахождении в толще водной среды образовывать бислой — двойной слой фосфолипидных молекул, где гидрофильные головы с обеих сторон соприкасаются с водой, а гидрофобные хвосты упрятаны внутрь бислоя и тем самым защищены от контакта с водой.
Это определяет многие физические и химические свойства фосфолипидов, например, способность формировать липосомы и биологические мембраны (липидный бислой). Химическая структура полярной «головки» определяет суммарный электрический заряд и ионное состояние фосфолипида. «Хвосты» контактируют с липидным окружением, а «головки» — с водным, так как неполярные жирные хвосты не могут соприкасаться с водой.
Биологическая роль фосфолипидов
Главный липидный компонент клеточных мембран. Они сопутствуют жирам в пище и служат источником фосфорной кислоты, необходимый для жизни человека.
Фосфолипиды являются важной частью клеточных мембран. Они обеспечивают текучие и пластические свойства мембран клеток и клеточных органоидов, в то время как холестерин обеспечивает жёсткость и стабильность мембран. Как фосфолипиды, так и холестерин часто входят в состав липопротеидов клеточных мембран, но имеются в мембранах и в свободном, не связанном с белками состоянии. Соотношение холестерин/фосфолипиды в основном и определяет текучесть либо жёсткость клеточной мембраны.
Фосфолипиды
Жиры, или липиды (как их называют люди науки), это не только скоромная пища или сальная прослойка под кожей на животе или бедрах. В природе существует несколько видов этого вещества и некоторые из них совсем не напоминают традиционные жиры. К категории таких «необычных жиров» принадлежат фосфолипиды, или фосфатиды. Они отвечают за поддержание структуры клеток и регенерацию тканей печени, кожи.
Общая характеристика
Своим открытием фосфолипиды обязаны соевым бобам. Именно из этого продукта в 1939 году впервые была получена фракция фосфолипидов, насыщенная линоленовой и линолевой жирными кислотами.
Фосфолипиды – это субстанция, созданная из спиртов и кислот. Как следует из названия, фосфолипиды содержат фосфатную группу (фосфо-), связанную с двумя жирными кислотами многоатомных спиртов (липиды). Зависимо от того, какие спирты входят в состав, фосфолипиды могут принадлежать к группе фосфосфинголипидов, глицерофосфолипидов или к фосфоинозитидам.
Фосфатиды состоят из гидрофильной головки, которая притягивается к воде, и гидрофобных хвостов, которые отталкивают воду. И поскольку эти клетки содержат молекулы, которые одновременно притягивают и отталкивают воду, фосфолипиды считаются амфипатическими веществами (растворимые и нерастворимые в воде). Благодаря этой специфической способности они крайне важны для организма.
Меж тем, несмотря на то, что фосфолипиды принадлежат к группе липидов, они не очень напоминают обычные жиры, которые в организме играют роль источника энергии. Фосфатиды «обитают» в клетках, где им отведена структурная функция.
Классы фосфолипидов
Все фосфолипиды, которые существуют в природе, биологи разделили на три класса: «нейтральные», «отрицательные» и фосфатидилглицерины.
Для липидов первого класса характерно наличие фосфатной группы с отрицательным зарядом и аминогруппы с «плюсом». В сумме они дают нейтральное электрическое состояние. К первому классу веществ принадлежат: фосфатидилхолин (лецитин) и фосфатидилэтаноламин (кефалин).
Оба вещества чаще всего представлены в организмах животных и клетках растений. Отвечают за поддержание двухслойной структуры мембран. А фосфатидилхолин к тому же наиболее распространенный в человеческом организме фосфатид.
Название фосфолипидов «отрицательного» класса говорит о характеристике заряда фосфатной группы. Эти вещества есть в клетках животных, растений и микроорганизмов. В телах животных и людей концентрируются в тканях мозга, печени, легких. К «отрицательному» классу принадлежат:
К классу фосфатидилглициринов принадлежит кардиолипин полиглицеринфосфат. Они представлены в мембранах митохондрий (где занимают приблизительно пятую часть от всех фосфатидов) и в бактериях.
Роль в организме
Фосфолипиды принадлежат к числу тех полезных веществ, от которых зависит здоровье всего организма. И это не художественное преувеличение, а как раз тот случай, когда говорят, что даже от самого маленького элемента зависит работа всей системы.
Этот вид липидов есть в каждой клетке человеческого тела – они отвечают за поддержание структурной формы ячеек. Образуя двойной липидный слой, создают прочный покров внутри клетки. Помогают перемещать другие виды липидов по организму и служат растворителем для некоторых видов веществ, в том числе и холестерина. С возрастом, когда концентрация холестерола в организме повышается, а фосфолипидов – снижается, есть риск «закостенения» клеточных мембран. В результате снижается пропускная способность клеточных перегородок, а вместе с этим тормозятся обменные процессы в организме.
