中国营养科学全书(第2版)
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第五节 磷脂

磷脂是指含有磷酸基团的类脂。按其组成结构可以分为两类:一类是甘油磷脂,另一类是鞘磷脂。前者以甘油为基础,后者以神经鞘氨醇为基础。磷脂分子中既含有脂酰基等疏水基团,又含有磷酸、含氮碱或羟基等亲水基团,在非极性溶剂及水中都有很大的溶解度,是构成生物膜的重要成分和结构基础。磷脂不仅是生物膜的重要组成成分,而且对脂肪的吸收和运转以及储存脂肪酸,特别是不饱和脂肪酸起着重要作用。磷脂主要含于蛋黄、瘦肉、脑、肝和肾中,机体自身也能合成所需要的磷脂。
一、磷酸甘油酯的代谢
红细胞膜的脂类约40%,线粒体膜的脂类约95%为磷脂。线粒体内膜中的磷脂约20%为心磷脂。磷脂也是血浆脂蛋白的重要成分,是生物膜酶体系的调节剂。
(一)磷酸甘油酯的分解代谢
磷酸甘油酯完全水解的产物是甘油、脂肪酸、磷酸、胆碱和乙醇胺等,这些产物可分别进行相关的合成和分解代谢。体内能够水解磷脂的酶称为磷脂酶。磷脂酶具有特异性,水解部位有所不同。磷脂酶A 1水解C-1酰酯键;磷脂A 2水解C-2不饱和酰酯键;磷脂酶B 1和B 2分别作用于溶血磷脂的1和2位酯键,因此磷脂酶B又名溶血卵磷脂酯酶;磷脂酶C水解C-3磷酸酯键;磷脂酶D水解磷酸胆碱酯键,仅植物有此酶。
以卵磷脂为例,其甘油基C 2上的不饱和脂肪酰基被磷脂A 2水解成溶血卵磷脂,然后再被磷脂酶B水解生成甘油磷酸胆碱,后者能进一步被甘油磷酸胆碱水解酶分解为甘油磷酸胆碱。胆碱即可与乙酰CoA经胆碱乙酰化酶作用生成乙酰胆碱,或者被利用合成神经磷脂。
溶血磷脂可溶解细胞膜而破坏细胞。磷脂A 2原如果在胰腺大量被激活则可发生急性胰腺炎。肠黏膜细胞有溶血磷脂酶,可使溶血磷脂水解,释出脂肪酸而失去溶解细胞膜的作用,可起到保护组织细胞的作用。
(二)磷酸甘油酯的合成代谢
人体各组织细胞的内质网中均有合成磷脂的酶系,均能合成甘油磷脂。但以肝、肠、肾等组织中磷脂合成最活跃。磷酸甘油酯合成的基本原料包括甘油、脂肪酸、磷酸盐及胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇等。此外,还需ATP和CTP的参与。甘油、脂肪酸主要由葡萄糖提供,多不饱和脂肪酸主要由植物油提供,胆碱可由食物提供或以丝胺酸和甲硫氨酸为原料在体内合成。乙醇胺在酶的催化下,由S-腺苷甲硫氨酸提供3个甲基即可生成胆碱。CTP在甘油磷酸合成中不但供能,而且为合成CDP-乙醇胺、CDP-胆碱等重要的活性中间产物所必需。
磷酸甘油酯的合成有两条途径:一为全程合成(de novo synthesis)途径,是从葡萄糖起始经磷脂酸合成磷脂的整个途径。卵磷脂和脑磷脂主要经全程途径合成。胆碱和乙醇胺先经ATP磷酸化,生成磷酸胆碱和磷酸乙醇胺,然后他们再与CTP反应,分别生成有活性的胞苷二磷酸胆碱(CDP-胆碱)和胞苷二磷酸乙醇胺(CDP-乙醇胺)。生成的CDP-乙醇胺和CDP-胆碱再与甘油二酯作用,生成磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)和磷脂酰胆碱(卵磷脂),磷脂酰乙醇胺也可甲基化生成磷脂酰胆碱。在这个途径中,又能经过酰基转移酶的作用合成甘油三酯。这是一个葡萄糖、磷脂和甘油三酯在体内代谢中相互沟通的途径。