缩醛磷脂在脑的功能

缩醛磷脂在大脑有着举足轻重的功能。这包括运送离子和胆固醇外流的调节,作为类二十烷酸和血小板活化因子的前体、调节细胞膜融合以及抗氧化功能。

抗氧化作用

抗氧化功能是缩醛磷脂最主要的作用。此抗氧化功能是由于缩醛磷脂有着含有双键(乙烯基醚键)的独特结构。因此,在自由基的存在下,缩醛磷脂(链烯基酰基甘油磷脂)会比二酰基甘油磷脂更优先被氧化。缩醛磷脂通过自生氧化,以保护脑细胞,同时避免多不饱和脂肪酸和其他易受氧化的细胞膜脂质受到氧化应激。这也表明,缩醛磷脂有着牺牲氧化剂的作用。由于缩醛磷脂氧化产物不会进一步恶化脂质过氧化作用,因此缩醛磷脂可能制止脂质氧化。

研究表明,比起正常的细胞,缺乏缩醛磷脂的细胞更容易因自由基而发生细胞凋亡。在正常的细胞中,缩醛磷脂在这个过程中被降解 (Zoeller RA et al., 1988)。此外,实验结果还表明,缺乏缩醛磷脂的细胞更容易受到化学性缺氧(产生氧自由基)、超氧化物和单线态氧的氧化;而这些恢复都需要缩醛磷脂 (Zoeller RA et al., 1999)。另一项研究也表明,在缺氧的情况下,细胞的缩醛磷脂水平的增加会降低活性氧的积累和延长细胞的生存率 (Zoeller RA et al., 2002)。

神经膜的结构成分

神经膜具有大量的缩醛磷脂,负责调节细胞膜的结构。神经膜的完整结构对维持正常细胞功能极其重要,否则可能造成脂质堆积,影响细胞内的流动性和神经膜受体与离子通道的互动。

细胞膜的融合

乙醇胺缩醛磷脂(PlsEtn)是促使突触囊泡和神经膜融合以释放神经递质的主要内源性脂质部分。缩醛磷脂的含量和类型决定细胞膜融合是否达到最佳功效。在一项体外研究表明,含有PlsEtn的囊泡比含有磷脂酰乙醇胺(PtdEtn)的囊泡经历六倍更快的细胞膜融合 (Lohner K et al., 1991)。脂肪酸组成的类型决定细胞膜融合率。含20:4脂肪酸的PlsEtn比含18:1脂肪酸的相应PlsEtn经历五倍更快的细胞膜融合。此外,微小的乙烯基醚和多不饱和脂肪酸含量在囊泡中的减少也会急剧影响细胞膜的融合。缩醛磷脂的细胞膜融合作用也依赖于含PlsEtn囊泡以及融合蛋白之间的相互作用。此相互作用以及突触质细胞膜的高缩醛磷脂水平,提议着缩醛磷脂可能在神经递质释放过程中参与囊泡形成。总体来说,缩醛磷脂缺乏会导致囊泡融合受损。

第二信使的前体

由于缩醛磷脂富含AA(花生四烯酸)和DHA,因此缩醛磷脂是这些脂肪酸的丰富蓄积。这些脂肪酸通过磷脂酶A2(PLA2)水解释放。DHA和AA是参与有效信号转导代谢物的前体。

AA在中枢神经系统的灰质和白质中以及不同类型的细胞中均匀分布。它们调节基因表达,突触可塑性(变化)和神经退行性过程。AA代谢(转换成身体可用形式)为前列腺素,白三烯,血栓素和脂氧素,统称为 类二十烷酸。由于类二十烷酸有双亲(既爱水性质和脂肪)性质,它们可以穿过细胞膜,离开合成他们的细胞,并在邻近细胞发挥作用。这过程发生在神经细胞,并可能牵涉到各种类型神经细胞之间的通信。大量DHA在神经细胞膜中被发现。DHA可能在神经递质释放过程中参与囊泡的形成。此外,DHA代谢为消退素、docosatrienes和调节炎症反应的神经保护素。大多数的AA和DHA可再循环使用。

此外,缩醛磷脂选择性PLA2对甘油磷酸乙醇胺的复杂反应释放血小板活化因子(PAF)。PAF是一种代谢产物,它参与血小板聚集,过敏与缺血(限制血液供应给组织)相关的炎症过程和中枢神经系统损伤。

离子的运输

缩醛磷脂在钙运输上发挥着重要的作用。缩醛磷脂为钠钙交换器调节提供特定的脂质环境。钠钙交换器主要存在于神经细胞膜上,它是激发和分泌机制的重要组成部分。在骨骼肌,PlsEtn和Ca2 -ATP酶(负责钙运输的细胞膜运输蛋白)之间的关系已经在肌浆网中被发现。

此外,红细胞的PlsEtn水平也与钠钾泵(跨膜蛋白)活性相关。PlsEtn和泵膜埋入部分的相互作用触发蛋白的构象变化,这将阻碍细胞内钠离子和其结合部位的接触。囊泡中的胆碱缩醛磷脂也可以调节短杆菌肽离子通道的功能。由于DHA参与缩醛磷脂的合成,DHA和缩醛磷脂被建议参与神经膜上离子泵的调节。

胆固醇外流

细胞中缩醛磷脂水平与高密度脂蛋白(HDL)介导的胆固醇外流相关。缩醛磷脂缺乏的细胞有明显降低的高密度脂蛋白(HDL)介导的胆固醇外流;而缩醛磷脂恢复正常水平的细胞的HDL介导胆固醇外流有所提高 (Mandel H et al., 1998)。胆固醇外流与动脉硬化性心血管疾病的发生呈负相关。这是一种由血液中胆固醇、脂肪、钙和其他物质所积聚的斑块所造成的。正常的主动脉(人体主要血管)随着捐赠者年龄的增长和缩醛磷脂含量的减少有较明显的动脉硬化性主动脉 (Buddecke and Andresen, 1959)。缩醛磷脂的抗氧化功能可能在动脉硬化的发病中发挥重要的作用。由于缩醛磷脂比卵磷脂和鞘磷脂更容易被氧化,缩醛磷脂和高密度脂蛋白(HDL)将会优先经历脂质过氧化。LDL氧化在动脉硬化的重要性可以通过观察较严重的冠状动脉(心脏)动脉硬化患者有较高的LDL氧化易感性发现。此外,高脂血症(血液中高胆固醇和高血脂)患者的红细胞膜脂的PlsEtn水平比正常健康的人减少20%。简而言之,缩醛磷脂在胆固醇外流起着至关重要的作用。

细胞分化

细胞分化是一个从简单细胞转变成指定功能细胞的过程。例如,从神经干细胞转至神经前体细胞和从神经前体细胞转至神经元。研究表明,[3H] 乙醇胺组成[3H] PlsEtn和[3H]  PtdEtn在前体细胞的比率为1:3。这个比率在前体细胞分化的2天内增加至2.3。这个比率过后在整个6天的分化过程中进一步增加至2.7。虽然这个比率在分化6天后减少,在分化的第九天,[3H] 乙醇胺组成[3H] PlsEtn比起[3H]  PtdEtn1.8倍更高(Bichenkov and Ellingson, 1999)。这观察表明,缩醛磷脂在分化过程中起着至关重要的作用。此外,正在发育大鼠的大脑所含的缩醛磷脂合成酶有所提高 (Wykle and Schremmer Lockmiller 1975)。