Наивысшую концентрацию фосфолипидов в человеческом теле биологи нашли в сердце, мозге, печени, а также в клетках нервной системы.
Функции фосфолипидов
Фосфорсодержащие жиры принадлежат к незаменимым для человека соединениям. Организм не способен вырабатывать эти вещества самостоятельно, но, меж тем, функционировать без них также не сможет.
Фосфолипиды необходимы человеку, поскольку:
Польза для нервной системы
Человеческий мозг почти на 30 процентов состоит из фосфолипидов. Это же вещество входит в состав миелиновой субстанции, покрывающей нервные отростки и отвечающей за передачу импульсов. А фосфатидилхолин в комбинации с витамином В5 образует один из важнейших нейромедиаторов, необходимых для передачи сигналов центральной нервной системы. Недостаток вещества ведет к ухудшению памяти, разрушению клеток головного мозга, болезни Альцгеймера, раздражительности, истеричности. Дефицит фосфолипидов в детском организме также губительно влияет на работу нервной системы и мозга, вызывает задержки в развитии.
В связи с этим фосфолипидные препараты применяют, когда надо улучшить мозговую активность или функционирование периферической нервной системы.
Польза для печени
Эссенциале – один из наиболее известных и эффективных медпрепаратов для лечения печени. Эссенциальные фосфолипиды, входящие в состав лекарства, обладают гепатопротекторными свойствами. На печеночную ткань воздействуют по принципу пазлов: молекулы фосфолипидов встраиваются в места «пробелов» с поврежденными участками мембраны. Восстановление структуры клеток активизирует работу печени, в первую очередь в плане дезинтоксикации.
Влияние на обменные процессы
Липиды в человеческом организме образовываются несколькими способами. Но их чрезмерное накопление, в частности в печени, может стать причиной жирового перерождения органа. И за то, чтобы этого не произошло, отвечает фосфатидилхолин. Этот вид фосфолипидов ответственный за переработку и разжижение жировых молекул (облегчает транспортировку и выведение лишнего из печени и других органов).
К слову сказать, нарушение липидного обмена может послужить причиной дерматологических заболеваний (экзема, псориаз, атопический дерматит). Фосфолипиды предотвращают эти неприятности.
Средство от «плохого» холестерина
Для начала давайте припомним, что такое холестерин. Это жировые соединения, которые перемещаются кровотоком по телу в форме липопротеинов. И вот если в этих самых липопротеинах содержится много фосфолипидов, говорят, о так называемом «хорошем» холестерине, мало – наоборот. Это позволяет сделать вывод: чем больше фосфоросодержащих жиров потребляет человек, тем меньше риск повышения холестерина и, как результат, защита от возникновения атеросклероза.
Суточная норма
Фосфолипиды принадлежат к веществам, в которых человеческое тело нуждается регулярно. Ученые подсчитали, что для взрослого здорового организма в сутки около 5 г вещества. В качестве источника рекомендуют натуральные продукты, содержащие фосфолипиды. А для более активного всасывания вещества из пищи диетологи советуют употреблять их вместе с углеводной продукцией.
Путем эксперимента было доказано, что ежедневное потребление фосфатидилсерина в дозе примерно 300 мг улучшает память, а 800 мг вещества обладают антикатаболическими свойствами. Согласно результатам некоторых исследований, фосфолипиды способны замедлить рост раковых образований примерно в 2 раза.
Однако указанные суточные дозы были рассчитаны для здорового организма, в других случаях рекомендованная норма вещества определяется индивидуально врачом. Скорее всего, доктор посоветует употреблять как можно больше продуктов, богатых фосфолипидами, людям с плохой памятью, патологиями развития клеток, болезнями печени (в том числе разными типами гепатитов), лицам с болезнью Альцгеймера. Также стоит знать, что для людей в годах фосфолипиды – особенно важные вещества.
Причиной снизить привычную суточную дозу фосфатидов могут послужить разные дисфункции в организме. Среди наиболее распространенных оснований для этого – заболевания поджелудочной железы, атеросклероз, гипертония, гиперхолинемия.
Антифосфолипидный синдром
Человеческий организм не может правильно функционировать без фосфолипидов. Но порой отрегулированный механизм дает сбой и начинает вырабатывать антитела к этому виду липидов. Подобное состояние ученые называют атифосфолипидным синдромом, или АФС.
