Sfingolipidy patří mezi stavební kameny buněčná membrána, spolu s glycerofosfolipidy a cholesterolu. Chemicky jsou odvozeny od sfingosinu, nenasyceného aminu alkohol s 18 uhlík atomy. Hlavně nervový systém a mozek jsou bohaté na sfingolipidy.
Co jsou sfingolipidy?
Všechny buněčné membrány obsahují glycerofosfolipidy, cholesterolu a sfingolipidy. Sfingolipidy se skládají z páteřního sfingosinu, který má mastnou kyselinu esterifikovanou na svou aminoskupinu. Sfingosin je amino alkohol obsahující řetězec 18 uhlík atomy. Sfingolipidy lze rozdělit do tří skupin. Jedná se o ceramidy, sfingomyeliny a glykosfingolipidy. Ceramidy představují nejjednodušší sfingolipidy. Zde je sfingosin esterifikován mastnou kyselinou. To má za následek vytvoření amfifilní dvojité struktury s dvojitými lipidovými vrstvami. Amfifilnost je produkována dvěma uhlovodíkovými konci, které každý směřuje opačným směrem. Sfingomyeliny jsou esterifikovány na hydroxylové skupině hlavního řetězce sfingosinů a kyselina fosforečná, který je zase esterifikován buď an alkohol nebo cholin. Nakonec mají glykosfingolipidy glykosidovou vazbu s a cukr zbytek na hydroxylové skupině základního řetězce sfingosinu. Cerebrosidy jsou monohexóza, zatímco gangliosidy mají glykosidicky vázanou oligosacharózu.
Funkce, akce a role
Sfingolipidy plní různé funkce. Jejich struktura hraje hlavní roli. Sfingolipidy s nejjednodušší strukturou, ceramidy, se zvláště podílejí na vytváření rohovité vrstvy kůže. Díky své amfifilitě mohou vytvářet lipidovou dvojvrstvu, která chrání kůže od dehydratace. Kromě této funkce však ceramidy plní také řadu dalších úkolů. Patří mezi ně přenos signálu nebo úkoly při řízení buněčného dělení. Sfingomyeliny spolu s glycerofosfolipidy a cholesterolu, jsou odpovědné za tekutost buněčných membrán a transport látek. Funkce glykosfingolipidů jsou také různorodé. Glykosfingolipidy obsahují glykosidicky vázanou hexosu nebo oligosacharid na hydroxylové skupině základního řetězce sfingosinu, jak bylo uvedeno výše. Mají tedy hydrofobní ceramidovou část a hydrofilní cukr skupina. Tento cukr skupina je umístěna na povrch buněčná membrána, což může mít za následek buňku-buňku interakcí adhezí buněk. Proto mají velký význam pro signální transdukci nervových buněk. Glykosfingolipidy jsou však také významně zodpovědné za buňku interakcí ostatních buněk.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty
Biochemická syntéza sfingolipidů probíhá v endoplazmatickém retikulu a Golgiho aparátu. Odtud jsou transportovány na membrány pomocí vezikul. V membránách se sfingolipidy dále transformují, aby tam mohly plnit své četné funkce. Všechny buněčné membrány obsahují sfingolipidy. Nicméně, jejich koncentrace je zvláště vysoký mozek buňky a nervové buňky. To platí zejména pro gangliosidy. Například oni tvořit šest procent z lipidy v šedé hmotě mozek. Cerebrosidy esterifikované hexosou jsou hojnější v mozku a játra. V mozku je většinou glykosidicky vázaný cukr galaktózy, zatímco cerebrosidy nalezené v játra obsahovat hlavně glukóza. Nejjednodušší sfingolipidy, ceramidy, se nacházejí zejména v kůže a tam ve stratum corneum (rohovitá vrstva). Jak již bylo zmíněno, díky své amfifilní povaze zde mohou vytvářet bariéru, která chrání pokožku před voda ztráta. Ceramidy se samozřejmě nacházejí také v ostatních buněčných membránách, protože mají ještě více funkcí, které mají z hlediska přenosu signálu a kontroly buněk. Sfingomyelin se také nachází ve všech buněčných membránách. Je však nejvyšší hustota je opět v neuronech.
Nemoci a poruchy
V souvislosti se sfingolipidy mohou nastat tzv. Nemoci z ukládání. To jsou obvykle genetická onemocnění charakterizovaný chybějícím nebo neaktivním enzymem. Výsledkem je, že degradace příslušných sfingolipidů již není možná. Sfingolipid se hromadí v buňce a vede k jejímu zániku. Mnoho nemocí z ukládání končí po mnoha letech utrpení smrtelně. Typické nemoci z ukládání lipidů zahrnují Tay-Sachsův syndrom a Niemann-Pickovu chorobu. V průběhu těchto onemocnění se tak sfingolipidy hromadí v buňkách. Tay-Sachsova choroba je způsobena autozomálně recesivní mutací a gen kódující enzym p-hexosaminidázu A. Tento enzym je zodpovědný za degradaci gangliozidu GM2. Kvůli jeho selhání se gangliozid GM2 hromadí zejména v neuronech. Pacient trpí centrálními nervovými a motorickými poruchami i duševními poruchami zpoždění. Během prvních tří let života vede toto onemocnění ke smrti. Niemann-Pickova choroba se dědí také autozomálně recesivně. U tohoto onemocnění se sfingomyeliny hromadí v buněčných membránách. Postiženy jsou zejména endoteliální, mezenchymální a parenchymální buňky. Esterifikace cholesterolu je také narušena, takže se také ukládá v buňkách. Existují různé formy Niemann-Pickovy choroby. Ty závisí na příslušné aktivitě sfingomyelinázy. U klasické formy onemocnění příznaky začínají během prvního roku života. Smrt obvykle nastává před koncem třetího roku života. Pokud onemocnění začne později, příznaky se rozvíjejí pomaleji. Potom se Niemann-Pickova choroba vyznačuje nárůstem játra a slezina zvětšení, křeče, poruchy hybnosti, třes svalů a duševní zpoždění. Další sfingolipidózou je Gaucherova choroba. Gaucherova choroba je Gaucherova choroba. Glukocerebrosidy se neustále ukládají v různých tělesných buňkách, jako jsou játra, slezina, kostní dřeň a makrofágy. Ve většině případů vede toto onemocnění ke smrti ve věku dvou let. Gaucherovu chorobu však lze léčit nahrazením enzymu glukocerebrosidázy.
