Дипальмитоилфосфатидилхолин
Дипальмитоилфосфатидилхолин
Имена
Название ИЮПАК
1,2-дипальмитоилфосфатидилхолин
Идентификаторы
  • 63-89-8
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
ChemSpider
  • 398235 проверятьИ
Информационная карта ECHA100.018.322
CID PubChem
  • 452110
УНИИ
  • 319X2NFW0A
  • DTXSID50910226
  • InChI=1S/C40H80NO8P/c1-6-8-10-12-14-16-18-20-22-24-26-28-30-32-39(42)46-36-38(37-48-50(44,45)47-35-34-41(3,4)5)49-40(43)33-31-29-27-25-23-21-19-17-15-13-11-9-7-2/h38H,6-37H2,1-5H3/t38-/m1/s1 проверятьИ
    Ключ: KILNVBDSWZSGLL-KXQOOQHDSA-N проверятьИ
  • ИнЧИ=1/C40H80NO8P/c1-6-8-10-12-14-16-18-20-22-24-26-28-30-32-39(42)46-36-38(37-48-50(44,45)47 -35-34-41(3,4)5)49-40(43)33-31-29-27-25-23-21-19-17-15-13-11-9-7-2/ч38Н,6-37Н2,1-5Н3/t38-/м1/с1
  • O=C(OC[C@@H](OC(=O)CCCCiCiC)COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)CCiCiCiC
Характеристики
С 40 Н 80 Н О 8 П
Молярная масса734,053  г·моль −1
Поверхностное натяжение:
4,6 ± 0,5 x 10 −10 М [1]
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
проверятьИ проверить  ( что такое   ?)проверятьИ☒Н
Химическое соединение

Дипальмитоилфосфатидилхолин ( ДПФХ ) — это фосфолипид (и лецитин ), состоящий из двух групп пальмитиновой кислоты C16, присоединенных к головной группе фосфатидилхолина .

Это основной компонент легочных сурфактантов, который уменьшает работу дыхания и предотвращает коллапс альвеол во время дыхания. Он также играет важную роль в изучении липосом и человеческих бислоев. [2] [3]

Легочный сурфактант

Легочный сурфактант (ЛС) — поверхностно-активное вещество, вырабатываемое большинством дышащих воздухом животных с целью снижения поверхностного натяжения водного слоя, где происходит газообмен в легких, учитывая, что движения, вызванные вдохом и выдохом, могут вызвать повреждения, если для поддержания структурной целостности альвеол недостаточно энергии.

Монослой, образованный LS на границе раздела, состоит в основном из фосфолипидов (80%), а также белков (12%) и нейтральных липидов (8%). Среди фосфолипидов наиболее распространенным является фосфатидилхолин (PC или лецитин) (70–85%), который, в свою очередь, является основой пула подобных диацилфосфатидилхолинов, из которых 50% составляет дипальмитоилфосфатидилхолин или DPPC. [4]

Хотя сам по себе ДПФХ обладает способностью снижать поверхностное натяжение альвеолярной жидкости, белки и другие липиды в составе поверхностно-активного вещества дополнительно облегчают адсорбцию кислорода на границе раздела воздух-жидкость.

DPPC является вариантом фосфатидилхолина. Его структура включает как гидрофильную «головку», так и гидрофобные «хвосты», и именно это расположение позволяет ему снижать поверхностное натяжение водного слоя. Холиновый радикал образует полярную гидрофильную головку; он ориентирован к альвеолярной жидкости и простирается в нее. Цепи пальмитиновой кислоты (C 16 ) образуют неполярные гидрофобные хвосты; они ориентированы к внешней стороне.

Биосинтез

Синтез фосфолипидов, содержащихся в легочном сурфактанте, происходит в эндоплазматическом ретикулуме пневмоцитов II типа. Легочный сурфактант содержит как белковые, так и липидные компоненты. В частности, было обнаружено, что фосфатидилхолин (ФХ) является наиболее распространенным фосфолипидом (70%–85%), и что ФХ в основном присутствует в виде дипальмитоилфосфатидилхолина (ДПФХ).

