ליפופרוטאינים: מבנה, הרכב, פונקציות, סוגים, דוגמאות - ביולוגיה - 2025

ליפופרוטאינים הם חלקיקים מורכבים המתפקדים התחבורה הספיגה שומנים דרך הדם ואת לרקמות שונות. הם מורכבים בעיקר משומנים שאינם קוטביים כמו כולסטרול וטריגליצרידים, בנוסף לכמה פוספוליפידים וחלבונים.

אלה הם אגרגטים מולקולריים המסונתזים בעיקר במעיים ובכבד, שכשנכנסים למחזור הם במצב של שטף קבוע, מה שמשמע שהם משנים את הרכבם ומבנהם הגופני באופן קבוע בזמן שהם "נלכדים". "ומטבוליזם על ידי רקמות גוף היקפיות" מכוונות ".

מבנה ליפופרוטאין (מקור: AntiSense דרך ויקימדיה Commons)

רכיבי ליפידים שאינם נספגים דרך ליפופרוטאינים ברקמה נתונה בדרך כלל חוזרים כ"מעבירים "לכבד, שם הם מעובדים עוד יותר.

מרבית הליפופרוטאינים נחקרים עקב קשריהם עם בריאות האדם, לפיהם הוגדרו ארבעה סוגים בעלי רלוונטיות קלינית, אשר לכל אחד מהם יש תפקידים פיזיולוגיים שונים: צ'ילומיקרונים, ליפופרוטאינים נמוכים מאוד. צפיפות, ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה, וליפרופרוטאינים בצפיפות גבוהה.

במובן זה, ליפופרוטאינים בפלזמה קשורים קשר הדוק לתהליכים פתולוגיים בעלי חשיבות רבה לבני אדם, כגון טרשת עורקים ומחלות עורקים כליליים.

מִבְנֶה

ליפופרוטאינים בפלזמה הם חלקיקים עם מורפולוגיה מבנית כמעט כדורית, מכיוון שהם למעשה מיקרונים מורכבים של שומנים וחלבונים, שבהם האזורים ההידרופוביים או האפולארים של הליפידים פונים זה לזה במרכז, ואילו האזור ההידרופילי או מוטות נחשפים אל פני השטח, במגע עם המדיום המימי.

ה"קליפה "או ה"מעיל" ההידרופילי של החלקיקים הללו מורכב בעיקר ממולקולות כולסטרול לא מאושרות, פוספוליפידים ש"ראשיהם "הקוטביים" פונים "כלפי חוץ, וחלבונים הנקראים אפוליפופרוטאינים; בעוד שהחלק המרכזי או ה"ליבה "מורכב מאסטרים כולסטרול וטריגליצרידים.

הרכב ליפופרוטאינים

כפי שהוסבר, ליפופרוטאינים הם חלקיקים שבאופן בסיסי מורכבים מתערובת של ליפידים וחלבונים המבצעים תפקידי הובלה.

- חלק ליפיד

תלוי בסוג הליפופרוטאין שנחשב, הרכב השומנים יכול להשתנות, במיוחד ביחס לכמויות הפוספוליפידים ומולקולות כולסטרול חופשיות או מועשרות.

בנוסף להרכב, המסה או חלקם של הליפידים בליפופרוטאינים משתנים גם הם מאוד. בצילומיקרונים, למשל, שומנים מהווים יותר מ- 98% ממסת הליפופרוטאינים, ואילו עבור ליפופרוטאינים בצפיפות גבוהה אלה יכולים להיות פחות מ- 50%.

ליפופרוטאינים קשורים בדרך כלל להובלת טריגליצרידים לאחסון (רקמת שומן) או לשימושם במטבוליזם (תאים או סיבי שריר).

הטריגליצרידים הללו יכולים להיות ממקור אקסוגני (נספגים במעיים מהמזון) או ממקור אנדוגני (מסונתז ומופרש על ידי הכבד ותאי המעי).

צ'ילומיקרונים וליפרופרוטאינים בצפיפות נמוכה מאוד הם שני סוגים של ליפופרוטאינים עם השפע הגבוה ביותר של טריגליצרידים וכולסטרול, ולכן צפיפותם נמוכה משמעותית מזו של ליפופרוטאינים אחרים.

לעומת זאת, המרכיב השומני של ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה וצפיפות גבוהה מורכב בעיקר מכולסטרול ופוספוליפידים. בין הפוספוליפידים השכיחים ביותר הנמצאים בליפופרוטאינים הם sphingomyelins ו- phosphatidylcholines, שיחסם המולארי משתנה בין ליפופרוטאין לליפרופרוטאין.

חשוב לציין כי תכונות פיזיקליות רבות של ליפופרוטאינים קשורות לתכולת השומנים וההרכב שלהם, כולל תכונות הנפקה, מטען פני השטח ונטיית הנדידה בשדות חשמליים.