В обычной жизни антитела – наши союзники. Эти миниатюрные образования непрерывно стоят на страже человеческого здоровья и даже жизни. Они не позволяют чужеродным объектам, таким как бактерии, вирусы, свободные радикалы, атаковать организм, мешать его работе или разрушать клетки тканей. Но в случае с фосфолипидами, иногда антитела дают сбой. Они начинают «войну» против кардиолипинов и фосфатидилстеринов. «Жертвами» антител становятся фосфолипиды с нейтральным зарядом.
Чем чревата подобная «война» в пределах организма, нетрудно догадаться. Без фосфоросодержащих жиров клетки разных видов теряют свою прочность. Но больше всего «достается» кровеносным сосудам и мембранам тромбоцитов. Исследования позволили ученым сделать вывод о том, что синдром АФС есть у каждой 20 беременной из ста и у 4 пожилых людей из сотни исследованных.
В итоге у людей с подобной патологией нарушается работа сердца, в несколько раз повышается риск возникновения инсультов и тромбозов. Антифосфолипидный синдром у беременных вызывает замирание плода, выкидыш, роды раньше срока.
Как определить наличие АФС
Самостоятельно понять, что организм начал вырабатывать антитела к фосфолипидам, невозможно. Недомогание и проблемы со здоровьем люди связывают с «деятельностью» вирусов, дисфункцией некоторых органов или систем, но уж никак не со сбоем в работе антител. Поэтому единственный способ узнать о проблеме – сдать анализы в ближайшей лаборатории. При этом исследование мочи обязательно покажет повышенный уровень белка.
Внешне синдром может проявляться сосудистым рисунком на бедрах, голенях или других частях тела, гипертонией, почечной недостаточностью и снижением зрения (за счет образования тромбов в сетчатке глаза). У беременных женщин возможны выкидыши, замирание плода, преждевременные роды.
В результатах анализов может быть указана концентрация нескольких видов антител. Каждые из них имеют свой показатель нормы:
Эссенциальные фосфолипиды
Из общей группы веществ принято выделять особо важные для человека фосфолипиды – эссенциальные (или как их еще называют незаменимые). Они широко представлены на рынке фармацевтической продукции в виде медпрепаратов, обогащенных полиненасыщенными (эссенциальными) жирными кислотами.
Благодаря гепатопротекторным и метаболическим свойствам, эти вещества включают в терапию при заболеваниях печени и других болезнях. Прием препаратов, содержащих эти вещества, позволяет восстановить структуру печени при жировой дистрофии, гепатитах, циррозе. Они, проникая в клетки железы, восстанавливают метаболические процессы внутри ячейки, а также структуру поврежденных мембран.
Но на этом биопотенциал незаменимых фосфолипидов не ограничивается. Они важны не только для печени. Есть мнение, что фосфоросодержащие липиды:
Избыток или недостаток?
Если человеческий организм испытывает избыток или недостаток какого-либо микроэлемента, витамина или минерала, он обязательно об этом сообщит. Дефицит фосфолипидов чреват серьезными последствиями – недостаточное количество этих липидов скажется на функционировании практически всех клеток. В результате жиродефицит может стать причиной нарушения работы мозга (ухудшится память) и органов пищеварения, ослабления иммунной системы, нарушения целостности слизистых оболочек. Недостаток фосфолипидов повлияет и на качество костной ткани – приведет к артриту или артрозу. Кроме того, тусклые волосы, сухая кожа и ломкие ногти также являются сигналом о нехватке фосфолипидов.
Чрезмерное насыщение клеток фосфолипидами чаще всего вызывает сгущение крови, что затем ухудшает снабжение тканей кислородом. Избыток этих специфических липидов сказывается на работе нервной системы, вызывает дисфункцию тонкого кишечника.
Пищевые источники
Человеческий организм способен самостоятельно производить фосфолипиды. Тем не менее, потребление продуктов, богатых этим видом липидов, поможет увеличить и стабилизировать их количество в теле.
Обычно фосфолипиды представлены в продуктах, в составе которых есть лецитин-компонент. А это яичные желтки, зародыши пшеницы, соя, молоко и полусырое мясо. Также фосфолипиды стоит искать в жирных продуктах и некоторых растительных маслах.
Отличным дополнением диеты может послужить масло арктического криля, которое является превосходным источником полиненасыщенных жирных кислот и других полезных для человека компонентов. Масло криля и рыбий жир могут послужить альтернативными источниками фосфолипидов для людей, которые не могут получать это вещество с других продуктов.
Более доступный продукт, богатый фосфолипидами, – нерафинированное подсолнечное масло. Диетологи рекомендуют использовать его для приготовления салатов, но ни в коем случае не применять для жарки.
