Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Δομή των λιπιδίων
- Παραδείγματα λιπιδίων
- Λειτουργίες λιπιδίων
- Λιπίδια και υγεία
- Υπό εξέλιξη έρευνα λιπιδίων
Τα λιπίδια περιλαμβάνουν μια ομάδα ενώσεων όπως λίπη, έλαια, στεροειδή και κηρούς που βρίσκονται σε ζωντανούς οργανισμούς. Και οι προκαρυωτικοί και οι ευκαρυωτικοί έχουν λιπίδια, τα οποία παίζουν σημαντικό ρόλο βιολογικά, όπως ο σχηματισμός μεμβράνης, η προστασία, η μόνωση, η αποθήκευση ενέργειας, η διαίρεση των κυττάρων και άλλα. Στην ιατρική, τα λιπίδια αναφέρονται σε λίπη αίματος.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Τα λιπίδια ορίζουν λίπη, έλαια, στεροειδή και κεριά που βρίσκονται σε ζωντανούς οργανισμούς. Τα λιπίδια εξυπηρετούν πολλαπλές λειτουργίες μεταξύ των ειδών, για αποθήκευση ενέργειας, προστασία, μόνωση, διαίρεση κυττάρων και άλλους σημαντικούς βιολογικούς ρόλους.
Δομή των λιπιδίων
Τα λιπίδια είναι κατασκευασμένα από ένα τριγλυκερίδιο που παρασκευάζεται από την γλυκερόλη αλκοόλης, συν λιπαρά οξέα. Οι προσθήκες σε αυτή τη βασική δομή αποδίδουν μεγάλη ποικιλία στα λιπίδια. Πάνω από 10.000 είδη λιπιδίων έχουν ανακαλυφθεί μέχρι στιγμής και πολλοί εργάζονται με μια τεράστια ποικιλία πρωτεϊνών για κυτταρικό μεταβολισμό και μεταφορά υλικών. Τα λιπίδια είναι σημαντικά μικρότερα από τις πρωτεΐνες.
Παραδείγματα λιπιδίων
Τα λιπαρά οξέα είναι ένας τύπος λιπιδίου και χρησιμεύουν ως δομικά στοιχεία για άλλα λιπίδια επίσης. Τα λιπαρά οξέα περιέχουν ομάδες καρβοξυλίου (-ΟΟΟΗ) δεσμευμένες σε μία αλυσίδα άνθρακα με προσαρτημένα υδρογόνα. Αυτή η αλυσίδα είναι αδιάλυτη στο νερό. Τα λιπαρά οξέα μπορούν να είναι κορεσμένα ή ακόρεστα. Τα κορεσμένα λιπαρά οξέα έχουν απλούς δεσμούς άνθρακα, ενώ τα ακόρεστα λιπαρά οξέα έχουν διπλούς δεσμούς άνθρακα. Όταν τα κορεσμένα λιπαρά οξέα συνδυάζονται με τριγλυκερίδια, αυτό οδηγεί σε στερεά λίπη σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η δομή τους προκαλεί τη συσσωμάτωση σφιχτά. Αντίθετα, τα ακόρεστα λιπαρά οξέα που συνδυάζονται με τριγλυκερίδια έχουν την τάση να αποδίδουν υγρά έλαια. Η συσφιγμένη δομή των ακόρεστων λιπών αποδίδει μια πιο χαλαρή, πιο ρευστή ουσία σε θερμοκρασία δωματίου.
Τα φωσφολιπίδια παρασκευάζονται από ένα τριγλυκερίδιο με μια φωσφορική ομάδα υποκατεστημένη σε ένα λιπαρό οξύ. Μπορούν να περιγραφούν ως έχοντα φορτισμένη κεφαλή και ουρά υδρογονανθράκων. Τα κεφάλια τους είναι υδρόφιλα ή αγαπούν το νερό, ενώ οι ουρές τους είναι υδρόφοβα ή απωθητικά στο νερό.
