Липопротеины - Википедия - Lipoprotein

Для белков, ковалентно связанных с липидами, включая бактериальные / трансмембранные «липопротеины», см. Протеолипид.
Структура хиломикрон.
ApoA, ApoB, ApoC, ApoE находятся аполипопротеины; зеленые частицы фосфолипиды; Т является триацилглицерин; C является эфир холестерина.

А липопротеин это биохимический сборка, основная функция которой - транспортировка гидрофобный липид (также известен как толстый ) молекул в воде, как в плазма крови или другой внеклеточные жидкости. Они состоят из центра триглицеридов и холестерина, окруженного фосфолипид внешняя оболочка, с гидрофильный части, ориентированные наружу к окружающей воде и липофильный части, ориентированные внутрь к липидному центру. Особый вид протеина, называемый аполипопротеин, встроен во внешнюю оболочку, стабилизируя комплекс и придавая ему функциональную идентичность, определяющую его судьбу.

Много ферменты, транспортеры, структурные белки, антигены, адгезины, и токсины липопротеины. Примеры включают частицы липопротеинов плазмы (HDL, ЛПНП, IDL, ЛПОНП и хиломикроны ). Подгруппы этих плазменных частиц являются первичными драйверами или модуляторами атеросклероз.[1]

Объем

Трансмембранные липопротеины

Некоторые трансмембранные протеолипиды, особенно те, которые находятся в бактерии, называются липопротеинами; они не имеют отношения к липопротеиновым частицам, о которых идет речь в этой статье.[2] Такой трансмембранные белки трудно выделить, так как они прочно связываются с липидной мембраной, часто требуют липидов для отображения правильной структуры и могут быть нерастворимыми в воде. Моющие средства 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 переносе молекул жира, таких как триацилглицерины (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 тонкий кишечник и печень клетки. Внешняя оболочка также содержит фосфолипиды и холестерин.

Все клетки использовать и полагаться на жиры и холестерин как на строительные блоки для создания множественных мембраны которые клетки используют как для контроля внутреннего содержания воды и внутренних водорастворимых элементов, так и для организации своей внутренней структуры и белковых ферментных 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 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]

ХиломикроныЛПОНПЛПНПHDL
Электрофоретическая подвижностьИсточникПре-бетаБетаАльфа
Плотностьменее 0,960.96-1.0061.006-1.0631.063-1.21
Диаметр (нм)100-100030-9020-2510-20
АполипопротеиныB48, Аль, ВсеB100 CI, CIIB100AI, AII, CI
Сочинение
(% от общего содержания)
Протеин2102040
Липид98908060
Липидный компонент
(% от общего содержания липидов)
Триацилглицерины88551212
Эфиры холестерина4245940
Фосфолипиды8202847
Свободные жирные кислоты-111

Структура

Липопротеины представляют собой сложные частицы, которые имеют центральную гидрофобную сердцевину из неполярных липидов, в первую очередь сложных эфиров холестерина 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

Обращение с липопротеиновыми частицами в организме называется метаболизм липопротеиновых частиц. Он разделен 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 происходят из печени (эндогенные), через синтез de novo триацилглицеринов.

В гепатоциты являются основной платформой для работы с триацилглицеринами и холестерином; печень также может хранить определенное количество гликоген и триацилглицерины. Пока адипоциты являются основными накопительными клетками для триацилглицеринов, они не производят липопротеинов.

Экзогенный путь

Упрощенная блок-схема, показывающая основы метаболизма липопротеинов.

Желчь эмульгирует жиры, содержащиеся в химус, тогда панкреатическая липаза 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 аполипопротеин B-48 в зарождающийся хиломикроны. Эти частицы затем секретируются в молочные железы в процессе, который сильно зависит от аполипопротеина B-48. Когда они циркулируют по лимфатические сосуды, возникающие хиломикроны обходят кровообращение печени и выводятся через грудной проток в кровоток.

