Введение

Биохимический комплекс, предназначенный для транспортировки гидрофобных липидных молекул, белков, ковалентно связанных с липидами, включая бактериальные/трансмембранные "липопротеины". Липопротеин – это биохимический комплекс, основная функция которого заключается в транспортировке гидрофобных липидных (также известных как жировые) молекул в водной среде, например, в плазме крови или других внеклеточных жидкостях. Он состоит из ядра, содержащего триглицериды и холестерин, окруженного внешней оболочкой из фосфолипидов, при этом гидрофильные участки ориентированы наружу, к окружающей воде, а липофильные – внутрь, к липидному ядру. Внешнюю оболочку пронизывает особый тип белка, называемый аполипопротеином, который стабилизирует комплекс и придает ему функциональную идентичность, определяющую его роль. Частицы липопротеинов плазмы обычно подразделяются на пять основных классов в зависимости от размера, липидного состава и содержания аполипопротеина: ЛПВП (HDL), ЛПНП (LDL), ЛПОНП (IDL), ЛПОНП (VLDL) и хиломикроны. Подгруппы этих плазменных частиц являются ключевыми факторами или модуляторами атеросклероза. Многие ферменты, транспортеры, структурные белки, антигены, адгезины и токсины также иногда классифицируются как липопротеины, поскольку они формируются из липидов и белков.

Трансмембранные липопротеины

Некоторые трансмембранные протеолипиды, особенно встречающиеся у бактерий, называются липопротеинами; они не имеют отношения к частицам липопротеинов, рассматриваемым в данной статье. Такие трансмембранные белки сложно изолировать, так как они прочно связываются с липидной мембраной, часто нуждаются в липидах для приобретения правильной структуры и могут быть нерастворимы в воде. Для выделения трансмембранных липопротеинов из связанных с ними биологических мембран обычно требуются детергенты.

Структура

Липопротеины – это сложные частицы, имеющие центральное гидрофобное ядро из неполярных липидов, преимущественно холестериновых эфиров и триглицеридов. Это гидрофобное ядро окружено гидрофильной оболочкой, состоящей из фосфолипидов, свободного холестерина и аполипопротеинов. Липопротеины плазмы, содержащиеся в плазме крови, обычно подразделяются на пять основных классов в зависимости от размера, липидного состава и содержания аполипопротеинов: ЛПВП, ЛПНП, ЛПОНП, ЛПОНП и хиломикроны.

Метаболизм

Обработка частиц липопротеинов в организме называется метаболизмом частиц липопротеинов. Он подразделяется на два пути – экзогенный и эндогенный, в значительной степени в зависимости от того, состоят ли рассматриваемые частицы липопротеинов преимущественно из пищевых (экзогенных) липидов или образовались ли они в печени (эндогенные) путем de novo синтеза триглицеридов. Гепатоциты являются основной платформой для метаболизма триглицеридов и холестерина; печень также способна запасать определенное количество гликогена и триглицеридов. В то время как адипоциты являются основными клетками для хранения триглицеридов, они не синтезируют липопротеины.