Ένα άλλο παράδειγμα ενός λιπιδίου είναι η χοληστερόλη. Οι χοληστερόλες τοποθετούνται σε άκαμπτες δακτυλιοειδείς δομές με πέντε ή έξι άτομα άνθρακα, με προσαρτημένα υδρογόνα και μια ευέλικτη ουρά υδρογονανθράκων. Ο πρώτος δακτύλιος περιέχει μία ομάδα υδροξυλίου η οποία εκτείνεται σε περιβάλλοντα ύδατος μεμβρανών κυττάρων ζώων. Το υπόλοιπο μόριο, ωστόσο, είναι αδιάλυτο στο νερό.
Τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα (PUFAs) είναι λιπίδια που βοηθούν στη ρευστότητα της μεμβράνης. Τα PUFAs συμμετέχουν στην κυτταρική σηματοδότηση που σχετίζεται με τη νευρική φλεγμονή και τον ενεργειακό μεταβολισμό. Μπορούν να παρέχουν νευροπροστατευτικά αποτελέσματα ως λιπαρά οξέα ωμέγα-3, και σε αυτή τη σύνθεση, είναι αντιφλεγμονώδη. Για τα ωμέγα-6 λιπαρά οξέα, τα PUFAs μπορεί να προκαλέσουν φλεγμονή.
Οι στερόλες είναι λιπίδια που βρίσκονται στις φυτικές μεμβράνες. Τα γλυκολιπίδια είναι λιπίδια συνδεδεμένα με υδατάνθρακες και αποτελούν μέρος των κυτταρικών λιπιδίων.
Λειτουργίες λιπιδίων
Τα λιπίδια παίζουν πολλούς ρόλους στους οργανισμούς. Τα λιπίδια αποτελούν προστατευτικά φράγματα. Περιλαμβάνουν κυτταρικές μεμβράνες και μέρος της δομής των κυτταρικών τοιχωμάτων στα φυτά. Τα λιπίδια παρέχουν αποθήκευση ενέργειας σε φυτά και ζώα. Πολύ συχνά, τα λιπίδια λειτουργούν μαζί με τις πρωτεΐνες. Οι λιπιδικές λειτουργίες μπορούν να επηρεαστούν από αλλαγές στις πολικές ομάδες κεφαλής καθώς και από τις πλευρικές τους αλυσίδες.
Τα φωσφολιπίδια αποτελούν το θεμέλιο για τις λιπιδικές διπλοστοιβάδες, με την αμφιπαθητική τους φύση, που αποτελούν τις κυτταρικές μεμβράνες. Το εξωτερικό στρώμα αλληλεπιδρά με το νερό ενώ η εσωτερική στρώση υπάρχει ως εύκαμπτη ελαιώδης ουσία. Η υγρή φύση των κυτταρικών μεμβρανών βοηθά στη λειτουργία τους. Τα λιπίδια αποτελούν όχι μόνο τις μεμβράνες πλάσματος, αλλά και κυτταρικά διαμερίσματα όπως το πυρηνικό περίβλημα, το ενδοπλασματικό δίκτυο (ER), τη συσκευή Golgi και τα κυστίδια.
Τα λιπίδια συμμετέχουν επίσης στην κυτταρική διαίρεση. Τα κύτταρα διαίρεσης ρυθμίζουν το περιεχόμενο των λιπιδίων ανάλογα με τον κυτταρικό κύκλο. Τουλάχιστον 11 λιπίδια εμπλέκονται στη δραστηριότητα του κυτταρικού κύκλου. Τα σφιγγολιπίδια παίζουν ρόλο στην κυτοκίνη κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης. Επειδή η κυτταρική διαίρεση έχει ως αποτέλεσμα την τάση της μεμβράνης πλάσματος, τα λιπίδια φαίνεται να βοηθούν με μηχανικές πτυχές της διαίρεσης, όπως η δυσκαμψία της μεμβράνης.
Τα λιπίδια παρέχουν προστατευτικά εμπόδια για εξειδικευμένους ιστούς όπως νεύρα. Το προστατευτικό περίβλημα μυελίνης που περιβάλλει τα νεύρα περιέχει λιπίδια.