В кровотоке зарождающиеся хиломикронные частицы взаимодействуют с частицами ЛПВП, что приводит к донорству ЛПВП аполипопротеин C-II и аполипопротеин E к зарождающемуся хиломикрону. Тогда хиломикрон на этой стадии считается зрелым. Через аполипопротеин C-II зрелые хиломикроны активируют липопротеинлипаза (LPL), фермент на эндотелиальные клетки выстилает кровеносные сосуды. LPL катализирует гидролиз триацилглицерина, который в конечном итоге высвобождает глицерин и жирные кислоты от хиломикронов. Затем глицерин и жирные кислоты могут абсорбироваться периферическими тканями, особенно жировой и мышца, для энергии и хранения.

Гидролизованные хиломикроны теперь называют остатки хиломикрона. Остатки хиломикронов продолжают циркулировать в кровотоке до тех пор, пока не взаимодействуют через аполипопротеин E с рецепторами остатков хиломикронов, обнаруживаемыми главным образом в печени. Это взаимодействие вызывает эндоцитоз остатков хиломикронов, которые впоследствии гидролизуются в лизосомы. Лизосомальный гидролиз высвобождает в клетку глицерин и жирные кислоты, которые можно использовать для получения энергии или хранить для дальнейшего использования.

Эндогенный путь

Печень является центральной платформой для обработки липидов: она способна накапливать глицерины и жиры в своих клетках, т.е. гепатоциты. 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 аполипопротеин В-100 формировать возникающие частицы ЛПОНП. Образующиеся частицы ЛПОНП попадают в кровоток посредством процесса, который зависит от аполипопротеина B-100.

В кровотоке возникающие частицы ЛПОНП шишка с частицами ЛПВП; в результате частицы ЛПВП отдают аполипопротеин C-II и аполипопротеин E к формирующейся частице VLDL. После загрузки аполипопротеинов C-II и E возникающая частица VLDL считается зрелой. Частицы VLDL циркулируют и сталкиваются с LPL, выраженным на эндотелиальные клетки. 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 Остатки ЛПОНП или же липопротеины средней плотности (IDL). Остатки ЛПОНП могут циркулировать и, посредством взаимодействия между аполипопротеином Е и остаточным рецептором, абсорбироваться печенью, или они могут подвергаться дальнейшему гидролизу посредством печеночная липаза.

Гидролиз печеночной липазой высвобождает глицерин и жирные кислоты, оставляя Остатки IDL, называется липопротеины низкой плотности (ЛПНП), которые содержат относительно высокое содержание холестерина[5] (увидеть структуру нативного ЛПНП при 37 ° C на YouTube ). ЛПНП циркулирует и поглощается печенью и периферическими клетками. Связывание ЛПНП с тканью-мишенью происходит за счет взаимодействия между Рецептор ЛПНП и аполипопротеин В-100 на частице ЛПНП. Поглощение происходит через эндоцитоз, а интернализованные частицы ЛПНП гидролизуются в лизосомах, высвобождая липиды, в основном холестерин.

Роль в воспалении

Воспаление, реакция биологической системы на раздражители, такие как введение возбудитель, 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, особенно ЛПВП, играют важную роль в воспалительном процессе.[6]

Когда организм функционирует в нормальных, стабильных физиологических условиях, ЛПВП полезны по нескольким причинам.[6] ЛПНП содержат аполипопротеин В (апоВ), который позволяет ЛПНП связываться с различными тканями, такими как стенка артерии, если гликокаликс был поврежден высоким уровень сахара в крови.[6] В случае окисления ЛПНП может попасть в протеогликаны, предотвращая его удаление путем оттока холестерина ЛПВП.[6] Нормальное функционирование ЛПВП может предотвратить процесс окисления ЛПНП и последующие воспалительные процессы, наблюдаемые после окисления.[6]

