Fosfolipiden

Fosfolipiden zijn significant betrokken bij de structuur van celmembranen. Het zijn complexe lipiden die een fosforzuuresterbinding bevatten. Ze zijn ook amfifiel omdat ze een hydrofiel en lipofiel gebied hebben.

Wat zijn fosfolipiden?

Fosfolipiden zijn glycerol- of sfingosine-esters met twee vetzuurmoleculen en één fosforzuurresidu, die op hun beurt kunnen worden veresterd met verschillende alcoholen. Het zijn de basisbouwstenen van celmembranen en celorganellen.

Daar vormen ze een dubbele lipidelaag die de intracellulaire ruimte scheidt van de extracellulaire ruimte. Beide kamers hebben een waterige omgeving, waarvan de moleculen niet met elkaar in contact komen. De fosfolipidemoleculen bevatten elk een hydrofiel en een lipofiel gebied. Het hydrofiele gebied wordt vertegenwoordigd door de glycerol- en de fosfaatgroep en ook vaak door de alcohol veresterd op de fosfaatgroep. Het lipofiele gebied bevindt zich op de vetzuurresten. De lipofiele groepen aggregeren, terwijl de hydrofiele groepen onwillig tegenover elkaar staan.

De lipidedubbellaag bevat twee hydrofiele lagen, die de cel van buitenaf en van binnenuit begrenzen. Het lipofiele gebied ligt in de dubbele laag. De fosfolipiden zijn onderverdeeld in fosfoglyceriden en sfingomyelines. Verder kunnen de fosforzuurresten veresterd worden met onder andere choline, ethanolamine of serine. In het geval van fosfoglyceriden resulteert dit in fosfatidylcholines (lecithine), fosfatidylethanolamines of fosfatidylserines.

Functie, effect en taken

De fosfolipiden vertegenwoordigen het hoofdbestanddeel van de biomembranen en scheiden in deze functie het celbinnenland van de omgeving. Door de gelijktijdige hydrofiliciteit en lipofiliteit kunnen de fosfolipiden fungeren als een grenslaag tussen water en olie.

Dus vetachtige stoffen hopen zich op aan het lipofiele uiteinde van het molecuul. Polaire stoffen en waterige oplossingen binden zich in het hydrofiele gebied. Zowel water, in water oplosbare verbindingen als in water onoplosbare maar in vet oplosbare verbindingen worden tegelijkertijd in oplossing gebracht. In water vormen fosfolipiden altijd dubbele lagen, waarvan de hydrofiele moleculaire delen naar het water wijzen en hun lipofiele molecuulgebieden weg van het water. Tegelijkertijd vormen de membranen ruimtes waarbinnen biochemische reacties ongestoord door invloeden van buitenaf kunnen plaatsvinden. De niet-polaire gebieden van de fosfolipiden dragen bij aan hun vloeibaarheid.

De niet-polaire vetzuurresten stapelen zich hier op, maar door de niet-polariteit zijn de moleculaire interacties hier zwak. Op deze manier kunnen de koolwaterstofstaarten iets tegen elkaar verschuiven. De hydrofiele koppen zijn inderdaad wars van elkaar. Er zijn echter sterkere bindende krachten voor polaire moleculen. Door het lipofiele karakter van het celmembraan worden twee waterige omgevingen van elkaar gescheiden, zodat biochemische reacties in beide gebieden ongestoord kunnen plaatsvinden. Met behulp van transporteiwitten kunnen moleculen of ionen selectief worden getransporteerd via de kanalen die in de dubbele membraanlaag zijn ingebouwd.

Receptoren die aanwezig zijn in het dubbele membraan, zenden signalen in de cel uit. Blaasjes kunnen zich afsplitsen van het membraan, dat uit fosfolipiden bestaat, en kunnen celvreemde stoffen opnemen of enzymen of hormonen afgeven aan het extracellulaire gebied. Naast zijn functie als membraancomponent, dient lecithine ook als uitgangsmateriaal voor de vorming van de neurotransmitters acetylcholine en noradrenaline. Het speelt ook een belangrijke rol bij de vetvertering.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

Fosfatidylcholine (lecithine), fosfatidylethanolamine, fosfatidylserine, fosfatidylinositol en sfingolipiden zijn als fosfolipiden in de membranen aanwezig. Bovendien zorgen cholesterol en zijn derivaten voor de vloeibaarheid van het membraan. De lipiden die naar het celoppervlak zijn gericht, kunnen worden geglycosyleerd.

De synthese van de fosfolipiden vindt plaats in het gladde endoplasmatisch reticulum. Van daaruit worden de moleculen in de vorm van blaasjes naar hun bestemming getransporteerd en in het membraan ingebouwd. In het menselijk lichaam wordt een bijzonder groot aantal fosfolipiden aangetroffen in de hersenen, het beenmerg, de lever of het hart, naast hun normale voorkomen in elk celmembraan. Voedingsmiddelen die bijzonder rijk zijn aan fosfolipiden zijn eigeel, zaden, wortels, knollen, paddenstoelen, gist en plantaardige oliën.

Ziekten en aandoeningen

In verband met fosfolipiden is het zogenaamde antifosfolipidensyndroom bekend. Deze ziekte komt voornamelijk voor bij vrouwen en wordt gekenmerkt door een verhoogde incidentie van arteriële en veneuze trombose.

Dit resulteert vaak in hartaanvallen, beroertes, longembolieën of trombose. Paradoxale bloeding treedt op in de huid, wat resulteert in een verhoogde consumptie van bloedplaatjes. Miskramen komen vaak voor. De oorzaak van deze aandoening is een auto-immuunziekte. Het immuunsysteem is gericht tegen bepaalde fosfolipiden, zoals cardiolipine of protrombine. Dit zijn echter altijd antilichamen tegen de fosfolipide-geassocieerde eiwitten. Het syndroom komt zowel alleen voor als in de context van verschillende auto-immuunziekten die tot de reumatische groep van vormen behoren.

De meest voorkomende onderliggende ziekte is systemische lupus erythematosus (SLE). Antifosfolipidensyndroom kan zich ook ontwikkelen in de context van kwaadaardige tumoren of HIV. Secundair antifosfolipidensyndroom kan ook optreden bij reumatoïde artritis, lupus erythematosus of het syndroom van Sjögren. Het eiwit beta-2-glycoproteïne I speelt een belangrijke rol bij de pathogenese van de ziekte, is als monomeer in het bloed aanwezig en bindt zich onder meer aan de celmembraan van monocyten en trombocyten, waarna de bloedplaatjes worden geactiveerd.

Bij binding aan het celmembraan verandert het molecuul van conformatie, waardoor het kwetsbaar wordt voor aanvallen door specifieke antilichamen. Er wordt een dimeer gevormd dat zich kan binden aan verschillende receptoren in het membraan. Als resultaat wordt trombusvorming geactiveerd. Er is ook een speciale vorm van de ziekte die vooral jonge mannen tussen de twee en vier jaar treft. Dit is het zeldzame Hughes-Stovin-syndroom met vergelijkbare symptomen.