Τα λιπίδια παρέχουν τη μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας από την κατανάλωση, έχοντας περισσότερο από το διπλάσιο της ποσότητας ενέργειας ως πρωτεΐνες και υδατάνθρακες. Ο οργανισμός διασπά τα λίπη στην πέψη, κάποια για άμεσες ενεργειακές ανάγκες και άλλα για αποθήκευση. Το σώμα αντλεί από την αποθήκευση των λιπιδίων για άσκηση χρησιμοποιώντας λιπάσες για να διασπάσει αυτά τα λιπίδια και τελικά για να κάνει περισσότερη τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) στα ηλεκτρικά κύτταρα.
Στα φυτά, τα έλαια σποράς όπως οι τριακυλογλυκερόλες (ΤΑΟ) παρέχουν αποθήκευση τροφίμων για τη βλάστηση και την ανάπτυξη των σπόρων τόσο σε αγγειόσπερμα όσο και σε γυμνοσπερμίες. Αυτά τα έλαια αποθηκεύονται σε έλαια (ΟΒ) και προστατεύονται από φωσφολιπίδια και πρωτεΐνες που ονομάζονται ολεοσίνες. Όλες αυτές οι ουσίες παράγονται από το ενδοπλασματικό δίκτυο (ER). Το σώμα του πετρελαίου μπουμπούκια από το ER.
Τα λιπίδια δίνουν στα φυτά την απαραίτητη ενέργεια για τις μεταβολικές τους διαδικασίες και τα σήματα μεταξύ των κυττάρων. Το φλόεμ, ένα από τα κύρια τμήματα μεταφοράς των φυτών (μαζί με το ξυλόμιο), περιέχει λιπίδια όπως χοληστερόλη, σιτοστερόλη, καμποστερόλη, στιγμαστερόλη και διάφορες μεταβαλλόμενες λιπόφιλες ορμόνες και μόρια. Τα διάφορα λιπίδια μπορεί να παίζουν κάποιο ρόλο στη σηματοδότηση όταν ένα φυτό έχει υποστεί βλάβη. Τα φωσφολιπίδια σε φυτά επίσης λειτουργούν ως απόκριση σε περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες στα φυτά καθώς και σε απόκριση λοιμώξεων από παθογόνα.
Στα ζώα, τα λιπίδια χρησιμεύουν επίσης ως μόνωση από το περιβάλλον και ως προστασία για ζωτικά όργανα. Τα λιπίδια παρέχουν πλευστότητα και στεγανοποίηση επίσης.
Τα λιπίδια που ονομάζονται κεραμίδια, τα οποία βασίζονται σε σφιγγοειδή, εκτελούν σημαντικές λειτουργίες για την υγεία του δέρματος. Βοηθούν στη δημιουργία της επιδερμίδας, η οποία χρησιμεύει ως το εξωτερικό στρώμα του δέρματος που προστατεύει από το περιβάλλον και αποτρέπει την απώλεια νερού. Οι κεραμίδες λειτουργούν ως πρόδρομοι για τον μεταβολισμό του σφιγγολιπιδίου. ο ενεργός μεταβολισμός των λιπιδίων εμφανίζεται στο δέρμα. Τα σφιγγολιπίδια αποτελούν δομικά και σηματοδοτικά λιπίδια που βρίσκονται στο δέρμα. Οι σφιγγομυελίνες, κατασκευασμένες από κεραμίδια, κυριαρχούν στο νευρικό σύστημα και βοηθούν τους κινητικούς νευρώνες να επιβιώσουν.
Τα λιπίδια παίζουν επίσης ρόλο στην κυτταρική σηματοδότηση. Στο κεντρικό και περιφερικό νευρικό σύστημα, τα λιπίδια ελέγχουν τη ρευστότητα των μεμβρανών και βοηθούν στις ηλεκτρικές μεταδόσεις σήματος. Τα λιπίδια βοηθούν στη σταθεροποίηση των συνάψεων.