- מנת חלבון

החלבונים שקשורים לכל ליפופרוטאינים בפלזמה ידועים כאפוליפופרוטאינים או אפופרוטאינים, וכמו לליפידים, כמות המולקולות הללו שנמצאות בשיעורים השונים של ליפופרוטאינים משתנה מאוד.

לצילומיקרונים, מבין הליפופרוטאינים הצפופים ביותר, יש חלבון בערך 1% והתוכן המרבי דווח בכמה ליפופרוטאינים בצפיפות גבוהה (מהליפופרוטאינים הקטנים ביותר) עם ערכים הקרובים ל 50%.

פחות או יותר 10 סוגים שונים של אפופרוטאינים בודדו ותוארו בבני אדם, אשר נקראים, על פי המינוח "ABC", כמו: Apo AI, Apo A-II, Apo A-IV, Apo B- 100, Apo B-48, Apo CI, Apo C-II, Apo C-III, Apo D ואפו E.

החלבון העיקרי של ליפופרוטאינים בצפיפות גבוהה נקרא אפוליפרופרוטאין A (Apo AI ו- Apo A-II), זה של ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה הוא אפופרוטאין B (שנמצא גם בצילומיקרונים וחלקיקים בצפיפות נמוכה מאוד) ) והאפוליפופרוטאין של chylomicrons הוא Apo B-48, קטן יותר מ- Apo B של ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה.

האפרופרוטאינים CI, C-II ו- C-III הם חלבונים בעלי משקל מולקולרי נמוך הנמצאים בפלזמה כחלק מחלקיקים בעלי צפיפות גבוהה ונמוכה מאוד.

חלק מהחלבונים הקשורים לליפרופרוטאינים הם גליקופרוטאינים, כמו המקרה של Apo E, שבודד מלופופרוטאינים בצפיפות נמוכה מאוד.

פונקציות עיקריות

באופן כללי, אפוליפופרוטאינים אחראים על פונקציות כמו:

- להיות חלק מהמבנה העיקרי של ליפופרוטאינים.

- לתפקד כקופקטורים אנזימטיים עבור חלבונים מסוימים עם פעילות אנזימטית המשתתפים בחילוף החומרים שלהם.

- ליגנדים ספציפיים לקולטני ליפופרוטאין על פני השטח של תאי רקמה "יעד" או "מטרה" להובלת טריגליצרידים וכולסטרול.

מאפיינים

ליפופרוטאינים משתתפים באופן פעיל בהובלה ובספיגת מעיים של חומצות שומן המתקבלות ממזון, בנוסף, חלקיקים אלה תורמים גם בהובלת ליפידים מהכבד לרקמות היקפיות ובהובלה הפוכה, כלומר , מרקמות היקפיות לכבד ולמעי.

מטבוליזם ליפופרוטאין (מקור: Npatchett באמצעות ויקימדיה Commons)

אגרגטים מולקולריים אלה, אם כן, הופכים את חומרי השומנים ההידרופוביים ל"מתאימים "למדיום המימי המהווה את מרבית נוזלי גוף בעלי החיים, ומאפשרים" הובלה ומסירה "שלהם לרקמות בהן הן נדרשות.

פונקציה משנית המיוחסת לליפרופרוטאינים מורכבת, בנוסף, בהובלת תרכובות רעילות זרות עם מאפיינים הידרופוביים ו / או אמפיפטיים (האחד הידרופובי קיצוני והשני הידרופילי), כמו במקרה של כמה רעלים חיידקיים וכו '.

הם יכולים גם להעביר ויטמינים מסיסים בשומן ומולקולות נוגדות חמצון בכל הגוף.

סוגים (סיווג)

ליפופרוטאינים מסווגים על פי צפיפותם, מאפיין הקשור ישירות לקשר בין חלקם של השומנים לחלבונים המרכיבים אותם, ושימושי מאוד כאשר הם מופרדים על ידי תהליכי צנטריפוגה.

לפיכך, חלקיקים אלה סווגו לארבע קבוצות שונות שכל אחת מהן ממלאת פונקציה ספציפית ובעלת תכונות שונות. קבוצות אלה הן: chylomicrons, ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה מאוד, ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה, וליפרופרוטאינים בצפיפות גבוהה.

כלומיקרונים

Chylomicrons (CMs) נוצרים מחומצות שומן וליפידים הנכנסים לגוף עם מזון, שברגע שהם נספגים על ידי תאי אפיתל המעי, מתערבבים ומשתלבים זה בזה מחדש ועם כמה חלבונים.

מבנה של chylomicron (מקור: Posible2006 דרך Wikimedia Commons)

היווצרות chylomicrons קודמת לשחרורם או הפרשתם למערכת הלימפה ובהמשך למחזור הדם.

