Sfingolipidy sú jedným zo základných kameňov bunková membrána, spolu s glycerofosfolipidmi a cholesterolu. Chemicky sú odvodené od sfingozínu, nenasýteného amino alkohol s 18 uhlík atómy. Hlavne nervový systém a mozog sú bohaté na sfingolipidy.
Čo sú sfingolipidy?
Všetky bunkové membrány obsahujú glycerofosfolipidy, cholesterolu a sfingolipidy. Sfingolipidy pozostávajú z hlavného sfingozínu, ktorý má mastnú kyselinu esterifikovanú na svoju aminoskupinu. Sfingozín je amino alkohol obsahujúci reťazec 18 uhlík atómy. Sfingolipidy možno rozdeliť do troch skupín. Sú to ceramidy, sfingomyelíny a glykosfingolipidy. Ceramidy predstavujú najjednoduchšie sfingolipidy. Tu sa sfingozín esterifikuje s mastnou kyselinou. To vedie k vytvoreniu amfifilnej dvojitej štruktúry s dvojitými lipidovými vrstvami. Amfifilitu vytvárajú dva uhľovodíkové zvyšky, ktoré smerujú opačným smerom. Sfingomyelíny sú esterifikované na hydroxylovej skupine sfingozínového hlavného reťazca a kyselina fosforečná, ktorý je zase esterifikovaný buď s alkohol alebo cholín. Nakoniec majú glykosfingolipidy glykozidovú väzbu s a cukor zvyšok na hydroxylovej skupine sfingozínového hlavného reťazca. Cerebrozidy sú monohexóza, zatiaľ čo gangliozidy majú glykozidicky viazanú oligosacharózu.
Funkcia, činnosť a roly
Sfingolipidy vykonávajú rôzne funkcie. Ich štruktúra hrá hlavnú úlohu. Sfingolipidy s najjednoduchšou štruktúrou, ceramidy, sa osobitne podieľajú na vytváraní zrohovatenej vrstvy koža. Vďaka svojej amfifilite môžu vytvárať lipidovú dvojvrstvu, ktorá chráni koža z dehydratácia. Okrem tejto funkcie však ceramidy plnia aj množstvo ďalších úloh. Patria sem prenos signálu alebo úlohy riadenia bunkového delenia. Sfingomyelíny spolu s glycerofosfolipidmi a cholesterolu, sú zodpovedné za tekutosť bunkových membrán a transport látok. Funkcie glykosfingolipidov sú tiež rozmanité. Glykosfingolipidy obsahujú glykozidicky viazanú hexózu alebo oligosacharid na hydroxylovej skupine sfingozínového hlavného reťazca, ako už bolo uvedené. Majú teda hydrofóbny ceramidový zvyšok a hydrofilný cukor skupina. Toto cukor skupina je umiestnená na povrchu bunková membrána, ktorého výsledkom môže byť bunka-bunka interakcie prostredníctvom bunkovej adhézie. Preto majú veľký význam pre signálnu transdukciu nervových buniek. Glykosfingolipidy sú však tiež významne zodpovedné za bunku interakcie ostatných buniek.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty
Biochemická syntéza sfingolipidov sa uskutočňuje v endoplazmatickom retikule a Golgiho aparáte. Odtiaľ sa pomocou vezikúl transportujú na membrány. V membránach sa sfingolipidy ďalej transformujú, aby tam mohli plniť svoje početné funkcie. Všetky bunkové membrány obsahujú sfingolipidy. Avšak ich koncentrácie je obzvlášť vysoký v mozog bunky a nervové bunky. To platí najmä pre gangliozidy. Napríklad oni tvoriť šesť percent z lipidy v šedej hmote mozog. Cerebrozidy esterifikované hexózou sú hojnejšie v mozgu a pečeň. V mozgu je to väčšinou glykozidicky viazaný cukor galaktózyzatiaľ čo cerebrozidy nachádzajúce sa v pečeň obsahujú hlavne glukóza. Najjednoduchšie sfingolipidy, ceramidy, sa nachádzajú najmä v koža a tam v stratum corneum (zrohovatená vrstva). Ako už bolo spomenuté, kvôli svojej amfifilnej povahe môžu vytvárať bariéru, ktorá pred nimi chráni pokožku voda strata. Ceramidy sa samozrejme nachádzajú aj v iných bunkových membránach, pretože majú ešte viac funkcií, pokiaľ ide o prenos signálu a kontrolu buniek. Sfingomyelín sa nachádza aj vo všetkých bunkových membránach. Je však najvyššia hustota je opäť v neurónoch.
Choroby a poruchy
V súvislosti so sfingolipidmi sa môžu vyskytnúť takzvané choroby z ukladania. Spravidla sú genetické choroby charakterizovaný chýbajúcim alebo neaktívnym enzýmom. Výsledkom je, že degradácia zodpovedajúcich sfingolipidov už nie je možná. Sfingolipid sa hromadí v bunke a vedie k jej zániku. Mnoho chorôb z ukladania končí smrteľne po mnohých rokoch utrpenia. Medzi typické choroby ukladania lipidov patrí Tay-Sachsov syndróm a Niemann-Pickova choroba. V priebehu týchto chorôb sa tak sfingolipidy akumulujú v bunkách. Tay-Sachsova choroba je spôsobená autozomálne recesívnou mutáciou a gen kódujúci enzým p-hexosaminidázu A. Tento enzým je zodpovedný za degradáciu gangliozidu GM2. Kvôli jeho zlyhaniu sa gangliozid GM2 hromadí najmä v neurónoch. Pacient trpí centrálnymi nervovými a motorickými poruchami, ako aj duševnými poruchami retardácia. Počas prvých troch rokov života vedie táto choroba k smrti. Niemann-Pickova choroba sa tiež dedí autozomálne recesívnym spôsobom. Pri tomto ochorení sa sfingomyelíny hromadia v bunkových membránach. Postihnuté sú najmä endotelové, mezenchymálne a parenchymálne bunky. Esterifikácia cholesterolu je tiež narušená, takže sa tiež ukladá v bunkách. Existujú rôzne formy Niemann-Pickovej choroby. Tieto závisia od príslušnej aktivity sfingomyelinázy. Pri klasickej forme ochorenia príznaky začínajú počas prvého roku života. Smrť zvyčajne nastáva pred koncom tretieho roku života. Ak ochorenie začne neskôr, príznaky sa rozvinú pomalšie. Potom sa Niemann-Pickova choroba vyznačuje nárastom pečeň a slezina zväčšenie, kŕče, poruchy hybnosti, trasenie svalov a psychické retardácia. Ďalšou sfingolipidózou je Gaucherova choroba. Gaucherova choroba je Gaucherova choroba. Glukocerebrozidy sa neustále ukladajú v rôznych bunkách tela, ako sú pečeň, slezina, kostná dreň a makrofágy. Vo väčšine prípadov vedie táto choroba k smrti vo veku dvoch rokov. Gaucherovu chorobu však možno liečiť nahradením enzýmu glukocerebrozidázy.
