Кіріспе

Майлы липид молекулаларының туысы

Церамидтер – майлы липид молекулаларының туысы. Церамид сфингозиннен және амид байланысы арқылы қосылған май қышқылынан тұрады. Церамидтер эукариоттық жасушалардың жасушалық мембранасында жоғары концентрацияда кездеседі, себебі олар липидтік екі қабаттағы маңызды липидтердің бірі – сфингомиелинді құрайтын құрамына кіретін липидтер болып табылады. Клеткалық мембранадағы церамидтер мен басқа да сфинголипидтердің тек құрылымдық элементтерді қолдайтындығы туралы бұрынғы пікірлерге қарамастан, церамид жасушалық сигналданудың түрлі процестеріне қатыса алады: мысалы, жасушалардың дифференциациясын, көбеюін және бағдарламаланған жасуша өлімін (PCD) реттеу. "Церамид" сөзі латын тіліндегі "cera" (балауыз) және "amide" сөздерінен шыққан. Церамид – жаңа туған нәрестелердің терісін жабатын балауыз немесе ірімшік тәрізді ақ заттың құрамында болады.

Керамид синтезінің жолдары

Церамидтің пайда болуының үш негізгі жолы бар. Біріншіден, сфингомиелиназа жолы ферментті пайдаланып жасуша мембранасындағы сфингомиелинді ыдыратып, церамидті босатады. Екіншіден, de novo жолы одан аз күрделі молекулалардан церамидті синтездейді. Үшіншіден, "қайта құру" жолында сфингозинге ыдыраған сфинголипидтер қайтадан ацилдену арқылы церамидті құруға қолданылады.

Сфингомиелиннің гидролизі

Сфингомиелиннің гидролизі сфингомиелиназа ферментімен катализделеді. Сфингомиелин жасушалардың плазмалық мембранасында кездесетін төрт негізгі фосфолипидтің бірі болғандықтан, керамидтің осылай түзілуінің салдары жасушалық мембрананың бағдарламаланған жасуша өліміне (апоптозға) алып келетін жасуша сырты сигналдардың нысанасы екендігінде. Зерттеулер көрсеткендей, иондаушы сәулелену кейбір жасушаларда апоптозды тудырғанда, жасуша мембранасында сфингомиелиназаның белсенділігін күшейтеді, нәтижесінде керамид пайда болады.

Жаңадан

Церамидтің де ново синтезі пальмитат пен сериннің конденсациясынан басталып, 3-кетодигидросфингозин түзіледі. Бұл реакция серин пальмитоилтрансфераза ферментімен катализделеді және осы жолдың шекті қадамы болып табылады. 3-кетодигидросфингозин өз кезегінде дигидросфингозинге дейін тотықсыздандырылады, содан кейін (дигидро)церамид синтетаза ферментінің ацилирлеуі арқылы дигидроцерамид түзіледі. Церамидтің түзілуінің соңғы реакциясын дигидроцерамид десатураза катализдейді. Церамидтің де ново синтезі эндоплазмалық ретикулумда жүзеге асады. Церамид кейіннен Гольджи аппаратына везикулалық тасымалдау немесе CERT церамидті тасымалдаушы ақуызы арқылы тасымалданады. Гольджи аппаратына енгеннен кейін, церамид басқа сфинголипидтерге, мысалы сфингомиелинге және күрделі гликосфинголипидтерге метаболизденеді.

Құтқару жолы

Сфинголипидтер мен гликосфинголипидтердің құраушы деградациясы қышқыл субклеткалық бөлімшелерде, яғни соңғы эндосомалар мен лизосомаларда жүзеге асады, мақсаты – сфингозин өндіру. Гликосфинголипидтер жағдайында, қышқыл pH ортасында оптималды әрекет ететін экзогидролазалар олигосахаридтік тізбектердің ұшынан моносахаридтік бірліктерді біртіндеп босатуға себеп болады, нәтижесінде молекуланың тек сфингозин бөлігі қалады, ол керамидтердің түзілуіне қатысуы мүмкін. Керамид қышқыл керамидазамен гидролизденіп, сфингозин мен бос май қышқылына ыдырайды, олардың екеуі де керамидтен айырмашылығы, лизосомадан шыға алады. Лизосомадан босатылған ұзын тізбекті сфингоидтік негіздер кейін керамид және/немесе сфингозин-1-фосфатының синтезіне қатысатын жолдарға қайта кіруі мүмкін. Сақтау жолы ұзын тізбекті сфингоидтік негіздерді керамид синтезасы арқылы керамидті құру үшін қайта пайдаланады. Осылайша, керамид синтезасы отбасының мүшелері лизосомадан босатылған бос сфингозинді эндоплазмалық ретикулум бетінде немесе эндоплазмалық ретикулуммен байланысты мембраналарда тұрақтандырады. Сақтау жолының сфинголипидтердің биосинтезіне 50%-дан 90%-ға дейін үлес қосатыны бағаланған.

