Lysolipidit ovat lipidejä, joiden rakenne vastaa rasvahaposta peräisin olevan asyyliryhmän poistumista toisesta lipidistä. Ryhmään kuuluu esimerkiksi fosfolipidien lysojohdannaisia sekä sfingoidiemäksen sisältäviä yhdisteitä. Lyso-nimitys kuvaa rakennetta: kaikki lysolipidit eivät muodostu valmiin lipidin hajotessa, vaan niitä syntyy myös lipidien uudissynteesin välituotteina.
Lysolipidejä esiintyy normaalissa aineenvaihdunnassa. Ne osallistuvat solukalvojen lipidikoostumuksen muokkaukseen, ja osa toimii lipidivälittäjinä. Niiden tehtävät vaihtelevat molekyylin rakenteen ja biologisen ympäristön mukaan.
Rakenne ja ryhmittely
Lysofosfolipidit
Lysofosfolipidejä ovat fosfolipidien lysojohdannaiset. Tavallisessa diasyyliglyserofosfolipidissä glyserolirunkoon on liittynyt kaksi rasva-asyyliryhmää sekä fosfaattia sisältävä polaarinen osa. Vastaavasta lysoglyserofosfolipidistä toinen rasva-asyyliryhmä puuttuu, ja sen paikalla on vapaa hydroksyyliryhmä.
Lysoglyserofosfolipidit jaetaan pääryhmän perusteella muun muassa seuraaviin luokkiin:
Luokka Tavallinen lyhenne Polaarinen osa Lysofosfatidihapot LPA Fosfaatti Lysofosfatidyylikoliinit LPC Fosfokoliini Lysofosfatidyylietanoliamiinit LPE Fosfoetanoliamiini Lysofosfatidyyliseriinit LysoPS tai LPS Fosfoseriini Lysofosfatidyyli-inositolit LPI Fosfoinositoli Lysofosfatidyyliglyserolit LPG Fosfoglyseroli
Lysofosfatidihappo on rakenteeltaan yksinkertainen esimerkki: sen tavallisessa asyylimuodossa on glyseroli, yksi esteröity rasva-asyyliryhmä ja fosfaatti. Fosfaattiin ei ole liittynyt esimerkiksi koliinia tai seriiniä. LPA on sekä muiden glyserolipidien synteesin välituote että solujen välinen viestimolekyyli.
Lysofosfolipidien joukossa on myös eetterisidoksisen hiilivetyketjun sisältäviä muotoja. Kaikki lysofosfolipidit eivät myöskään ole yksiketjuisia: neljä asyyliryhmää sisältävän kardiolipiinin monolysojohdannoksessa niitä on kolme.
Lysosfingolipidit
Lysosfingolipideissä sfingoidiemäksen aminoryhmään liittyvä rasva-asyyliryhmä puuttuu. Tavallisessa keramidissa tämä ryhmä on kiinni amidisidoksella. Glykosfingolipidin lysojohdannoksessa sokeripääryhmä säilyy: esimerkiksi glukosyylikeramidia vastaa glukosyylisfingosiini ja galaktosyylikeramidia galaktosyylisfingosiini eli psykosiini. Näissä yhdisteissä ei ole fosfaattiryhmää.
Lysosfingomyeliini eli sfingosyylifosforyylikoliini sisältää puolestaan sfingoidiemäksen ja fosfokoliiniryhmän. Lysofosfolipidit ja lysosfingolipidit eivät siten ole täysin erillisiä ryhmiä: yhdiste voi sisältää sekä fosfaattiryhmän että sfingoidiemäksen.
Signalointia käsittelevässä kirjallisuudessa myös sfingosiini-1-fosfaatti (S1P) luetaan usein lysofosfolipideihin. Rakenteellisen luokituksen mukaan se on sfingoidiemäksen fosfaatti, eikä siinä ole glyserolirunkoa.
Nimistö
Etuliitteen lyso- käyttö liittyy historiallisesti lysofosfolipidien kykyyn hajottaa punasoluja eli aiheuttaa hemolyysiä. Nimitys ei tarkoita, että kaikki ryhmän yhdisteet aiheuttaisivat hemolyysiä fysiologisissa oloissa. Rasva-asyyliryhmän poistumista kutsutaan deasylaatioksi.
Lipiditutkimuksessa luokkaa ja hiilivetyketjua merkitään yhdessä. Esimerkiksi LPC 16:0 tarkoittaa lysofosfatidyylikoliinia, jonka jäljellä olevassa asyyliryhmässä on 16 hiiliatomia eikä hiili–hiili-kaksoissidoksia. Kun ketjun sijainti tunnetaan, merkintä LPC 16:0/0:0 osoittaa asyyliryhmän olevan glyserolin sn-1-asemassa ja toisen asyyliryhmän puuttuvan. Merkintä kuvaa jäljellä olevaa rakennetta, ei siitä mahdollisesti irronnutta rasvahappoa.
Kaikkia lipideistä rasvahapon irtoamisen seurauksena syntyviä yhdisteitä ei kutsuta lysolipideiksi. Triasyyliglyserolien osittaisen hydrolyysin tuotteet nimetään tavallisesti diasyyliglyseroleiksi ja monoasyyliglyseroleiksi.
Muodostuminen ja aineenvaihdunta
Fosfolipidien hydrolyysi ja uudelleenasylointi
Fosfolipaasit A hydrolysoivat glyserofosfolipidien rasva-asyyliryhmien esterisidoksia. Fosfolipaasi A1 irrottaa sn-1-asemassa olevan ryhmän ja fosfolipaasi A2 sn-2-asemassa olevan ryhmän. Reaktiossa syntyy lysoglyserofosfolipidi ja vapaa rasvahappo.