Τα λιπίδια είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη, ένα υγιές ανοσοποιητικό σύστημα και αναπαραγωγή. Τα λιπίδια επιτρέπουν στο σώμα να αποθηκεύει βιταμίνες στο ήπαρ όπως οι λιποδιαλυτές βιταμίνες Α, D, Ε και Κ. Η χοληστερόλη χρησιμεύει ως πρόδρομος για ορμόνες όπως το οιστρογόνο και η τεστοστερόνη. Κάνει επίσης χολικά οξέα, τα οποία διαλύουν το λίπος. Το ήπαρ και τα έντερα κάνουν το 80% περίπου της χοληστερόλης, ενώ το υπόλοιπο λαμβάνεται από τα τρόφιμα.
Λιπίδια και υγεία
Γενικά, τα ζωικά λίπη είναι κορεσμένα και συνεπώς στερεά, ενώ τα φυτικά έλαια τείνουν να είναι ακόρεστα και ως εκ τούτου υγρά. Τα ζώα δεν μπορούν να παράγουν ακόρεστα λίπη, επομένως τα λίπη αυτά πρέπει να καταναλώνονται από παραγωγούς όπως φυτά και άλγη. Με τη σειρά τους, τα ζώα που τρώνε αυτούς τους καταναλωτές φυτών (όπως τα ψάρια ψύχους-κρύου νερού) κερδίζουν αυτά τα ευεργετικά λίπη. Τα ακόρεστα λίπη είναι τα πιο υγιεινά λίπη για φαγητό, καθώς μειώνουν τον κίνδυνο ασθενειών. Παραδείγματα αυτών των λιπών περιλαμβάνουν έλαια όπως ελαιόλαδο και ηλιέλαιο, καθώς και σπόρους, καρπούς με κέλυφος και ψάρια. Φυλλώδη πράσινα λαχανικά είναι επίσης καλές πηγές διατροφικών ακόρεστων λιπών. Τα λιπαρά οξέα στα φύλλα χρησιμοποιούνται σε χλωροπλάστες.
Τα δια-λίπη είναι μερικώς υδρογονωμένα έλαια σχεδίου που μοιάζουν με κορεσμένα λίπη. Προηγουμένως χρησιμοποιούνται στη μαγειρική, τα trans-λίπη θεωρούνται τώρα ανθυγιεινά για κατανάλωση.
Τα κορεσμένα λίπη πρέπει να καταναλώνονται λιγότερο από τα ακόρεστα λίπη, καθώς τα κορεσμένα λίπη μπορεί να αυξήσουν τον κίνδυνο ασθένειας. Παραδείγματα κορεσμένων λιπών περιλαμβάνουν το κόκκινο κρέας ζώων και τα λιπαρά γαλακτοκομικά προϊόντα καθώς και το έλαιο καρύδας και το φοινικέλαιο.
Όταν οι επαγγελματίες του ιατρικού κλάδου αναφέρονται στα λιπίδια ως λίπη στο αίμα, αυτό περιγράφει το είδος των λιπών που συζητούνται συχνά σχετικά με την καρδιαγγειακή υγεία, ιδιαίτερα την χοληστερόλη. Οι λιποπρωτεΐνες βοηθούν στη μεταφορά της χοληστερόλης μέσω του σώματος. Η λιποπρωτεΐνη υψηλής πυκνότητας (HDL) αναφέρεται στη χοληστερόλη που είναι ένα "καλό" λίπος. Βοηθά στην απομάκρυνση της κακής χοληστερόλης μέσω του ήπατος. Οι "κακές" χοληστερόλες περιλαμβάνουν LDL, IDL, VLDL και ορισμένα τριγλυκερίδια. Τα κακά λίπη αυξάνουν τον κίνδυνο καρδιακής προσβολής και εγκεφαλικού επεισοδίου λόγω της συσσώρευσής τους ως πλάκας, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε φραγμένες αρτηρίες. Επομένως, η ισορροπία των λιπιδίων είναι ζωτικής σημασίας για την υγεία.
