Влияние холестерина на мембрану
Содержание статьи
Роль холестерина в биологических мембранах : Farmf
РОЛЬ ХОЛЕСТЕРИНА В БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАНАХ
Биомембранология Болдырев А.А., Кяйвяряйнен Е.И., Илюха В.А.
Было показано, что холестерин влияет на подвижность жирнокислотных хвостов мембранных липидов. Если мембрана слишком ригидна и существует опасность «застывания» жирнокислотных цепей, холестерин вызывает ее разжижение, поскольку цепи в его присутствии становятся более подвижными. Если же мембрана слишком «жидкая», то холестерин ее уплотняет. Таким образом, холестерол играет роль регулятора, обеспечивающего правильную упаковку липидной части мембраны, необходимую для ее нормальной работы. Для мутантных клеток, которые не могут синтезировать холестерол, необходимо его присутствие в культуральной среде. В его отсутствии мембраны быстро разрушаются.
Один из возможных способов взаимной укладки молекул фосфолипида и холестерина показан на рис. 11. Предполагается, что неполярные цепи молекулы лецитина вытянуты, а ее полярная головка изгибается так, что образуется фигура, напоминающая трость. В образующуюся при этом полость помещается молекула холестерина. Некоторые исследователи оспаривают обоснованность этой модели и полагают, что молекулы холестерина плавают в мембране более или менее свободно, или что в мембранах имеются островки, представляющие собой мультимолекулярные комплексы холестерина с липидами.
Какова же природа уплотняющего действия холестерина? Обычно углеводородные хвосты фосфолипидов располагаются не перпендикулярно к плоскости мембраны, а под некоторым углом. В присутствии холестерина наклон хвостов становится меньше. Каждая молекула лецитина занимает в присутствии холестерина меньшую площадь на поверхности мембраны, в результате чего происходит ее уплотнение. В организм человека холестерин поступает с пищей и всасывается в кишечнике (300-500 мг/сут). Кроме того, в дополнение к потребляемому с пищей в печени синтезируется 700-1000 мг/сут холестерина. В процессе обмена холестерина возникает возможность образования ряда важных биохимических соединений: витаминов группы D, половых гормонов, минералокортикоидов (альдостерона), глюкокортикоида кортизола, противовоспалительного фактора кортизона. Обмен холестерола в организме связан с образованием и взаимопревращениями целого ряда биологически активных веществ, в частности, желчных кислот. Распад холестерина приводит к образованию желчных кислот: холевой, таурохолевой, и гликохолевой. Изменение содержания холестерина в органах и тканях может привести к тяжелым заболеваниям. При желчнокаменной болезни в желчном пузыре и печени образуются отложения холестерина – камни.
При атеросклерозе повышается содержание холестерина в крови. Он аккумулируется на мембранах гладкомышечных стенок сосудов, вызывая сужение их просвета или даже закупорку. Липидный состав различных мембран у различных животных существенно отличается (рис. 12). В субклеточных фракциях преобладают ФХ и ФЭ, а в цитоплазматических – холестерин. Наблюдаются также различия индивидуальные (между отдельными особями) и сезонные (связанные со сдвигами в липидном обмене). При сравнении липидного состава мембран разного происхождения следует принимать во внимание лишь выраженные различия.
Помимо того, что липиды являются основным структурным компонентом мембран, они выполняют и другие клеточные функции. Они входят в состав внутриядерных структур, таких как хромосомы, хроматин, ДНК-мембранный комплекс и ядерный матрикс. Они также принимают участие в регуляции репликации, репарации и транскрипции ДНК за счет изменения активности ферментов, принимающих участие в процессах биосинтеза нуклеиновых кислот. Фосфолипиды ядерного матрикса, в основном, состоят из сфингомиелина и фосфатидилхолина. В регенерирующей печени крыс сфингомиелин принимает участие в регуляции синтеза ДНК на ядерном матриксе.
Особенности липидного состава бактерий часто используют для их классификации. Деление их на грам-отрицательные и грамположительные основано на отсутствии или наличии окраски по Граму генцианфиолетовым в соответствии с наличием или отсутствием в составе клеточной стенки пептидогликанов и тейхоевых кислот. Особенностями строения бактериальной оболочки объясняется и тот факт, что на грам-положительные бактерии действует пенициллин, а на грам-отрицательные – стрептомицин.