Kun vapautuva rasvahappo on arakidonihappo, sitä voidaan käyttää eikosanoidien valmistukseen. Lysolipidi ja vapautunut rasvahappo ovat tällöin saman reaktion eri tuotteita, joilla on omat aineenvaihduntareittinsä. Kaikkien lysofosfolipidien muodostumiseen ei liity arakidonihapon vapautumista, sillä lähtölipidien rasvahappokoostumus vaihtelee.
Lysofosfolipidit ovat osa solukalvojen jatkuvaa muokkausta. Landsin kierrossa fosfolipidistä irrotetaan asyyliryhmä ja muodostunut lysofosfolipidi asyloidaan uudelleen. Lysofosfolipidi-asyylitransferaasit siirtävät siihen uuden ryhmän asyylikoentsyymi A:sta. Näin voidaan muuttaa kalvolipidien rasvahappokoostumusta vaihtamatta niiden pääryhmää. Entsyymien käyttämien lähtöaineiden erot vaikuttavat eri kudosten lipidikoostumukseen.
Lysofosfatidihapon muodostuminen
LPA:ta muodostuu myös ilman aiemman fosfolipidin deasylaatiota. Glyseroli-3-fosfaatti-asyylitransferaasi eli GPAT liittää rasva-asyyliryhmän glyseroli-3-fosfaattiin. Syntyneeseen LPA:han voidaan liittää toinen asyyliryhmä, jolloin muodostuu fosfatidihappoa. Reitti kuuluu glyserolipidien uudissynteesiin.
Solunulkoista LPA:ta muodostaa muun muassa autotaksiini. Tämä lysofosfolipaasi D:nä toimiva entsyymi muuttaa LPC:tä LPA:ksi irrottamalla koliinin. Tässä reaktiossa rasva-asyyliketju säilyy ja polaarinen pääryhmä muuttuu.
Glykosfingolipidien deasylaatio
Hapan keramidaasi voi poistaa glykosfingolipidistä amidisidoksella liittyvän rasva-asyyliryhmän. Tätä reittiä on osoitettu erityisesti tilanteissa, joissa lysosomaalisen glykosidaasin puutos estää lähtölipidin normaalin hajotuksen. Tällöin kertyvästä glykosfingolipidistä voi muodostua sen lysojohdannaista.
Biologiset tehtävät
Solujen välinen viestintä
Osa lysolipideistä vaikuttaa sitoutumalla solupinnan G-proteiinikytkentäisiin reseptoreihin. LPA:n reseptorivälitteinen vaikutus osoitettiin muun muassa kehityksenaikaisesta aivokuoresta tunnistetun VZG-1-reseptorin tutkimuksessa. LPA voi vaikuttaa solujen muotoon, kasvuun ja liikkumiseen.
LPI aktivoi GPR55-reseptoria. LysoPS:n reseptoreihin kuuluvat GPR34 ja GPR174, joiden ligandinsitoutumista on tutkittu myös rakenteellisilla menetelmillä. Eri reseptorit kytkeytyvät erilaisiin solunsisäisiin signalointireitteihin, joten lysolipideillä ei ole yhtä yhteistä reseptoria tai vaikutustapaa.
Rasvahappojen kuljetus aivoihin
LPC osallistuu pitkäketjuisten rasvahappojen kuljetukseen. Veri-aivoesteen MFSD2A-kuljettajaproteiini kuljettaa dokosaheksaeenihappoa (DHA) LPC:hen sitoutuneessa muodossa. Hiirillä Mfsd2a-geenin puuttuminen vähentää aivojen DHA-pitoisuutta ja häiritsee aivojen kehitystä. Tämä osoittaa lysofosfolipidille tehtävän myös normaalissa hermoston rasva-aineenvaihdunnassa.
Tulehdusreaktiot
Lysolipidien vaikutukset tulehdukseen riippuvat yhdisteestä ja koejärjestelmästä. LPC on aktivoinut tulehdusvälittäjä interleukiini-1β:n vapautumiseen osallistuvia inflammasomeja hiiren mikrogliasoluissa ja astrosyyteissä, jotka oli ensin esikäsitelty bakteerien lipopolysakkaridilla.
Toisaalta LysoPS on kokeellisissa tutkimuksissa tehostanut kuolevien neutrofiilien poistumista makrofagien suorittamassa fagosytoosissa. Ryhmään kuuluminen ei siten yksin määrää, edistääkö yhdiste tulehdusta vai osallistuuko se tulehdusreaktion päättymiseen.
Lysosomaaliset kertymäsairaudet
Eräiden lysosfingolipidien kertyminen liittyy lysosomaalisiin kertymäsairauksiin. Glukosyylisfingosiinia kertyy Gaucherin taudissa ja globotriaosyylisfingosiinia eli lyso-Gb3:a Fabryn taudissa. Nämä ovat esimerkkejä tilanteista, joissa pääasiallisen hajotusreitin häiriintyminen lisää vaihtoehtoisen deasylaatioreitin tuotteita.
Krabben tautiin liittyy psykosiinin kertyminen. Taudin hiirimallissa happaman keramidaasin geneettinen poistaminen vähensi psykosiinin muodostumista ja muutti taudinkulkua. Tulos tuki käsitystä psykosiinin merkityksestä kyseisen mallin hermostovauriossa.
Analyysi
Lysolipidejä voidaan erotella ja määrittää esimerkiksi nestekromatografiaan yhdistetyllä massaspektrometrialla. Näytteen käsittely vaikuttaa tuloksiin: happamissa oloissa plasmalogeenien vinyylieetterisidos voi hajota ja tuottaa lysofosfolipidejä vasta käsittelyn aikana. Tällainen muodostuminen on erotettava biologisessa näytteessä alun perin esiintyneistä yhdisteistä.
Lähteet
Luokka:Lipidit