縮醛磷脂在大腦的功能

縮醛磷脂在大腦有著舉足輕重的功能。這包括運送離子和膽固醇外流的調節,作為類二十烷酸和血小板活化因子的前體、調節細胞膜融合以及抗氧化功能。

抗氧化作用

抗氧化功能是縮醛磷脂最主要的作用。此抗氧化功能是由於縮醛磷脂有著含有雙鍵(乙烯基醚鍵)的獨特結構。因此,在自由基的存在下,縮醛磷脂(鏈烯基酰基甘油磷脂)會比二酰基甘油磷脂更優先被氧化。縮醛磷脂通過自生氧化,以保護腦細胞,同時避免多不飽和脂肪酸和其他易受氧化的細胞膜脂質受到氧化應激。這也表明,縮醛磷脂有著犧牲氧化劑的作用。由於縮醛磷脂氧化產物不會進一步惡化脂質過氧化作用,因此縮醛磷脂可能製止脂質氧化。

研究表明,比起正常的細胞,缺乏縮醛磷脂的細胞更容易因自由基而發生細胞凋亡。在正常的細胞中,縮醛磷脂在這個過程中被降解 (Zoeller RA et al., 1988)。此外,實驗結果還表明,缺乏縮醛磷脂的細胞更容易受到化學性缺氧(產生氧自由基)、超氧化物和單線態氧的氧化;而這些恢復都需要縮醛磷脂(Zoeller RA et al ., 1999)。另一項研究也表明,在缺氧的情況下,細胞的縮醛磷脂水平的增加會降低活性氧的積累和延長細胞的生存率 (Zoeller RA et al., 2002)。

神經膜的結構成分

神經膜具有大量的縮醛磷脂,負責調節細胞膜的結構。神經膜的完整結構對維持正常細胞功能極其重要,否則可能造成脂質堆積,影響細胞內的流動性和神經膜受體與離子通道的互動。

細胞膜的融合

乙醇胺縮醛磷脂(PlsEtn)是促使突觸囊泡和神經膜融合以釋放神經遞質的主要內源性脂質部分。縮醛磷脂的含量和類型決定細胞膜融合是否達到最佳功效。在一項體外研究表明,含有PlsEtn的囊泡比含有磷脂酰乙醇胺(PtdEtn)的囊泡經歷六倍更快的細胞膜融合 (Lohner K et al., 1991)。脂肪酸組成的類型決定細胞膜融合率。含20:4脂肪酸的PlsEtn比含18:1脂肪酸的相應PlsEtn經歷五倍更快的細胞膜融合。此外,微小的乙烯基醚和多不飽和脂肪酸含量在囊泡中的減少也會急劇影響細胞膜的融合。縮醛磷脂的細胞膜融合作用也依賴於含PlsEtn囊泡以及融合蛋白之間的相互作用。此相互作用以及突觸質細胞膜的高縮醛磷脂水平,提議著縮醛磷脂可能在神經遞質釋放過程中參與囊泡形成。總體來說,縮醛磷脂缺乏會導致囊泡融合受損。

第二信使的前體

由於縮醛磷脂富含AA(花生四烯酸)和DHA,因此縮醛磷脂是這些脂肪酸的豐富蓄積。這些脂肪酸通過磷脂酶A2(PLA2)水解釋放。 DHA和AA是參與有效信號轉導代謝物的前體。

AA在中樞神經系統的灰質和白質中以及不同類型的細胞中均勻分佈。它們調節基因表達,突觸可塑性(變化)和神經退行性過程。 AA代謝(轉換成身體可用形式)為前列腺素,白三烯,血栓素和脂氧素,統稱為 類二十烷酸。由於類二十烷酸有雙親(既愛水性質和脂肪)性質,它們可以穿過細胞膜,離開合成他們的細胞,並在鄰近細胞發揮作用。這過程發生在神經細胞,並可能牽涉到各種類型神經細胞之間的通信。大量DHA在神經細胞膜中被發現。 DHA可能在神經遞質釋放過程中參與囊泡的形成。此外,DHA代謝為消退素、docosatrienes和調節炎症反應的神經保護素。大多數的AA和DHA可再循環使用。

此外,縮醛磷脂選擇性PLA2對甘油磷酸乙醇胺的複雜反應釋放血小板活化因子(PAF)。 PAF是一種代謝產物,它參與血小板聚集,過敏與缺血(限制血液供應給組織)相關的炎症過程和中樞神經系統損傷。

離子的運輸

縮醛磷脂在鈣運輸上發揮著重要的作用。縮醛磷脂為鈉鈣交換器調節提供特定的脂質環境。鈉鈣交換器主要存在於神經細胞膜上,它是激發和分泌機制的重要組成部分。在骨骼肌,PlsEtn和Ca2 -ATP酶(負責鈣運輸的細胞膜運輸蛋白)之間的關係已經在肌漿網中被發現。

此外,紅細胞的PlsEtn水平也與鈉鉀泵(跨膜蛋白)活性相關。 PlsEtn和泵膜埋入部分的相互作用觸發蛋白的構象變化,這將阻礙細胞內鈉離子和其結合部位的接觸。囊泡中的膽鹼縮醛磷脂也可以調節短桿菌肽離子通道的功能。由於DHA參與縮醛磷脂的合成,DHA和縮醛磷脂被建議參與神經膜上離子泵的調節。

膽固醇外流

細胞中縮醛磷脂水平與高密度脂蛋白(HDL)介導的膽固醇外流相關。縮醛磷脂缺乏的細胞有明顯降低的高密度脂蛋白(HDL)介導的膽固醇外流;而縮醛磷脂恢復正常水平的細胞的HDL介導膽固醇外流有所提高(Mandel H et al., 1998) 。膽固醇外流與動脈硬化性心血管疾病的發生呈負相關。這是一種由血液中膽固醇、脂肪、鈣和其他物質所積聚的斑塊所造成的。正常的主動脈(人體主要血管)隨著捐贈者年齡的增長和縮醛磷脂含量的減少有較明顯的動脈硬化性主動脈 (Buddecke and Andresen, 1959)。縮醛磷脂的抗氧化功能可能在動脈硬化的發病中發揮重要的作用。由於縮醛磷脂比卵磷脂和鞘磷脂更容易被氧化,縮醛磷脂和高密度脂蛋白(HDL)將會優先經歷脂質過氧化。 LDL氧化在動脈硬化的重要性可以通過觀察較嚴重的冠狀動脈(心臟)動脈硬化患者有較高的LDL氧化易感性發現。此外,高脂血症(血液中高膽固醇和高血脂)患者的紅細胞膜脂的PlsEtn水平比正常健康的人減少20%。簡而言之,縮醛磷脂在膽固醇外流起著至關重要的作用。

細胞分化

細胞分化是一個從簡單細胞轉變成指定功能細胞的過程。例如,從神經乾細胞轉至神經前體細胞和從神經前體細胞轉至神經元。研究表明,[3H] 乙醇胺組成[3H] PlsEtn和[3H]  PtdEtn在前體細胞的比率為1:3。這個比率在前體細胞分化的2天內增加至2.3。這個比率過後在整個6天的分化過程中進一步增加至2.7。雖然這個比率在分化6天后減少,在分化的第九天,[3H] 乙醇胺組成[3H] PlsEtn比起[3H]  PtdEtn1.8倍更高(Bichenkov and Ellingson, 1999)。這觀察表明,縮醛磷脂在分化過程中起著至關重要的作用。此外,正在發育大鼠的大腦所含的縮醛磷脂合成酶有所提高 (Wykle and Schremmer Lockmiller 1975)。