Продукты, богатые фосфатидами:
Как получить максимальную пользу
Неправильно приготовленные продукты не несут собой почти никакой пользы организму. Об этом вам скажет любой диетолог или повар. Обычно главным врагом большинства питательных веществ в продуктах питания является высокая температура. Достаточно немного дольше позволенного подержать продукт на раскаленной плите или превысить приемлемую температуру, чтоб готовое блюдо вместо вкусного и полезного осталось только вкусным. Фосфолипиды также не переносят длительного нагревания. Чем дольше подвергать продукт термической обработке, тем выше вероятность разрушения полезных веществ.
Но польза фосфолипидов для организма зависит и от других факторов. Например, от сочетания разных категорий продуктов в одном блюде или одном приеме пищи. Эти полезные вещества лучше всего комбинируются с углеводными блюдами. В таком сочетании организм способен усвоить максимальное количество из предложенных ему фосфолипидов. Это значит, что овощной салат, заправленный растительным маслом, или рыба с крупой являются идеальными блюдами для пополнения липидных запасов. Но увлекаться углеводами также не стоит. Переизбыток этих веществ препятствует расщеплению ненасыщенных жиров.
Соблюдая диету, богатую фосфолипидами, можно принести организму еще больше пользы, если включить в рацион продукты, богатые жирорастворимыми витаминами (это витамины А, D, E, K, F, В-группа). Вместе они дадут превосходный результат.
Правильное диетическое питание – это не только протеиновая пища и так называемые «хорошие» углеводы. Жиры в адекватных количествах и полученные из правильных продуктов чрезвычайно важны для здоровья человека. Под обобщенным бытовым названием «жиры» кроются разные виды вещества, выполняющие важнейшие функции. Одни из полезных липидных представителей – фосфолипиды. Учитывая, что фосфолипиды влияют на работу каждой клетки организма, то их по праву можно считать «скорой помощью» для всего организма. Ведь нарушение структуры любой клетки вызывает серьезные последствия. Если разобраться в их роли для организма, становится понятно, почему без них жизнь была бы невозможной.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Биохимия фосфолипидов
Е.Л.Насонов, проф., директор НИИ Ревматологии РАМН г. Москва
Фосфолипиды представляют собой сходные по структуре молекулы, состоящие из глицеринового скелета с фосфодиэфирными группами в положении С3, соединенные со спиртовыми полярными группами и двумя эстерифицированными глицерином жирными кислотами в положении С1’ и C2’. Природные фосфолипиды в положении C1’ содержат насыщенную жирную кислоту, а в положении C2’ — ненасыщенную жирную кислоту. С химической точки зрения самой простой формой фосфолипидов является фосфатидиловая кислота (ФК), в которой молекула спирта отсутствует. Эта молекула рассматривается как «фосфатидиловый» компонент более сложных фосфолипидов, название которых зависит от типа спиртовой группы. В клетках человека спиртовые группы состоят из азотистых оснований (холин, этаноламин, серин), глицерина или инозитола. В соответствии с этим фосфолипиды имеют названия: фосфатидилхолин (ФХ), фосфатидилэтаноламин (ФЭ), фосфатидилглицерин (ФГ), фосфатидилинозитол (ФИ) и фосфатидилглицерин (кардиолипин). Кардиолипин (КЛ) является уникальным фосфолипидом, состоящим из двух диэфирных фосфатных групп, соединенных молекулой глицерина. Химическая структура полярной «головы» определяет суммарный электрический заряд и ионное состояние фосфолипида. ФХ и ФЭ, имея отрицательно заряженную фосфатную группу и положительно заряженную аминогруппу, электрически нейтральны и называются нейтральными фосфолипидами, ФС, ФГ, ФК, ФИ и КЛ являются отрицательно заряженными или анионными фосфолипидами [McNeil H. P. и соавт., 1991].
Физические свойства фосфолипидов исследованы на модели мембранных систем, наиболее простой из которых является диспергирование липидов в жидкости. В этой ситуации фосфолипиды принимают одну из трех возможных конфигураций: мицеллярную, двухслойную или ламелларную (типичное состояние фосфолипидов биомембран) и гексагональную фазу. Способность фосфолипидов находиться в той или иной фазе зависит как от внутренних свойств молекул (природа «головной» группы, длина и степень насыщения жирной кислоты), так и внешних факторов (гидратация, температура, pH и ионная сила раствора). Присутствие дивалентных катионов, других липидов и белков также влияет на поведение фосфолипидов в системе за счет изменения формы их молекулы, которая в наиболее простых случаях зависит от соотношения площадей, занимаемых гидрофобными жирными кислотами и гидрофильными полярными «головными» группами.