Синтез фосфатидилхолина de novo в легких происходит в первую очередь из цитидиндифосфатхолина (ЦДФ-холина). Превращение ЦДФ-холина в фосфатидилхолин осуществляется холинфосфатцитидилтрансферазой. При определенных условиях ферменты холинкиназа, глицерол-3-фосфатацилтрансфераза и фосфатидатфосфатаза могут играть регуляторную роль.

Из общего количества DPPC в легочном сурфактанте 45% поступает из биосинтеза de novo . Остальное образуется с помощью механизмов трансацилирования, которые обменивают пальмитоильные группы на ненасыщенные ацильные цепи других родственных диацилфосфатидилхолинов. [5] Удаление ацильных цепей из этих родственных соединений производит лизофосфатидилхолин; затем повторное ацилирование с пальмитоил-КоА облегчается лизофосфатидилхолин-ацилтрансферазой с образованием DPPC.

Характеристики

Слоистая система, состоящая из молекул воды и газа, разделенных липидными слоями ДПФХ
«Моментальный снимок» молекулярной динамики моделирования образования липидного бислоя DPPC в двухфазной системе в одной временной точке. DPPC (цветные элементы) взаимодействует с молекулами воды (прозрачная часть) на изображении.

Температура

Этот фосфолипид находится в твердой/гелевой фазе при 37 °C (при эффективной температуре человеческого тела). Его точка плавления составляет около 41,3 °C. Поэтому, когда температура превышает 41 °C, DPPC больше не находится в гелевой фазе, а находится в жидкой. [6]

Было показано, что при контакте с кремниевыми поверхностями бислои ДПФХ проявляют различные свойства в зависимости от температуры.

Толщина слоя остается одинаковой при 25 °C и при 39 °C. Однако при дальнейшем повышении температуры до 55 °C структура бислоя DPPC существенно изменяется, что приводит к уменьшению толщины слоя. Причина этой особенности заключается в том, что, по сути, при 55 °C DPPC находится в неупорядоченном жидком состоянии, тогда как при более низкой температуре он находится в более упорядоченном гелеобразном состоянии.

Температура также влияет на шероховатость слоя, которая начинает немного меняться при понижении температуры до 25 °C.

Наконец, несущая способность бислоя выше, когда температура превышает температуру фазового перехода (из-за его повышенной текучести). Когда эта молекула находится в жидком состоянии, где текучесть намного выше, считается, что бислой также развивает способность к самовосстановлению. [7]

Амфипатическое поведение

Простая схема, демонстрирующая функцию сурфактанта в остановке коллапса альвеол при выдохе.

DPPC является амфипатическим липидом. Эта характеристика обусловлена ​​его гидрофильной головкой, состоящей из полярной фосфатидилхолиновой группы, и его гидрофобными хвостами, образованными двумя неполярными цепями пальмитиновой кислоты (C 16 ). Эта черта позволяет DPPC легко и спонтанно образовывать мицеллы, монослои, бислои и липосомы при контакте с полярным растворителем.

Поверхностно-активное вещество

DPPC является основным фосфолипидом легочного сурфактанта и является поверхностно-активным из-за своего амфипатического поведения и своей адсорбционной способности. [8] Однако адсорбция не является оптимальной при температуре человеческого тела для одного DPPC, поскольку при 37 °C он находится в гелевой фазе. Присутствие некоторых ненасыщенных фосфолипидов (таких как диолеоилфосфатидилхолин [DOPC] или фосфатидилглицерин ) и холестерина увеличивает текучесть сурфактанта, поэтому он может адсорбировать кислород более эффективно. [9] Когда эта смесь контактирует, например, с водой, она накапливается на границе раздела вода-воздух и образует тонкую поверхностную пленку сурфактанта. Полярные головки молекул, составляющих сурфактант, притягиваются полярными молекулами жидкости (в данном случае молекулами H 2 O), вызывая значительное уменьшение поверхностного натяжения воды.

