磷脂的结构与功能
磷脂是一种脂类物质,是植物和动物细胞中生物膜和组织的基本成分。它们同时是具有亲水性和亲脂性的两亲性分子。如图所示,磷脂的分子结构中包含一个极性“头”,同时连接着两个(有时只有一个)不同长度和不同饱和度的非极性链。一般对于极性头,磷酸基(酸性)pKa≈0~2,胺基(胆碱、乙醇胺和丝氨酸的基本官能团)pKa≈9~11,羧基(如R1或R2=H的甘油磷脂)pKa≈3~5。从图中可以看出,磷脂有许多亚类,根据骨架的不同可分为两个亚群,鞘磷脂和甘油磷脂;其他亚类可以根据脂肪链的数量进行分类,例如溶血卵磷脂是一类只含有一个非极性尾部的磷脂,要么在sn-1位置(1-溶血卵磷脂),要么在sn-2位置(2-溶血卵磷脂);还可以根据修饰在磷酸基上的R3基团来分类,最常见的磷脂是磷脂酰胆碱(PC),占血浆磷脂总量的60%-70%。几种常见磷脂及其亚类的分子结构如图2所示。![]()
图1 磷脂分子的结构图
Fig.1 Structural diagram of phospholipid molecules
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图2 常见磷脂及其亚类的分子结构[4]
Fig.2 Molecular structure of common phospholipids and their subclasses
2 磷脂的生理功能
磷脂是生命的基础物质,细胞膜中脂质含量高达50%,其中大部分为磷脂。磷脂,如卵磷脂、脑磷脂和肌醇磷脂等,分别对人体的不同器官起着不同的生理作用。磷脂的三种主要生理功能分别是乳化作用、增殖作用和活化细胞作用。磷脂的乳化作用主要体现在对心脑血管疾病的防治上,例如,糖尿病和肥胖代谢综合征。研究表明,磷脂可以分解体内过高的血脂和胆固醇,使血管通畅,有“血管清道夫”之称。磷脂具有活化细胞的作用——线粒体存在于大多数细胞中,是由两层磷脂双分子膜包被的细胞器,它是哺乳动物细胞的动力源,在细胞代谢、细胞凋亡、类固醇合成、信号转导等生理活动中发挥着关键作用,磷脂作为线粒体膜的主要成分,肩负着重要使命。![]()
图3 哺乳动物细胞线粒体(大鼠肝脏)膜的磷脂[25]
Fig 3 Phospholipids of the mitochondrial membranes in mammalian cells (rat liver)
合理利用磷脂可以防治疾病,而体内磷脂代谢失衡也会导致疾病的发生。值得注意的是,有研究表明,人体内磷脂代谢与多种癌症密切相关。除此之外,磷脂复合物还被用于药物递送,包括经皮药物递送、细胞内药物递送、透皮贴片给药、眼部给药和中枢神经系统靶向给药等,图4为鼻给药之后,脂质纳米颗粒复合药物对中枢神经系统进行靶向治疗的可能途径。由于磷脂在生化和临床方面的重要性,需要快速和可靠的分离分析方法来识别和定量生物样本中的磷脂。![]()
图4 鼻给药后药物转运的可能途径示意图[34]
Fig.4 Possible routes of drug transport after nasal administration