البروتين الدهني

تُعرف بعض البروتينات الدهنية العابرة للغشاء ، وخاصةً تلك الموجودة في البكتيريا ، باسم البروتينات الدهنية؛ وهي لا ترتبط بجزيئات البروتينات الدهنية التي يتناولها هذا المقال. ^{[ 2 ]} يصعب عزل هذه البروتينات العابرة للغشاء ، لأنها ترتبط بقوة بالغشاء الدهني، وغالبًا ما تتطلب وجود الدهون لإظهار البنية الصحيحة، وقد تكون غير قابلة للذوبان في الماء. عادةً ما يلزم استخدام المنظفات لعزل البروتينات الدهنية العابرة للغشاء عن أغشيتها البيولوجية المرتبطة بها.

لأن الدهون غير قابلة للذوبان في الماء، لا يمكنها الانتقال بمفردها في الماء خارج الخلوي، بما في ذلك بلازما الدم. بدلاً من ذلك، تُحاط بغلاف خارجي محب للماء يعمل كناقل لها. يتمثل دور جزيئات البروتين الدهني في نقل جزيئات الدهون، مثل الدهون الثلاثية والفوسفوليبيدات والكوليسترول، من الماء خارج الخلوي في الجسم إلى جميع خلايا وأنسجة الجسم. تُصنّع البروتينات الموجودة في الغلاف الخارجي لهذه الجزيئات، والتي تُسمى البروتينات الدهنية، وتُفرز في الماء خارج الخلوي بواسطة خلايا الأمعاء الدقيقة والكبد . يحتوي الغلاف الخارجي أيضًا على الفوسفوليبيدات والكوليسترول.

تستخدم جميع الخلايا الدهون والكوليسترول كمكونات أساسية لبناء الأغشية المتعددة التي تستخدمها الخلايا للتحكم في محتوى الماء الداخلي والعناصر الذائبة فيه، ولتنظيم بنيتها الداخلية وأنظمتها الإنزيمية البروتينية. يحتوي الغلاف الخارجي لجزيئات البروتين الدهني على مجموعات محبة للماء من الفوسفوليبيدات والكوليسترول والبروتينات الدهنية، موجهة نحو الخارج. هذه الخصائص تجعلها قابلة للذوبان في الدم. تُنقل الدهون الثلاثية وإسترات الكوليسترول إلى داخل الخلية، محمية من الماء بواسطة الغلاف الخارجي. يحدد نوع البروتينات الدهنية الموجودة في الغلاف الخارجي الوظيفة الأساسية لجزيئات البروتين الدهني. ويحدد تفاعل هذه البروتينات الدهنية مع الإنزيمات في الدم، أو مع بعضها البعض، أو مع بروتينات محددة على أسطح الخلايا، ما إذا كانت الدهون الثلاثية والكوليسترول ستُضاف إلى جزيئات نقل البروتين الدهني أو تُزال منها.

التوصيف في بلازما الإنسان ^{[ 3 ]}

تُعرف عملية معالجة جزيئات البروتين الدهني في الجسم باسم استقلاب جزيئات البروتين الدهني . وتنقسم هذه العملية إلى مسارين، خارجي وداخلي ، ويعتمد ذلك بشكل كبير على ما إذا كانت جزيئات البروتين الدهني المعنية تتكون أساسًا من دهون غذائية (خارجية) أو ما إذا كانت قد نشأت في الكبد (داخلية)، من خلال التخليق الحيوي للدهون الثلاثية.

تُعدّ خلايا الكبد المنصة الرئيسية لمعالجة الدهون الثلاثية والكوليسترول؛ كما يُمكن للكبد تخزين كميات معينة من الجليكوجين والدهون الثلاثية. في حين أن الخلايا الدهنية هي خلايا التخزين الرئيسية للدهون الثلاثية، إلا أنها لا تُنتج أي بروتينات دهنية.