Экзогенный путь

Желчь эмульгирует жиры, содержащиеся в химусе, затем панкреатическая липаза расщепляет молекулы триглицеридов на две жирные кислоты и один моноацилглицерол. Энтероциты легко абсорбируют мелкие молекулы из химуса. Внутри энтероцитов жирные кислоты и моноацилглицериды вновь превращаются в триглицериды. Затем эти липиды собираются с аполипопротеином B48 в формирующиеся хиломикроны. Эти частицы затем секретируются в лимфатические капилляры в процессе, который сильно зависит от аполипопротеина B48. Циркулируя по лимфатическим сосудам, формирующиеся хиломикроны минуют печеночный кровоток и дренируются через грудной проток в кровь. В кровотоке формирующиеся хиломикроны взаимодействуют с частицами ЛПВП (липопротеинов высокой плотности), в результате чего ЛПВП передают аполипопротеин CII и аполипопротеин E формирующемуся хиломикрону. Хиломикрон на этой стадии считается зрелым. Через аполипопротеин CII зрелые хиломикроны активируют липопротеиновую липазу (ЛПЛ) – фермент на эндотелиальных клетках, выстилающих кровеносные сосуды. ЛПЛ катализирует гидролиз триглицеридов, что в конечном итоге приводит к высвобождению глицерина и жирных кислот из хиломикронов. Глицерин и жирные кислоты затем могут абсорбироваться в периферические ткани, особенно в жировую и мышечную, для получения энергии и запасания. Гидролизованные хиломикроны теперь называются остаточными хиломикронами. Остаточные хиломикроны продолжают циркулировать в кровотоке, пока не взаимодействуют через аполипопротеин E с рецепторами остаточных хиломикронов, которые в основном находятся в печени. Это взаимодействие вызывает эндоцитоз остаточных хиломикронов, которые впоследствии гидролизуются в лизосомах. Лизосомный гидролиз высвобождает глицерин и жирные кислоты в клетку, которые могут быть использованы для получения энергии или сохранены для последующего использования.

Эндогенный путь

Печень является центральной платформой для метаболизма липидов: она способна хранить глицерол и жиры в своих клетках, гепатоцитах. Гепатоциты также способны синтезировать триглицериды de novo. Они также производят желчь из холестерина. Кишечник отвечает за всасывание холестерина и переносит его в кровоток. В гепатоцитах триглицериды и холестериновые эфиры объединяются с аполипопротеином B-100 для формирования первичных частиц VLDL. Первичные частицы VLDL высвобождаются в кровоток посредством процесса, зависящего от аполипопротеина B-100. В кровотоке первичные частицы VLDL взаимодействуют с частицами HDL, в результате чего HDL передают аполипопротеин C-II и аполипопротеин E частицам VLDL. После насыщения аполипопротеинами C-II и E, частица VLDL считается зрелой. Частицы VLDL циркулируют и взаимодействуют с LPL, экспрессируемым на эндотелиальных клетках. Аполипопротеин C-II активирует LPL, вызывая гидролиз частицы VLDL и высвобождение глицерола и жирных кислот. Эти продукты могут поглощаться из крови периферическими тканями, преимущественно жировой и мышечной. Гидролизованные частицы VLDL теперь называются остатками VLDL или липопротеинами промежуточной плотности (IDL). Остатки VLDL могут циркулировать и, посредством взаимодействия между аполипопротеином E и рецептором остатков, поглощаться печенью, либо они могут быть дополнительно гидролизованы печеночной липазой. Гидролиз печеночной липазой высвобождает глицерол и жирные кислоты, оставляя после себя остатки IDL, называемые липопротеинами низкой плотности (LDL), которые содержат относительно высокое содержание холестерина. LDL циркулирует и поглощается печенью и периферическими клетками. Связывание LDL с тканью-мишенью происходит посредством взаимодействия между рецептором LDL и аполипопротеином B-100 на частице LDL. Поглощение происходит посредством эндоцитоза, и интернализованные частицы LDL гидролизуются в лизосомах, высвобождая липиды, главным образом холестерин.

Возможная роль в транспортировке кислорода

Липопротеины плазмы могут переносить кислородный газ. Это свойство обусловлено кристаллической гидрофобной структурой липидов, которая обеспечивает более подходящую среду для растворения O2 по сравнению с водной средой.

Альфа и бета

Липопротеины также можно классифицировать на "альфа" и "бета" в соответствии с классификацией белков при электрофорезе белков сыворотки. Эта терминология иногда применяется при описании липидных расстройств, таких как абеталипопротеинемия.

Подразделения

Липопротеины, такие как ЛПНП и ЛПВП, могут быть дополнительно разделены на подтипы, выделенные различными методами. Это разделение осуществляется по плотности или по содержанию белков, которые они переносят. Механизмы связи между различными изоформами липопротеинов и риском развития сердечно-сосудистых заболеваний, синтезом, регуляцией и метаболизмом липопротеинов, а также связанные с этим риски генетических заболеваний активно изучаются по состоянию на 2022 год.