Патология

Биоактивті липид ретінде керамид апоптоз, жасушалардың өсуін тоқтату, дифференциациялау, жасушалардың қартаюы, жасушалардың қозғалуы және жабысуы сияқты әртүрлі физиологиялық функциялармен байланысты. C16:0, C18:0 және C24:1 керамидтерінің нақты бірнеше түрлері ірі жүрек-қан тамыр оқиғаларын (ЖҚТО) күшті болжайды, бірақ C24:0 кері байланысқа ие. Қаныққан майды тамақтану сарысудағы керамид деңгейін және инсулинге қарсы тұруды арттырады. Қанықпаған майдың мұндай әсері жоқ. Керамид LDL холестеринін жиналуы артериялық қабырғаларда LDL-дің тұрақтап қалуына, осылайша атеросклерозға алып келеді. Керамидтер 2 протеин фосфатазасын (PP2A) белсендіре отырып эндотелиялық дисфункцияны тудырады. Митохондрияда керамид электрондық тасымалдау тізбегін басады және реактивті оттегі түзілуін шақырады.

Апоптоз

Керамидтің ең көп зерттелген рөлдерінің бірі – оның проапоптотикалық молекула ретіндегі функциясы. Апоптоз, немесе I типті бағдарламаланған жасуша өлімі, жасушалардың қалыпты гомеостазын сақтау үшін өте маңызды және жасушалық стрестің көптеген түрлеріне жауап ретіндегі маңызды физиологиялық процесс болып табылады. Клеткаларды иондаушы сәулелену, ультракөк сәуле, TNF-альфа және химиотерапиялық заттар сияқты бірнеше апоптоздық агенттермен емдегеннен кейін керамидтің жинақталуы анықталды. Бұл керамидтің аталған агенттердің барлығының биологиялық жауабында рөл атқаратынын көрсетеді. Қатерлі ісік жасушаларында апоптозды тудыратын әсеріне байланысты керамид "омыршаларды басушы липид" деп аталады. Бірнеше зерттеу керамидтің жасуша өлімі процесіндегі нақты рөлін анықтауға бағытталған, ал кейбір мәліметтер керамидтің митохондриядан бұрын апоптозды іске қосатынын көрсетеді. Дегенмен, керамидтің апоптоздағы рөліне қатысты жүргізілген зерттеулердің қайшылықты және өзгермелі сипаты салдарынан, осы липидтің апоптозды қалай реттейтін механизмі әлі де толыққанды түсініксіз болып қала береді.

Тері

Қиыршық қабат – эпидермистің ең сыртқы қабаты. Ол «кірпіш және цемент» сияқты липидтік матрицаның ішінде орналасқан, толыққанды дифференциацияланған және ядросы жоқ корнеоциттерден тұрады. Церамидтер холестеринмен және бос май қышқылдарымен бірге липидтік цементті құрайды, ол су өткізбейтін және булану арқылы судың жоғалуына кедергі жасайтын қорғаныш қабатты құрайды. Жалпы алғанда, эпидермалық липидтік матрица керамидтердің (~50% салмақ бойынша), холестериннің (~25% салмақ бойынша) және бос май қышқылдарының (~15% салмақ бойынша) теңмолярлы қоспасынан тұрады, сонымен қатар басқа липидтердің шағын мөлшерде болуы да мүмкін. Липидтік қорғаныш қабат микроорганизмдердің енуіне де қарсы тұрады. Церамид деңгейінің жоғарылауы инсулиннің инсулин сигналдарын жеткізу жолын белсендіру қабілетін тежеу арқылы және/немесе JNK-ны белсендіру арқылы инсулинге қарсы тұрушылықты тудыруы мүмкін.

Қарым-қатынас аурулары

АКСФ3-ге байланысты біріктірілген малонозды және метилмалонозды ацидурия (CMAMMA) метаболиттік ауруында митохондриялық май қышқылдарының синтезінің бұзылуынан (mtFAS) күрделі липидтердің айқын өзгерген құрамы пайда болады. Мысалы, сфингомиелиннің концентрациясы едәуір жоғарыласа, керамидтердің концентрациясы пропорционалды түрде төмендейді. Олар кейбір сабындарда, шампуньдарда, тері кремдерінде және күннен қорғайтын кремдер сияқты косметикалық өнімдерде де қолданылады. Бұдан өзге, керамидтерді қатерлі ісіктерді емдеудегі тиімділігі зерттеліп жатыр.

Бактериядағы керамид

Керамид бактерияларда сирек кездеседі. Дегенмен, Sphingomonadaceae тұқымдасына жататын бактерияларда керамид кездеседі.

Фосфоэтаноламин керамиді

Керамидті фосфоэтаноламин (CPE) – керамид пен фосфоэтаноламин бас тобынан құралған сфинголипид. CPE кейбір омыртқасыздарда, мысалы, Drosophila түрлерінде басым сфинголипид класы болып табылады. Ал сүтқоректілер жасушаларында CPE мөлшері аз.