المسار الخارجي

تعمل الصفراء على استحلاب الدهون الموجودة في الكيموس ، ثم يقوم إنزيم الليباز البنكرياسي بتحليل جزيئات الدهون الثلاثية إلى حمضين دهنيين وجزيء واحد من أحادي أسيل الجليسرول. تمتص الخلايا المعوية هذه الجزيئات الصغيرة من الكيموس بسهولة. داخل هذه الخلايا، تتحول الأحماض الدهنية وأحادي أسيل الجليسرول مرة أخرى إلى دهون ثلاثية. بعد ذلك، تتحد هذه الدهون مع البروتين الشحمي B-48 لتكوين الكيلوميكرونات حديثة التكوين . تُفرز هذه الجسيمات في الأوعية اللبنية في عملية تعتمد بشكل كبير على البروتين الشحمي B-48. أثناء دورانها في الأوعية اللمفاوية ، تتجاوز الكيلوميكرونات حديثة التكوين الدورة الدموية الكبدية وتُصرف عبر القناة الصدرية إلى مجرى الدم.

في مجرى الدم، تتفاعل جزيئات الكيلوميكرون حديثة التكوين مع جزيئات البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL)، مما يؤدي إلى تبرع HDL ببروتين أبوليبوبروتين C-II وبروتين أبوليبوبروتين E إلى الكيلوميكرون حديث التكوين. يُعتبر الكيلوميكرون في هذه المرحلة ناضجًا. عبر بروتين أبوليبوبروتين C-II، تُفعّل الكيلوميكرونات الناضجة إنزيم ليبوبروتين ليباز (LPL)، وهو إنزيم موجود على الخلايا البطانية المبطنة للأوعية الدموية. يحفز إنزيم LPL تحلل الدهون الثلاثية، مما يؤدي في النهاية إلى إطلاق الجلسرين والأحماض الدهنية من الكيلوميكرونات. يمكن بعد ذلك امتصاص الجلسرين والأحماض الدهنية في الأنسجة الطرفية، وخاصة الأنسجة الدهنية والعضلية ، لتوفير الطاقة وتخزينها.

تُسمى الكيلوميكرونات المتحللة الآن ببقايا الكيلوميكرونات . تستمر هذه البقايا في الدوران في مجرى الدم حتى تتفاعل عبر البروتين الشحمي E مع مستقبلات بقايا الكيلوميكرونات، الموجودة بشكل رئيسي في الكبد. يؤدي هذا التفاعل إلى ابتلاع بقايا الكيلوميكرونات، والتي تتحلل لاحقًا داخل الليزوزومات . يُطلق التحلل الليزوزومي الجلسرين والأحماض الدهنية في الخلية، والتي يمكن استخدامها كمصدر للطاقة أو تخزينها لاستخدامها لاحقًا.

قد تحمل البروتينات الدهنية في البلازما غاز الأكسجين. ^{[ 6 ]} وتعود هذه الخاصية إلى البنية البلورية الكارهة للماء للدهون، مما يوفر بيئة مناسبة لذوبان الأكسجين _{مقارنةً} بالوسط المائي. ^{[ 7 ]}

الالتهاب ، وهو استجابة بيولوجية للمؤثرات الخارجية كدخول مسببات الأمراض ، يلعب دورًا أساسيًا في العديد من الوظائف البيولوجية والأمراض الجهازية. يُعد هذا الالتهاب استجابة مفيدة من الجهاز المناعي عند تعرض الجسم لمسببات الأمراض، كالبكتيريا، في مواقع قد تُسبب ضررًا، ولكنه قد يُؤدي أيضًا إلى آثار ضارة إذا لم يُنظّم. وقد ثبت أن البروتينات الدهنية، وتحديدًا البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL)، لها أدوار مهمة في عملية الالتهاب. ^{[ 8 ]}