饮食后葡萄糖供应充足时,磷脂合成增加,因而有利于细胞膜和其他生物膜以及血浆脂蛋白的合成。另一个合成磷脂的途径称为磷脂酸途径或半程途径,这一途径是从糖代谢的中间产物磷脂酸开始的。磷脂酸途径主要是生成心磷脂(双磷脂酰甘油)、磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸。此途径中甘油二酯先活化成CDP-甘油二酯,作为合成这类磷脂的活性前体,然后在相应合成酶的催化下,与肌醇、丝氨酸或磷脂酰甘油缩合,生成磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸和双磷脂酰甘油。磷脂酰丝氨酸也可继续转变成磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱。
机体本身不能合成足够的胆碱及肌醇,但可以从膳食中获得。除此之外,肠道细菌也能合成胆碱及肌醇以供机体合成磷脂之需。
必需脂肪酸是合成磷脂的必要组分,缺乏时会引起肝细胞脂肪浸润。在胆固醇大量进食的情况下,由于胆固醇竞争性地与必需脂肪酸结合成胆固醇酯,从而影响了磷脂的合成,是诱发脂肪肝的原因之一。食物中缺乏卵磷脂、胆碱,或是甲基供体如蛋氨酸等,皆可引起脂肪肝。这是由于胆碱缺乏影响了肝细胞对卵磷脂的合成,而增加了甘油三酯的合成,因此促进了肝细胞的脂肪浸润。
二、神经鞘磷脂的代谢
神经鞘磷脂的分子结构中含有脂肪酰基、磷酸胆碱和神经鞘氨醇,但不含甘油。神经鞘氨醇是由软脂酰CoA和丝氨酸合成。在神经鞘氨醇的合成中,需要磷酸吡哆醛、NADPH等辅因子参加。软脂酰CoA与 L-丝氨酸在内质网3-酮二氢鞘氨酸醇合成酶及磷酸吡哆醛的作用下,缩合并脱羧生成3-酮二氢鞘氨酸,后者由NADPH供氢,在还原酶的催化下,加氢生成二氢鞘氨醇。全身各细胞均可合成,以脑组织最为活跃。内质网含有合成鞘氨醇的酶系,合成主要在此进行。二氢鞘氨醇在酰基转移酶的催化下,其氨基与酰基CoA进行酰胺缩合,生成N-酰基-二氢鞘氨醇,然后在脱氢酶的催化下生成神经酰胺,脱下的氢由FAD接受。后者由CDP-胆碱供给磷酸胆碱,即生成神经鞘磷脂。磷酸吡哆醛是B族维生素的衍生物。神经鞘氨醇能直接与胞苷二磷酸(CDP)胆碱结合,经脂肪酰转移酶作用而生成神经鞘磷脂。神经鞘氨醇亦能先经脂肪酰移换作用生成神经酰胺,然后与CDP胆碱结合生成神经鞘磷脂。神经鞘磷脂是膜结构的重要磷脂,它与卵磷脂并存于细胞膜外侧。神经髓鞘含脂类约为干重的97%,其中11%为卵磷脂,5%为神经鞘磷脂。人红细胞膜的磷脂中约20%~30%为神经鞘磷脂。
分解神经鞘磷脂的鞘磷脂酶存在于脑、肝、脾、肾等细胞的溶酶体中,属磷脂酶C类,能使神经磷酸脂键水解,产物是磷酸胆碱和N-脂酰鞘氨醇。先天性缺乏此酶时,神经鞘磷脂不能降解而在细胞内积存,引起肝、脾肿大及精神障碍,甚至危及生命,称为神经鞘磷脂沉积病,也称Ni-eman-Pick病。如发生在婴儿期则可致死亡。
三、食物中的磷脂
人体除自身能合成磷脂外,每天从食物中也可以得到一定量的磷脂,含磷脂丰富的食物有蛋黄、瘦肉、脑、肝、肾等动物内脏,尤其蛋黄含卵磷脂最多,达9.4%。除动物性食物外,植物性食物以大豆含量最丰富,磷脂含量可达1.5%~3%,其他植物种子如向日葵子、亚麻籽、芝麻籽等也含有一定量。大豆磷脂在保护细胞膜、延缓衰老、降血脂、防治脂肪肝等方面具有良好效果。