Текущее использование

Исследования используют

DPPC обычно используется в исследовательских целях, таких как создание липосом и бислоев, которые участвуют в более масштабных исследованиях. Метод Ленгмюра-Блоджетт позволяет синтезировать липосомальные бислои DPPC. В настоящее время эти липосомы используются при изучении свойств этого фосфатидилхолина и его использования в качестве механизма доставки лекарств в организм человека.

Более того, поскольку динамика слияния везикул различна для липидов в гелевой фазе по сравнению с жидкой фазой, это позволяет ученым использовать DPPC вместе с DOPC в атомно-силовой микроскопии и атомно-силовой спектроскопии. [10] [11]

Фармацевтическое применение

Дипальмитоилфосфатидилхолин (ДПФХ) обычно используется для создания некоторых лекарств, используемых для лечения респираторного дистресс-синдрома (РДС) у новорожденных. Современные синтетические поверхностно-активные вещества представляют собой комбинации ДПФХ с другими фосфолипидами, [12] нейтральными липидами и липопротеинами .

Лечение недоношенных детей с РДС с использованием поверхностно-активных веществ было первоначально разработано в 1960-х годах, и недавние исследования продемонстрировали улучшение клинических результатов. [13] Первым лечением, назначенным некоторым новорожденным с РДС, были поверхностно-активные фосфолипиды, в частности DPPC, с помощью аэрозоля (Robillard, 1964). [ необходима полная цитата ] Это лечение оказалось неэффективным, поскольку введение одного DPPC не давало никаких полезных эффектов. Впоследствии были проведены исследования с целью поиска более эффективных препаратов для лечения этого заболевания.

Легочные сурфактанты можно разделить на три типа: [14]

Первое поколение синтетических поверхностно-активных веществ без белка содержало только DPPC. Наиболее известным является колфосцерил пальмитат . [14]

Второе поколение поверхностно-активных веществ имело природное (животное) происхождение и было получено из легких крупного рогатого скота или свиней. Поверхностно-активные вещества, извлеченные из легких крупного рогатого скота, были Infasurf и Alvofact, экстракты легких свиньи включали Curosurf, а те, что были изготовлены из модифицированных экстрактов легких крупного рогатого скота, включали Survanta или Beraksurf ( Beractant ). В отличие от новорожденных с РДС, которым вводили препараты первого поколения, те, кого лечили этими поверхностно-активными веществами второго поколения, нуждались в меньшем количестве кислорода и искусственной вентиляции легких в течение 72 часов после введения препарата.

Третье поколение поверхностно-активных веществ включает синтетические пептиды или рекомбинантные белки. Они используют смесь различных компонентов. DPPC — это агент, используемый для снижения поверхностного натяжения, а остальные компоненты помогают увеличить адсорбцию кислорода. Наиболее известны Venicute и Surfaxin. [14] Эти препараты все еще находятся в стадии разработки, поэтому пока нет доказательств того, обладают ли они преимуществами по сравнению с препаратами второго поколения.

DPPC также используется для формирования липосом , которые используются в качестве компонентов систем доставки лекарств . [15]

Нарушение функции сурфактанта — это заболевание, поражающее новорожденных детей, у которых легочного сурфактанта недостаточно для адекватного дыхания, что приводит к респираторному дистресс-синдрому (РДС). [16]

Несмотря на то, что DPPC является одним из основных компонентов легочного сурфактанта, большинство генетических ошибок, связанных с нарушением дисфункции сурфактанта, не связаны с DPPC. Скорее, основными причинами этого заболевания являются различия в продукции белков сурфактанта B и C из-за генетических аномалий.

Однако существует генетическое состояние, связанное с DPPC, которое вызывает дефицит в производстве белка ABCA1 . Этот белок имеет решающее значение в транспорте фосфолипидов – и, следовательно, DPPC – в пластинчатые тела альвеолярных клеток, где DPPC взаимодействует с белками сурфактанта, образуя легочный сурфактант. [17]

Текущие исследования не могут найти корреляцию между процентом DPPC в легочном сурфактанте и возрастом гестации, хотя была обнаружена доказанная связь между процентом DPPC и POPC (пальмитоил-олеоил фосфатидилхолин) у младенцев с респираторным дистресс-синдромом по сравнению с младенцами без этого состояния. Эти связи предполагают, что определенный состав сурфактанта приведет к респираторному дистресс-синдрому независимо от гестационного возраста.