Οι φλεγμονώδεις παθήσεις του δέρματος μπορούν να ωφεληθούν από την κατανάλωση ορισμένων λιπιδίων όπως το εικοσαπεντανοϊκό οξύ (EPA) και το docsahexaenoic acid (DHA). Η ΕΡΑ έχει αποδειχθεί ότι αλλάζει το προφίλ κεραμιδίου του δέρματος.
Ορισμένες ασθένειες σχετίζονται με τα λιπίδια στο ανθρώπινο σώμα. Η υπερτριγλυκεριδαιμία, μια κατάσταση υψηλών τριγλυκεριδίων στο αίμα, μπορεί να οδηγήσει σε παγκρεατίτιδα. Ορισμένα φάρμακα λειτουργούν για τη μείωση των τριγλυκεριδίων, όπως με ένζυμα που αποικοδομούν τα λίπη του αίματος. Υψηλή μείωση των τριγλυκεριδίων έχει επίσης βρεθεί σε μερικά άτομα με ιατρική συμπλήρωση μέσω ιχθυελαίου.
Υπερχοληστερολαιμία (υψηλή χοληστερόλη αίματος) μπορεί να αποκτηθεί ή γενετική. Τα άτομα με οικογενή υπερχοληστερολαιμία διαθέτουν εξαιρετικά υψηλές τιμές χοληστερόλης που δεν μπορούν να ελεγχθούν μέσω φαρμακευτικής αγωγής. Αυτό αυξάνει σημαντικά τον κίνδυνο καρδιακής προσβολής και εγκεφαλικού επεισοδίου, με πολλά άτομα να πεθαίνουν πριν φτάσουν τα 50 χρόνια.
Γενετικές ασθένειες που οδηγούν σε υψηλή συσσώρευση λιπιδίων στα αιμοφόρα αγγεία αναφέρονται ως ασθένειες αποθήκευσης λιπιδίων. Αυτή η υπερβολική αποθήκευση λίπους αποδίδει επιβλαβείς επιδράσεις στον εγκέφαλο και σε άλλα μέρη του σώματος. Μερικά παραδείγματα ασθενειών αποθήκευσης λιπιδίων περιλαμβάνουν την ασθένεια Fabry, ασθένεια Gaucher, ασθένεια Niemann-Pick, ασθένεια Sandhoff και Tay-Sachs. Δυστυχώς, πολλές από αυτές τις ασθένειες αποθήκευσης λιπιδίων προκαλούν ασθένεια και θάνατο σε νεαρή ηλικία.
Τα λιπίδια παίζουν επίσης ρόλο στις ασθένειες των κινητικών νευρώνων (MNDs), καθώς αυτές οι καταστάσεις χαρακτηρίζονται όχι μόνο από τον εκφυλισμό και τον θάνατο του κινητικού νευρώνα αλλά και από προβλήματα με το μεταβολισμό των λιπιδίων. Στις ΜΝϋ, τα δομικά λιπίδια του κεντρικού νευρικού συστήματος αλλάζουν και αυτό επηρεάζει τόσο τις μεμβράνες όσο και την κυτταρική σηματοδότηση. Για παράδειγμα, ο υπερμεταβολισμός συμβαίνει με την αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS). Φαίνεται ότι υπάρχει σχέση μεταξύ της διατροφής (σε αυτή την περίπτωση, δεν καταναλώνονται αρκετές θερμίδες λιπιδίων) και του κινδύνου ανάπτυξης της ALS. Τα υψηλότερα λιπίδια αντιστοιχούν σε καλύτερα αποτελέσματα για τους ασθενείς με ALS. Τα φάρμακα που στοχεύουν τα σφιγγολιπίδια θεωρούνται ως θεραπείες για ασθενείς με ALS. Χρειάζεται περισσότερη έρευνα για την καλύτερη κατανόηση των σχετικών μηχανισμών και για την παροχή κατάλληλων θεραπευτικών επιλογών.
