Функциональная роль фосфолипидов в клетке

Фосфолипиды являются неотъемлемым компонентом всех клеточных мембран. Между плазмой и эритроцитами постоянно происходит обмен фосфатидилхолином и сфингомиелином. Оба эти фосфолипида присутствуют в плазме в качестве составных компонентов липопротеинов, где они играют ключевую роль, поддерживая в растворимом состоянии неполярные липиды, такие как триглицериды и эфиры холестерина, таким образом, препятствуя образованию желчных камней. Это свойство отражает амфипатический характер молекул фосфолипидов – неполярные цепи жирных кислот способны взаимодействовать с липидным окружением, а полярные головы - с водным окружением [15].

Как уже говорилось ранее, фосфатидилхолин наиболее распространен в природе, он основной, наиболее универсальный фосфолипид, максимально представленный в мембранах различных клеток и тканей (35 – 50% от всех ФЛ), а также в липопротеинах крови (70 –75%). [16]. Это именно тот ФЛ, для которого первостепенной является структурообразующая функция. Но наряду с этим он выполняет также ряд других функций, в частности – служит метаболическим предшественником для двух других важнейших видов фосфолипидов – фосфатидилэтаноламин и сфингомиелин, а также источником целого ряда липидных мессенджеров и биоактивных соединений: лизофосфотидилхолина, других лизофосфолипидов, диглицеридов, фактора активации тромбоцитов и арахидоновой кислоты.

Ингибирование ЦДФ-холин-зависимого пути синтеза ФХ или, наоборот, сверхэкспрессия метилирования ФЭA в ФХ в печени в большинстве животных клеток может привести к нарушению липидного гомеостаза, задержке роста или даже гибели клеток.

Изучение клетки в процессе деления показали, что внутриклеточный синтез ФХ строго контролируется. Важность регуляции этого процесса для клеточной физиологии очевидна, так как даже небольшое несовпадение накопления ФХ с клеточным циклом привело бы к продуцированию аномальных клеток, с избытком или с дефицитом мембранной поверхности и/или внутриклеточному накоплению липидов.

Важная и незаменимая роль ФХ, как основного мембранного ФЛ, в функционировании, росте и развитии клеток проявляется во всех тканях животных и человека, что обусловлено биологической значимостью мембран в жизнедеятельности клетки и организма в целом. Это особенно важно для относительно быстро обновляющихся клеток крови, а также для клеток печени – вследствие их высокой метаболической, в том числе биосинтетической активности, когда часть мембранного материала эндоплазматического ретикулума постоянно расходуется на секрецию в кровь липопротеинов. ФХ в этом процессе, вследствие своей амфифильности и поверхностно­активных свойств, играет роль связующего звена между апопротеином и поступившими (или синтезированными в клетке) нейтральными липидами. Таким образом, ФХ участвует также и в построении липопротеиновых частиц. Подобный процесс происходит и в эпителиальных клетках кишечника, где ФХ вместе с апопротеином «обволакивает» жировые капли, обеспечивая образование поступающих в кровь хиломикронов.

Благодаря своим поверхностно-активным свойствам, ФХ вместе с небольшим количеством других ФЛ и желчных кислот в печени участвует в образовании желчи, обеспечивая тем самым процессы экскреции, в том числе выведение холестерина и его метаболитов. Отмечена ключевая роль в этом процессе ФХ каналикулярных мембран печени. Показано, что ФХ составляет 95% фосфолипидов желчи.

Кроме этого, в клетках печени ФХ участвует в функционировании цитохрома Р450, по всей вероятности, тесно взаимодействуя с ним по типу "неаннулллярных" липидов. В клетках мозга ФХ служит источником холина, необходимого для поддержания их нормального функционирования.

В легких ФХ выполняет функцию сурфактанта, покрывая поверхность альвеол и препятствуя их слипанию в момент выдоха.

Аминофосфолипиды, в частности, фосфатидилэтаноламин, принимают участие в регуляции ряда процессов, таких как свертывание крови, клеточная адгезия и эндоцитоз. По всей вероятности, на осуществление этих функций оказывает влияние пространственная "конусообразная" форма молекул ФЭ, в которой ацильные цепи шире, чем полярная "головка". Поэтому они имеют тенденцию образовывать небислойные структуры, такие как обращенная гексагональная фаза или кубическая фаза, которые вовлечены в процессы слияния мембран или формирование эндоцитозных везикул. Располагаясь же в мембране, сформированной в основном из ФХ, они "вынуждены" принимать плоскостную структуру, что создает напряжение в гидрофобной области бислоя. Предполагают, что такие свойства мембраны могут регулировать фолдинг белка, контролируя степень погружения его в мембрану и тем самым, обеспечивая конформацию, необходимую для проявления функциональной активности.

Наличие в мембране ФЭ, локализованного во внутреннем монослое, и его определенное соотношение с основным мембранным фосфолипидом, ФХ, создает, по-видимому, условия, влияющие на форму мембраны.