Корреляция между процентным содержанием DPPC и респираторным дистресс-синдромом является причиной того, что DPPC используется для производства лекарств для лечения новорожденных с этим заболеванием. [18]

Кроме того, было показано, что DPPC связан с инфицированием поляризованных клеток определенным видом человеческого аденовируса (HAdV-C2). Некоторые исследования показали, что динасыщенный DPPC усиливает инфицирование клеток A59 HAdV-C2 (возможно, позволяя вирусу проникать через апикальную сторону поляризованных клеток). [19]

Ссылки

  1. ^ Смит, Росс; Танфорд, Чарльз (июнь 1972 г.). «Критическая концентрация мицелл l-α-дипальмитоилфосфатидилхолина в воде и водно-метанольных растворах». Журнал молекулярной биологии . 67 (1): 75– 83. doi :10.1016/0022-2836(72)90387-7. PMID  5042465.
  2. ^ Ху, Кью; Хоссейн, С; Джоши, РП (2018-06-25). «Анализ стратегии двойной ударной волны и ультракоротких электрических импульсов для электроманипуляций мембранными нанопорами». Журнал физики D: Прикладная физика . 51 (28): 285403. Bibcode : 2018JPhD...51B5403H. doi : 10.1088/1361-6463/aaca7a. ISSN  0022-3727. S2CID  125134522.
  3. ^ Хоссейн, Шадиб; Абдельгавад, Ахмед (2020-01-02). «Анализ проницаемости мембраны из-за синергического эффекта контролируемой ударной волны и приложения электрического поля». Электромагнитная биология и медицина . 39 (1): 20–29 . doi :10.1080/15368378.2019.1706553. ISSN  1536-8378. PMID  31868023. S2CID  209446699.
  4. ^ Стахович-Кушнец, Анна; Зайдлер, Томаш; Рогальска, Ева; Корховец, Яцек; Корховец, Беата (01 февраля 2020 г.). «Монослой поверхностно-активного вещества легких - хороший естественный барьер против дибензо-п-диоксинов». Хемосфера . 240 : 124850. Бибкод : 2020Chmsp.24024850S. doi : 10.1016/j.chemSphere.2019.124850 . ISSN  0045-6535. ПМИД  31561163.
  5. ^ Фернандес Руано, Д. Мигель Луис (2000). Характеристика полной поверхностной активности легочной артерии: Estudio de la estructura y función de la proteína A (SP-A) (PDF) . Мадрид: Мадридский университет Комплутенсе. стр.  10–11 . ISBN. 978-84-669-1635-6.
  6. ^ "Дипальмитоилфосфатидилхолин - обзор | Темы ScienceDirect". www.sciencedirect.com . Получено 25.10.2019 .
  7. ^ Ван, Мин; Зандер, Томас; Лю, Сяоянь; Лю, Чао; Радж, Аканкша; Флориан Виланд, округ Колумбия; Гарамус, Василь М.; Виллумейт-Рёмер, Регина; Классон, Пер Мартин; Дединайте, Андра (01 мая 2015 г.). «Влияние температуры на нанесенные бислои дипальмитоилфосфатидилхолина (ДПФХ): структура и смазочные характеристики». Журнал коллоидной и интерфейсной науки . 445 : 84–92 . Бибкод : 2015JCIS..445...84W. дои : 10.1016/j.jcis.2014.12.042 . ISSN  0021-9797. ПМИД  25596372.
  8. ^ Бай, Сюань; Сюй, Лу; Тан, Дженни Ю.; Цзо, И Ю.; Ху, Гоцин (2019-10-01). «Адсорбция фосфолипидов на поверхности воздух–вода». Biophysical Journal . 117 (7): 1224– 1233. Bibcode :2019BpJ...117.1224B. doi :10.1016/j.bpj.2019.08.022. ISSN  1542-0086. PMC 6818144 . PMID  31519299. 