عندما يعمل الجسم في ظل ظروف فسيولوجية طبيعية ومستقرة، ثبت أن البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL) مفيدٌ من نواحٍ عديدة. ^{[ 8 ]} يحتوي البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL) على البروتين الشحمي B (apoB)، الذي يسمح لـ LDL بالارتباط بأنسجة مختلفة، مثل جدار الشريان إذا تضرر الغشاء السكري (glycocalyx) بسبب ارتفاع مستويات السكر في الدم . ^{[ 8 ]} في حالة الأكسدة، يمكن أن يُحتبس LDL في البروتيوغليكانات، مما يمنع إزالته بواسطة تدفق الكوليسترول من HDL. ^{[ 8 ]} يستطيع HDL ذو الوظيفة الطبيعية منع عملية أكسدة LDL والعمليات الالتهابية اللاحقة التي تُلاحظ بعد الأكسدة. ^{[ 8 ]}

الليبوبوليسكاريد ، أو LPS، هو العامل الممرض الرئيسي في جدار الخلية للبكتيريا سالبة الغرام . تحتوي البكتيريا موجبة الغرام على مكون مشابه يُسمى حمض الليبوتيكويك ، أو LTA. يتميز البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL) بقدرته على الارتباط بـ LPS وLTA، مُكَوِّنًا مُركبات HDL-LPS لتحييد آثارهما الضارة في الجسم والتخلص من LPS. ^{[ 9 ]} كما يلعب HDL أدوارًا مهمة في التفاعل مع خلايا الجهاز المناعي لتنظيم توافر الكوليسترول وتعديل الاستجابة المناعية. ^{[ 9 ]}

في ظل ظروف فسيولوجية غير طبيعية معينة، مثل العدوى الجهازية أو الإنتان ، تتغير المكونات الرئيسية للبروتين الدهني عالي الكثافة (HDL). ^{[ 9 ] [ 10 ]} يتغير تركيب وكمية الدهون والبروتينات الدهنية مقارنةً بالظروف الفسيولوجية الطبيعية، مثل انخفاض كوليسترول البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL-C)، والفوسفوليبيدات، والبروتين الدهني A-I (وهو بروتين دهني رئيسي في البروتين الدهني عالي الكثافة، وقد ثبتت فوائده المضادة للالتهابات)، وزيادة بروتين الأميلويد A في المصل . ^{[ 9 ] [ 10 ]} يُشار إلى هذا التغير في تركيب البروتين الدهني عالي الكثافة عادةً باسم "بروتين HDL في الطور الحاد" في الاستجابة الالتهابية الحادة، حيث يفقد البروتين الدهني عالي الكثافة قدرته على تثبيط أكسدة البروتين الدهني منخفض الكثافة. ^{[ 8 ]} في الواقع، يرتبط هذا التغير في تركيب البروتين الدهني عالي الكثافة بزيادة معدل الوفيات وتدهور الحالة السريرية لدى مرضى الإنتان. ^{[ 9 ]}

يمكن تصنيف البروتينات الدهنية إلى خمس مجموعات رئيسية، مرتبة من الأكبر حجماً والأقل كثافة إلى الأصغر حجماً والأعلى كثافة. وتكون البروتينات الدهنية أكبر حجماً وأقل كثافة كلما زادت نسبة الدهون إلى البروتين. ويتم تصنيفها بناءً على الرحلان الكهربائي ، والطرد المركزي الفائق ، وطيف الرنين المغناطيسي النووي باستخدام جهاز فانتيرا أنالايزر . ^{[ 11 ]}