Например, поскольку ФЭ имеет меньшую, чем ФХ «головную» группу и водородный мостик между фосфатной и аминогруппой, постольку уменьшается площадь молекулы в «головной» группе, и он спонтанно занимает гексагональную фазу. Другие фосфолипиды обычно занимают ламелларную фазу, но при изменении липидного микроокружения могут переходить в гексагональную. Ионы кальция индуцируют эту конфигурацию у КЛ за счет связывания с анионной группой, что уменьшает электростатическое отталкивание и площадь «головной» группы.
В клеточной мембране фосфолипиды образуют двойной слой, в котором гидрофобные цепи жирных кислот направлены внутрь мембраны, а гидрофильные полярные группы кнаружи. Мембранные белки прикрепляются периферически за счет полярных или ионных взаимодействий, или включаются в состав липидного слоя. Биологические мембраны обладают «жидкостными» свойствами, так как в пределах одного слоя отдельные липидные молекулы способны меняться местами с соседними со скоростью более миллиона раз в секунду. Обмен липидных молекул между слоями (flip-flop) является значительно более редким событием. Клеточная мембрана обладает выраженной асимметрией в плане распределения различных классов фосфолипидов во внешнем и внутреннем слоях. Холин-содержащие нейтральные фосфолипиды, такие как сфингомиелин и ФХ локализуются на внешней стороне мембраны в сочетании с небольшим количеством ФЭ. Внутренняя (цитозольная) часть ее состоит из небольшого количества ФХ и сфингомиелина, большого количества ФЭ, а также ФС и ФИ. Таким образом, в норме анионные фосфолипиды не присутствуют на внешней поверхности биомембран.
У млекопитающих КЛ локализуется главным образом в сердечной ткани на внутренней мембране митохондрий, где он составляет не менее 20% от всех фосфолипидов. КЛ не выявляется на плазменных мембранах, на которых около 50—60% от общего пула фосфолипидов составляют сфингомиелин и ФХ, 20—30% — ФЭ, 10—15% ФС и менее 5% — ФИ. Сфингомиелин и ФХ адаптируют преимущественно ламелларную конфигурацию и, следовательно, вносят основной вклад в стабильность клеточной мембраны. Хотя ФЭ принимает преимущественно гексагональную фазу, он стабилизируется в клеточной мембране в присутствии других липидов. Однако некоторые специализированные функции клеточных мембран, например, экзоцитоз, требуют транзиторного перехода в другую, гексагональную фазу, и в этом процессе ФЭ, вероятно, играет важную роль.
Мембранная асимметрия фосфолипидов — универсальный феномен, характерный практически для всех клеток [Schroit A. J. и Zwaal R. F. A., 1991]. В настоящее время установлено, что поддержание асимметрии является активным процессом, реализующимся за счет активности АТФ и сульфгидрил-зависимого липидного насоса (аминофосфолипидтранслоказы), который перемещает аминофосфолипиды по направлению к внутренней мембране [Schroit A. J. и Zwaal R. F. A., 1991; Devaux P. F., 1992]. Активация приводит к увеличению движения фосфолипидов между слоями, что сопровождается потерей асимметрии. В частности, тромбоциты при стимуляции утрачивают нормальную асимметрию мембраны, что приводит к увеличению экспансирования анионного ФС. Этот процесс играет важную физиологическую роль в развитии локальной реакции свертывания крови. Кроме того, поверхностная экспозиция ФС (по крайней мере, на эритроцитах) является сигналом для быстрого выведения этих клеток из кровяного русла.
Отрицательно заряженные фосфолипиды создают поверхность, на которой происходит сборка ферментных комплексов двух основных реакций коагуляционного каскада. В одном из них (теназный комплекс) фактор X активируется комплексом фактора IXa и VIIIa, а в другом — протромбиназная реакция, происходит конверсия протромбина в тромбин ферментным комплексом, состоящим из фактора Xa и Va (протромбиназный комплекс). Взаимодействие факторов IXa, Xa и протромбина с липидной поверхностью происходит посредством образования кальций-зависимого мостика между остатками гамма-карбоксиглютаминовой кислоты этих белков и отрицательно заряженными полярными группами фосфолипидов. Связывание с липидной поверхностью приводит к увеличению локальной концентрации и эффективного расположения коагуляционных факторов, что способствует максимальной скорости протекания реакции. Любые вещества, мешающие сборке этих комплексов на фосфолипидной поверхности, в том числе антитела к фосфолипидам потенциально способны повышать уровень образования тромбина и нарушать свертывание крови.