Липополисахарид, или ЛПС, является основным патогенным фактором клеточной стенки Грамотрицательные бактерии. Грамположительные бактерии имеет аналогичный компонент с именем Липотейхоевая кислота, или LTA. ЛПВП обладает способностью связывать ЛПС и ЛТА, создавая комплексы ЛПВП-ЛПС, чтобы нейтрализовать вредное воздействие на организм и выводить ЛПС из организма.[7] ЛВП также играет важную роль, взаимодействуя с клетками иммунной системы, чтобы модулировать доступность холестерина и модулировать иммунный ответ.[7]

При определенных аномальных физиологических условиях, таких как системные инфекционное заболевание или же сепсис, основные компоненты ЛПВП изменяются,[7][8] Состав и количество липидов и аполипопротеинов изменяются по сравнению с нормальными физиологическими условиями, такими как снижение холестерина ЛПВП (ХС-ЛПВП), фосфолипидов, апоА-I (основного липопротеина в ЛПВП, который, как было показано, обладает полезными анти- воспалительные свойства), а также увеличение Сывороточный амилоид А.[7][8] 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.[6] Фактически, этот измененный состав HDL связан с повышенной смертностью и худшими клиническими исходами у пациентов с сепсисом.[7]

Классификация

По плотности

Липопротеины можно разделить на пять основных групп, от большей и меньшей плотности до меньшей и высокой плотности. Липопротеины становятся крупнее и менее плотными при увеличении соотношения жира к белку. Они классифицируются на основе электрофорез, ультрацентрифугирование и спектроскопия ядерного магнитного резонанса через Анализатор Вантера.[9]

  • Хиломикроны переносят триглицериды (жир) из кишечника в печень, в скелетные мышцы, и жировой ткани.
  • Липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) переносят (вновь синтезированные) триглицериды из печени в жировую ткань.
  • Липопротеины средней плотности (IDL) занимают промежуточное положение между VLDL и LDL. Обычно они не обнаруживаются в крови при голодание.
  • Липопротеины низкой плотности (ЛПНП) переносят от 3000 до 6000 молекул жира (фосфолипиды, холестерин, триглицериды и т. Д.) По всему телу. 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 организма и возвращают их в печень. ЛПВП иногда называют «хорошим» липопротеином, потому что более высокие концентрации коррелируют с низкой скоростью прогрессирования и / или регресса атеросклероза.

Для молодых здоровых испытуемых с массой тела ~ 70 кг (154 фунта) эти данные представляют собой средние значения для исследованных лиц, проценты представляют собой% сухой массы:

Плотность (г / мL )Учебный классДиаметр (нм)% белка% холестерина и эфира холестерина% фосфолипида% триацилглицерина
>1.063HDL5–153330294-8
1.019–1.063ЛПНП18–282546-5021-228-10
1.006–1.019IDL25–5018292231
0.95–1.006ЛПОНП30–8010221850
<0.95Хиломикроны75-12001-28783-84

[10][11] Однако эти данные не обязательно являются надежными 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 в электрофорез белков сыворотки. Эта терминология иногда используется при описании липидных нарушений, таких как абеталипопротеинемия.

Подразделения

Липопротеины, такие как ЛПНП и ЛПВП, могут быть дополнительно подразделены на подвиды, выделенные с помощью различных методов.[12][13] Они подразделяются по плотности или по содержанию белка / белков, которые они несут.[12] Хотя исследования в настоящее время продолжаются, исследователи узнают, что разные подвиды содержат разное содержание аполипопротеинов, белков и липидов между видами, которые выполняют разные физиологические роли.[12] Например, в подвидах липопротеинов ЛПВП большое количество белков участвует в общем липидном метаболизме.[12] Однако выясняется, что подвиды ЛПВП также содержат белки, участвующие в следующих функциях: гомеостаз, фибриноген, каскад свертывания воспалительные и иммунные реакции, включая система комплемента, протеолиз ингибиторы, острофазовый ответ белки и LPS-связывающий белок, гем и метаболизм железа, тромбоцит регулирование, связывание витаминов и общий транспорт.[12]