  9. ^ Джексон, Дж. Крейг (2012-01-01), Глисон, Кристин А.; Деваскар, Шерин У. (ред.), «Глава 46 — Респираторный дистресс у недоношенных детей», Болезни новорожденных по Эйвери (девятое издание) , WB Saunders, стр.  633–646 , ISBN 9781437701340, получено 2019-10-25
  10. ^ Пансуэла, С.; Тилеман, ДП; Медерос, Л.; Веласко, Э. (22 октября 2019 г.). «Молекулярное упорядочение в монослоях липидов: атомистическое моделирование». Ленгмюр . 35 (42): 13782–13790 . arXiv : 1903.06659 . Бибкод : 2019arXiv190306659P. doi : 10.1021/acs.langmuir.9b02635. ISSN  0743-7463. PMID  31553617. S2CID  119061661.
  11. ^ Attwood, Simon J.; Choi, Youngjik; Leonenko, Zoya (2013-02-06). «Подготовка плоских липидных бислоев на основе DOPC и DPPC для атомно-силовой микроскопии и атомно-силовой спектроскопии». International Journal of Molecular Sciences . 14 (2): 3514– 3539. doi : 10.3390/ijms14023514 . ISSN  1422-0067. PMC 3588056 . PMID  23389046. 
  12. ^ Athenstaedt, K. (2010). «Нейтральные липиды в дрожжах: синтез, хранение и деградация». Справочник по микробиологии углеводородов и липидов . С.  471– 480. doi :10.1007/978-3-540-77587-4_35. ISBN 978-3-540-77584-3.
  13. ^ Солл, Роджер; Озек, Эрен (2010-01-20). "Профилактическое безбелковое синтетическое сурфактантное средство для предотвращения заболеваемости и смертности у недоношенных детей". База данных систематических обзоров Кокрейна . 2010 (1): CD001079. doi :10.1002/14651858.CD001079.pub2. ISSN  1469-493X. PMC 7059181. PMID  20091513 . 
  14. ^ abc Chattás, Lic. Гильермина (октябрь 2013 г.). «Администрирование экзогенного поверхностно-активного вещества» (PDF) . Revista Enfermería Neonatal . № 16: 10–17 – через Фундасамин.
  15. ^ Ли, Цзин; Ван, Сюлин; Чжан, Тин; Ван, Чуньлин; Хуан, Чжэньцзюнь; Ло, Сян; Дэн, Ихуэй (2015). «Обзор фосфолипидов и их основных применений в системах доставки лекарств». Азиатский журнал фармацевтических наук . 10 (2): 81– 98. doi : 10.1016/j.ajps.2014.09.004 .
  16. ^ Ссылка, Genetics Home. "Дисфункция сурфактанта". Genetics Home Reference . Получено 24.10.2019 .
  17. ^ Ссылка, Genetics Home. "Ген ABCA3". Genetics Home Reference . Получено 24.10.2019 .
  18. ^ Эштон, MR; Постл, AD; Холл, MA; Смит, SL; Келли, FJ; Норманд, IC (апрель 1992 г.). «Состав фосфатидилхолина в аспиратах эндотрахеальной трубки новорожденных и последующие респираторные заболевания». Архивы болезней у детей . 67 (4 Spec No): 378– 382. doi :10.1136/adc.67.4_spec_no.378. ISSN  1468-2044. PMC 1590480. PMID 1586174  . 
  19. ^ Луизони, Стефания; Гребер, Урс Ф. (2016-01-01), Куриэль, Дэвид Т. (ред.), "2 - Биология проникновения аденовируса в клетку: рецепторы, пути, механизмы", Аденовирусные векторы для генной терапии (второе издание) , Academic Press, стр.  27–58 , ISBN 9780128002766, получено 2019-10-25
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Дипальмитоилфосфатидилхолин&oldid=1224686014"