ברגע שהם מגיעים לרקמות אקסטרה-אפטיות מסוימות, חלקיקים אלו עוברים חילוף חומרים על ידי אנזים המכונה ליפופרוטאין ליפאז, המסוגל לבצע הידרוליזה של טריגליצרידים ולשחרר חומצות שומן הניתנות לשילוב ברקמות או לחמצון כדלק.

ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה מאוד

ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה מאוד או VLDL (ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה מאוד), המכונים גם "ליפופרוטאינים לפני β" מיוצרים בכבד וממלאים את תפקיד הייצוא של הטריגליצרידים, המייצגים את אחד המרכיבים העיקריים שלו.

אלה הם אחד הליפופרוטאינים שנמצאים בפלזמה של בעלי חיים בצום וריכוזם עולה עם הגיל המתקדם.

ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה

ליפופרוטאינים אלה, המכונים LDL (ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה) או כ- ß- ליפופרוטאינים, מייצגים את הצעדים הסופיים בקטבוליזם של ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה מאוד ועשירים במולקולות כולסטרול.

ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה הם השכיחים ביותר, המייצגים כ- 50% מהמסה הכוללת של ליפופרוטאינים בפלזמה ואחראים להובלתם של יותר מ- 70% מהכולסטרול בדם. כמו ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה מאוד, ריכוז הפלזמה של ליפופרוטאינים אלה עולה ככל שהגוף מתיישן.

ליפופרוטאינים בצפיפות גבוהה

ליפופרוטאינים בצפיפות גבוהה (HDL) או α-lipoproteins, הם ליפופרוטאינים המעורבים במטבוליזם של ליפופרוטאינים וצילומיקרונים בעלי צפיפות נמוכה מאוד, אך הם גם משתתפים בהובלת הכולסטרול. חלקיקים אלה עשירים בזרחן.

חלק מהמחברים מציעים כי ישנם סוגים אחרים של ליפופרוטאינים כמו מה שמכונה ליפופרוטאין בצפיפות ביניים (IDL) ומחלקות משנה שונות של ליפופרוטאינים בצפיפות גבוהה (HDL1, HDL2, HDL3 וכן הלאה).

דוגמאות לליפרופרוטאינים

ליפופרוטאינים בצפיפות גבוהה קשורים לכמה מחלות חשובות בבני אדם. חלקיקים אלה משתתפים בהעברת עודף כולסטרול מרקמות היקפיות לכבד, ומולקולות כולסטרול כאלה מכונות "כולסטרול טוב".

מטבוליזם של כולסטרול או "מחזור" (מקור: הישישי שינקאי באמצעות ויקימדיה Commons)

עם זאת, בעשורים האחרונים, הכולסטרול הקשור לליפרופרוטאינים בצפיפות גבוהה נקשר לסיכונים גדולים יותר לסבול מ"אירועים "או ממחלות לב וכלי דם, וזו הסיבה שזה היה אחד מגורמי הסיכון הנחקרים ביותר עבור מצבים פתולוגיים כאלה.

דוגמה טובה נוספת לליפרופרוטאינים היא זו של chylomicrons, שהם החלקיקים הנוצרים משומנים הנצרכים עם מזון ומועברים מלכתחילה על ידי זרם הדם, ברגע שהם נוצרים על ידי תאי האפיתל של הרירית פְּנִימִי.

הפניות

1. Chiesa, ST, ו- Charakida, M. (2019). תפקוד ליפופרוטאין בצפיפות גבוהה ותפקוד לקוי בבריאות ומחלות. תרופות לב וכלי דם וטיפול, 33 (2), 207-219.
2. כריסטי, WW (2019). רשת ליפיד. הוחזר ב -28 בינואר 2020 מ- www.lipidhome.co.uk/lipids/simple/lipoprot/index.htm
3. Durstine, JL, Grandjean, PW, Cox, CA, and Thompson, PD (2002). ליפידים, ליפופרוטאינים ופעילות גופנית. כתב העת לשיקום ולמניעה לב-ריאה, 22 (6), 385-398.
4. אייזנברג, ש., ולוי, RI (1975). מטבוליזם ליפופרוטאין. בהתקדמות במחקר שומנים בדם (כרך 13, עמ '1-89). אלזביאר.
5. פיינגולד KR, גרונפלד ג. מבוא ליפידים וליפופרוטאינים. . בתוך: פיינגולד KR, Anawalt B, Boyce A, et al., עורכים. אנדוטקסט. דרום דרטמות '(MA): MDText.com, Inc .; 2000-. ניתן להשיג באתר: www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK305896/
6. Genest, J. (2003). הפרעות ליפופרוטאין וסיכון קרדיווסקולרי. כתב העת למחלה מטבולית בירושה, 26 (2-3), 267-287.
7. מוריי, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). הביוכימיה המאוירת של הרפר. מקגרו-היל.