Στη σπονδυλική μυϊκή ατροφία (SMA), μια γενετική αυτοσωμική υπολειπόμενη ασθένεια, τα λιπίδια δεν χρησιμοποιούνται σωστά για την ενέργεια. Τα άτομα SMA διαθέτουν υψηλή περιεκτικότητα λίπους σε ρύθμιση χαμηλής θερμιδικής πρόσληψης. Επομένως, πάλι, η δυσλειτουργία του μεταβολισμού των λιπιδίων παίζει σημαντικό ρόλο σε μια ασθένεια κινητικού νευρώνα.
Υπάρχουν στοιχεία για τα ωμέγα-3 λιπαρά οξέα που παίζουν ευεργετικό ρόλο σε αυτές τις εκφυλιστικές ασθένειες όπως οι νόσοι του Alzheimer και του Parkinson. Αυτό δεν έχει αποδειχθεί στην περίπτωση του ALS και στην πραγματικότητα το αντίθετο αποτέλεσμα της τοξικότητας έχει βρεθεί στα μοντέλα ποντικών.
Υπό εξέλιξη έρευνα λιπιδίων
Οι επιστήμονες συνεχίζουν να ανακαλύπτουν νέα λιπίδια.Επί του παρόντος, τα λιπίδια δεν μελετώνται στο επίπεδο των πρωτεϊνών και επομένως είναι λιγότερο κατανοητά. Μεγάλο μέρος της τρέχουσας ταξινόμησης λιπιδίων βασίστηκε σε χημικούς και βιοφυσικούς, με έμφαση στη δομή και όχι στη λειτουργία. Επιπρόσθετα, ήταν δύσκολο να πειραματιστούν οι λιπιδικές λειτουργίες λόγω της τάσης τους να συνδυάζονται με πρωτεΐνες. Είναι επίσης δύσκολο να διασαφηνιστεί η λιπιδική λειτουργία σε ζωντανά κύτταρα. Ο πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός (NMR) και η φασματομετρία μάζας (MS) παρέχουν κάποια αναγνώριση λιπιδίων με τη βοήθεια λογισμικού υπολογιστών. Ωστόσο, απαιτείται καλύτερη ανάλυση στην μικροσκοπία για να αποκτήσετε γνώση των μηχανισμών και λειτουργιών των λιπιδίων. Αντί να αναλύεται μια ομάδα εκχυλισμάτων λιπιδίων, θα χρειαστούν πιο συγκεκριμένα MS για να απομονωθούν τα λιπίδια από τα πρωτεϊνικά σύμπλοκά τους. Η επισήμανση ισοτόπων μπορεί να χρησιμεύσει για τη βελτίωση της απεικόνισης και ως εκ τούτου της αναγνώρισης.
Είναι σαφές ότι τα λιπίδια, εκτός από τα γνωστά δομικά και ενεργειακά χαρακτηριστικά τους, παίζουν ρόλο σε σημαντικές λειτουργίες κινητήρα και σηματοδότησης. Καθώς βελτιώνεται η τεχνολογία για τον εντοπισμό και την απεικόνιση των λιπιδίων, απαιτείται περισσότερη έρευνα για να διαπιστωθεί η λιπιδική λειτουργία. Τελικά, η ελπίδα είναι ότι οι δείκτες θα μπορούσαν να σχεδιαστούν ώστε να μην διαταράσσουν υπερβολικά τη λιπιδική λειτουργία. Η ικανότητά του να χειρίζεται τη λειτουργία των λιπιδίων σε υποκυτταρικά επίπεδα θα μπορούσε να προσφέρει μια σημαντική ανακάλυψη. Αυτό θα μπορούσε να φέρει την επανάσταση στην επιστήμη με τον ίδιο τρόπο που έχει και η έρευνα σε πρωτεΐνες. Με τη σειρά τους, θα μπορούσαν να γίνουν νέα φάρμακα που θα μπορούσαν ενδεχομένως να βοηθήσουν εκείνους που υποφέρουν από λιπιδικές διαταραχές.