• تقوم الكيلوميكرونات بنقل الدهون الثلاثية (الدهون) من الأمعاء إلى الكبد، وإلى العضلات الهيكلية ، وإلى الأنسجة الدهنية.
• تقوم البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة جداً (VLDL) بنقل الدهون الثلاثية (المصنعة حديثاً) من الكبد إلى الأنسجة الدهنية.
• البروتينات الدهنية متوسطة الكثافة (IDL) هي بروتينات متوسطة الكثافة بين البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة جداً (VLDL) والبروتينات الدهنية منخفضة الكثافة (LDL). وعادةً لا يمكن الكشف عنها في الدم أثناء الصيام .
• تحمل البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة (LDL) ما بين 3000 و6000 جزيء دهني (فوسفوليبيدات، كوليسترول، دهون ثلاثية، وغيرها) في جميع أنحاء الجسم. تُعرف جزيئات LDL أحيانًا باسم البروتينات الدهنية "الضارة"، لأن تركيز نوعين منها (sd-LDL وLPA) يرتبط بتطور تصلب الشرايين. في الأفراد الأصحاء، يكون معظم LDL كبيرًا وخفيفًا (lb LDL).
  • جزيئات LDL كبيرة الحجم قابلة للطفو (lb LDL)
  • جزيئات البروتين الدهني منخفض الكثافة الصغيرة والكثيفة (sd LDL)
  • البروتين الدهني (أ) (LPA) هو جسيم بروتيني دهني ذو نمط ظاهري معين
• تقوم البروتينات الدهنية عالية الكثافة (HDL) بجمع جزيئات الدهون من خلايا/أنسجة الجسم وإعادتها إلى الكبد. ويُشار إلى البروتينات الدهنية عالية الكثافة أحيانًا باسم البروتينات الدهنية "الجيدة" لأن ارتفاع تركيزها يرتبط بانخفاض معدلات تطور تصلب الشرايين أو تراجعه.

بالنسبة للمشاركين الشباب الأصحاء في الأبحاث، بوزن 70  كجم تقريبًا (154  رطلاً)، تمثل هذه البيانات متوسطات عبر الأفراد الذين تمت دراستهم، وتمثل النسب المئوية  النسبة المئوية للوزن الجاف:

^{[ 12 ] [ 13 ]} ومع ذلك، فإن هذه البيانات ليست بالضرورة موثوقة لأي فرد أو لعموم السكان السريريين.

من الممكن أيضاً تصنيف البروتينات الدهنية إلى "ألفا" و"بيتا"، وفقاً لتصنيف البروتينات في الرحلان الكهربائي لبروتينات المصل . ويُستخدم هذا المصطلح أحياناً في وصف اضطرابات الدهون مثل نقص بروتين بيتا الدهني في الدم .

يمكن تقسيم البروتينات الدهنية، مثل البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL) والبروتين الدهني عالي الكثافة (HDL)، إلى أنواع فرعية يتم عزلها عبر طرق متنوعة. ^{[ 14 ] [ 15 ]} ويتم هذا التقسيم إما حسب الكثافة أو حسب محتوى البروتين/البروتينات التي تحملها. ^{[ 14 ]} وبينما لا يزال البحث جارياً، يكتشف الباحثون أن الأنواع الفرعية المختلفة تحتوي على بروتينات دهنية وبروتينات ومحتوى دهني مختلف بين الأنواع، ولكل منها أدوار فسيولوجية مختلفة. ^{[ 14 ]} فعلى سبيل المثال، ضمن النوع الفرعي من البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL)، يشارك عدد كبير من البروتينات في استقلاب الدهون بشكل عام. ^{[ 14 ]} ومع ذلك، يجري توضيح أن الأنواع الفرعية من البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL) تحتوي أيضًا على بروتينات تشارك في الوظائف التالية: التوازن الداخلي ، الفيبرينوجين ، سلسلة التخثر ، الاستجابات الالتهابية والمناعية، بما في ذلك نظام المتممة ، مثبطات التحلل البروتيني ، بروتينات استجابة الطور الحاد ، وبروتين ربط الليبوبوليسكاريد (LPS) ، استقلاب الهيم والحديد، تنظيم الصفائح الدموية ، ربط الفيتامينات والنقل العام. ^{[ 14 ]}