Исследования

Атеросклероз является ведущей причиной ишемическая болезнь сердца, которая является ведущей причиной смертности в мире.[14] С 1980-х годов во многих исследованиях изучались возможные корреляции между заболеваемостью и концентрацией частиц липопротеинов плазмы в крови. Существуют гипотезы о возможных причинно-следственные связи. Исследования показали корреляцию между атеросклерозом и концентрацией частиц. Дальнейшие исследования искали корреляции между питанием и концентрацией различимых липопротеиновых частиц, например повышает или понижает соотношение диетических жиров уровни ЛПНП в крови. Исследования показали, что существуют разные фенотипы в отношении количества частиц и реакции на состав рациона.[нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Gofman JW, Jones HB, Lindgren FT, Lyon TP, Elliott HA, Strisower B (август 1950). «Липиды крови и атеросклероз человека». Тираж. 2 (2): 161–78. Дои:10.1161 / 01.CIR.2.2.161. PMID  15427204.
  2. ^ «Микробные протеолипиды и липопептиды - гликопептидолипиды, сурфактин, итурнины, полимиксины, даптомицин». LipidWeb. Получено 21 июля 2019.
  3. ^ Сатьянараяна, У. (2002). Биохимия (2-е изд.). Калькутта, Индия: Книги и союзники. ISBN  8187134801. OCLC  71209231.
  4. ^ Feingold, Kenneth R .; Grunfeld, Carl (2000), Feingold, Kenneth R .; Анавальт, Брэдли; Бойс, Элисон; Хрусос, Джордж (ред.), «Введение в липиды и липопротеины», Эндотекст, Южный Дартмут (Массачусетс): MDText.com, Inc., PMID  26247089, получено 2020-12-10
  5. ^ 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 16 Å при физиологической температуре тела». PLOS ONE. 6 (5): e18841. Bibcode:2011PLoSO ... 618841K. Дои:10.1371 / journal.pone.0018841. ЧВК  3090388. PMID  21573056.
  6. ^ а б c d е ж Намири-Калантари Р., Гао Ф., Чаттопадхьяй А., Уилер А.А., Наваб К.Д., Фариас-Эйснер Р., Редди СТ (май 2015 г.). «Двойная природа HDL: противовоспалительное и провоспалительное». БиоФакторы. 41 (3): 153–9. Дои:10.1002 / биоф.1205. PMID  26072738. S2CID  28785539.
  7. ^ а б c d е 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. Дои:10.1007/978-3-319-09665-0_15. HDL:2434/274561. ISBN  978-3-319-09664-3. PMID  25522999.
  8. ^ а б Нората Г.Д., Пирилло А., Аммирати Е., Катапано А.Л. (январь 2012 г.). «Возрастающая роль липопротеинов высокой плотности как игрока в иммунной системе». Атеросклероз. 220 (1): 11–21. Дои:10.1016 / j.atherosclerosis.2011.06.045. PMID  21783193.
  9. ^ «Клинический анализатор Vantera - финалист MDEA 2013». YouTube.com. 2500 Sumner Blvd, Raleigh, NC 27616: LipoScience, Inc.CS1 maint: location (связь)
  10. ^ Биохимия 2-е изд. 1995 Гарретт и Гришем
  11. ^ Принципы биохимии 2-е изд. 1995 Зубай, Парсон и Вэнс
  12. ^ а б c d е 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. Дои:10.1194 / мл. R035725. ЧВК  3770071. PMID  23434634.
  13. ^ Гарсиа-Риос А., Николич Д., Перес-Мартинес П., Лопес-Миранда Дж., Риццо М., Хоогевен Р.С. (2014). «Субфракции ЛПНП и ЛПВП, дисфункциональные ЛПВП: варианты лечения». Текущий фармацевтический дизайн. 20 (40): 6249–55. Дои:10.2174/1381612820666140620154014. PMID  24953394.
  14. ^ «10 основных причин смерти». who.int. Получено 2 января 2017.

внешняя ссылка