Источник
лияние кортикостероидов на холестериновый обмен. Липомобилизующий фактор гипофиза (ЛМ-фактор)
Влияние кортикостероидов на холестериновый обмен. Липомобилизующий фактор гипофиза (ЛМ-фактор)Особенно большое значение в регуляции холестеринового обмена придают кортикостероидам. Введение животным кортизона, по наблюдениям Adlersberg с соавт. (1951), вызывает прогрессивное увеличение уровня общего и эстерифицированного холестерина и фосфолипидов и одновременное понижение количества нейтрального жира. Действие АКТГ оказалось несколько иным: он вызывал вначале понижение уровня как общего, так и эстерифицированного холестерина и мало менял содержание фосфолипидов. Этот несколько неожиданный результат Adlersberg пытается объяснить тем, что холестерин используется для усиленного синтеза кортикостероидов. Фактические доказательства влияния АКТГ на уровень холестерина в крови и на инфильтрацию сосудистой стенки липидами имеются в работах А. Б. Виноградского (1959), И. Д. Наследовой и Я. Д. Рафальского (1963) и др. Подтверждением могут также служить выраженные нарушения липидного обмена при синдроме Иценко—Кушинга, сопровождающегося повышенной продукцией АКТГ и кортикостероидов, а также частое сочетание этого заболевания с проявлениями атеросклероза. По данным С. М. Лейтеса (1962) и его сотрудников, АКТГ обладает липомоби-лизующими свойствами, способствуя освобождению неэстерифицированных жирных кислот (НЭЖК) из жировых депо. Однако в этом отношении нет еще единства взглядов, так же как и по поводу влияния АКТГ на развитие атеросклероза. По мнению одних исследователей, экспериментальный атеросклероз, вызываемый обычным алиментарным путем у животных, получавших АКТГ, развивался гораздо быстрее и протекал тяжелее (с развитием таких осложнений, как инфаркт миокарда), чем у контрольных животных (Kurland и Friedbcrg, 1960), тогда как другие (А. Б. Внноградский, 1958) приходят к противоположному заключению.
Повреждающее влияние на сосудистую стенку могут оказывать и некоторые панкреатические ферменты, в частности эластаза, которая способствует повышению проницаемости сосудистой стенки. В отношении влияния эндокринных желез на жировой обмен большой интерес представляет выделенный сравнительно недавно (в 1956 г.) Seiffer и Baeder липомобилизующий фактор гипофиза (ЛМ). Хотя гормональная природа этого фактора окончательно не установлена, влияние его на жировой обмен уже достаточно хорошо изучено. Доказано, что уровень ЛМ-фактора повышается при голодании и воздействии различных «стрессов». Основное действие ЛМ-фактор оказывает на мобилизацию НЭЖК из жировых депо с последующим синтезом из них холестерина, фосфолипидов и триглицеридов. Изучение ЛМ-фактора у больных атеросклерозом, проведенное Б. М. Липовецким в лаборатории, руководимой И. Е. Ганелиной, показало значительное снижение активности этого фактора при выраженных проявлениях коронарного атеросклероза. В настоящее время Б. М Липовецким проводит работу в нашей клинике совместно с той же лабораторией по изучению влияния ЛМ-фактора на течение экспериментального атеросклероза у кроликов. Им установлено, что систематическое введение ЛМ-фактора, полученного из крови, взятой у здоровых лиц после 12-часового голодания, когда активность этого фактора особенно велика, вызывает снижение содержания холестерина в аорте кроликов с алиментарным атеросклерозом. При этом уровень холестерина в крови повышается, что может быть связано с повышенным рассасыванием атероматозных бляшек. Свое липомобилизующее действие этот фактор оказывает путем повышения активности липолитических ферментов (эстеразы, липазы, щелочной фосфатазы). Гистохимическое изучение стенки аорты с применением окраски на липазу позволили Б. М. Липовецкому установить, что интенсивность реакции на липазу у кроликов, получавших ЛМ-фактор, приготовленный из крови здоровых лиц, гораздо больше, чем у контрольных животных, не получавших этого фактора. Иные данные были получены при введении кроликам с алиментарным атеросклерозом ЛМ-фактора, полученного из крови больных с выраженными проявлениями коронарного атеросклероза. Содержание холестерина в сосудах у подопытных кроликов мало отличалось от контрольных, а содержание липазы в стенках сосудов оказалось значительно ниже, чем у кроликов, получавших ЛМ-фактор, полученный из крови здоровых лиц. — Также рекомендуем «Влияние гипофиза на жировой обмен. Атеросклероз при нарушениях углеводного обмена» Оглавление темы «Жировой обмен и атеросклероз под влиянием гормонов»:
|
Источник
Холестерин и ионная проницаемость мембран
Изучение ионной проницаемости фосфолипидных мембран может осуществляться как на везикулярных структурах (липосомах), так и на плоских бислойных фосфолипидных мембранах (БЛМ). В последнем случае, кроме изменения ионных токов, удается зарегистрировать и другие электрические характеристики мембран (включая емкость), существенные для ионной проницаемости. Исследования, проведенные на БЛМ, показали, что эффект холестерина зависит от зарядов ионов: в случае положительно заряженных ионов наблюдается снижение электропроводности мембран в присутствии холестерина, в случае отрицательно заряженных — ее повышение. Эти различия нельзя объяснить только влиянием стероида на вязкость мембраны. Они могут быть связаны с тем, что, обладая дипольным моментом, молекула холестерина, встраиваясь в мембрану, изменяет дипольный потенциал на границе раздела водамембрана. В свою очередь изменение дипольного момента может привести к изменению электрического профиля мембраны и ее проницаемости для ионов. Рассмотрим это явление несколько подробнее. Поток ионов 7 в гидрофобной зоне мембраны пропорционален градиенту электрохимического потенциала в направлении потока. В случае БЛМ он пропорционален разности потенциалов на мембране фт, подвижности иона II и его концентрации с на мембране: рин, встраиваясь, увеличивает величину ф. Действительно, в этом случае показатель экспоненты при ф1ф2 для анионов (гИзучение ионной проницаемости
Следует отметить, что в опытах с БЛМ влияние холестерина на вязкость отходит на второй план по сравнению с его влиянием на электрический профиль этих мембран; по крайней мере это относится к проницаемости БЛМ для анионов, которая увеличивалась при включении холестерина в мембраны. Несколько иная ситуация имеет место для мембран липосом: холестерин снижает проницаемость мембран не только для катионов, но и для аниона, вероятно, в основном за счет увеличения вязкости мембраны, бзможно, это различие между БЛМ и липосомами связано с тем, что в состав первых входит некоторое количество углеводорода, использовавшегося при их формировании. Не исключено, что в этих условиях холестерин будет оказывать менее выраженное влияние на вязкость, чем в более чистых фосфолипидных мембранах липосом и в биологических мембранах. В то же время липосомы нельзя считать наилучшим объектом для изучения проницаемости для ионов, поскольку в этих системах трудно контролировать величину разности электрохимических потенциалов на мембранах, которая является движущей силой ионных потоков, а также потому, что не во всех случаях можно исключить электрический пробой мембран диффузионным потенциалом. Изучение температурной зависимости выхода ионов из липосом показало, что холестерин оказывает противоположное действие на энергию активации проницаемости мембран для катионов и анионов. После встраивания холестерина в мембрану энтальпия активации (аррениусовская энергия активации) проницаемости мембран мало изменялась для неэлектролитов, заметно уменьшалась для катионов и несколько возрастала для С1- . Причины снижения энергии активации и диффузии молекул в мембране холестерином и сказанное там, вероятно, справедливо и для проницаемости мембран для катионов. Рост энергии активации для С1~ требует, по-видимому, иного объяснения. Таким образом, влияние холестерина на ионную проницаемость мембран обусловлено не только его влиянием на вязкость мембраны, но и изменением им электрического профиля мембраны и, таким образом, имеет более сложный характер, чем влияние стероида на про»-ницаемость мембран для неэлектролитов.
Источник