Липосомы.

Не менее распространённой моделью биологических мембран являются липосомы. Они известны уже около 20 лет с тех пор как впервые было обнаружено, что при механическом воздействии на дисперсии фосфолипидов образуются сферические пузырьки.

Рисунок 31 - Исследование плоской бислойной липидной мембраны (БЛМ)

Обычно размер липосом колеблется от нескольких десятков нано­метров для маленьких липосом (состоящих из одного двойного слоя, так называемых моноламеллярных или однослойных, рисунок 32) до несколь­ких сотен нанометров или даже микрометра для крупных мульптламел- лярных липосом (состоящих из многих двойных слоёв).

Липидные бислои многослойной липосомы разделены водной средой. Толщина липидных слоёв составляет, в зависимости от природы липидов, 6,5-7,5 нм, а расстояние между ними - 1,5-2 нм. Диаметр многослойных липосом колеблется в пределах от 60 нм до 400 нм и более.

Однослойные липосомы можно получить различными методами, например, из суспензии многослойных липосом, если обработать их ультразвуком. Диаметр однослойных липосом, полученных этим

методом, составляет 25-30 нм. Разработаны и другие методы получения однослойных липосом, в том числе диаметром до 400 нм и более.

Липосомы служат моделью для исследований различных свойств клеточных биомембран, поскольку они представляют собой в некотором роде прообраз клетки. Они позволяют изучать многие свойства природ­ных мембран, которые связаны в первую очередь с составом и состоянием фосфолипидной фазы. Биологические мембраны состоят из тех же фосфо­липидных слоёв, хотя и содержат в себе ещё и многочисленные белковые молекулы.

Рисунок 32 - Моноламеллярная липосома

Липосомы активно используют в медицине. Лекарственный препа­рат помещают внутрь липосомы и используют её как фосфолипидную микрокапсулу для доставки лекарства в определённые органы и ткани. Липосомы не токсичны (при правильном подборе липидов), полностью усваиваются организмом, способны преодолевать некоторые биологичес­кие барьеры.

Так, например, инсулин, заключённый в липосому, защищён от действия пищеварительных ферментов. В настоящее время выясняется возможность вводить этот препарат в липосомах перорально, что может избавить больных диабетом от необходимости систематических уколов.

В последние годы проводятся работы по разработке методов липосомальной терапии опухолей, ферментативной недостаточности, атеросклероза. Изучается возможность адресной доставки лекарствен­ного препарата, заключённого в липосомах, к больному органу или даже к больному участку (в частности, к пораженному участку сердца). Для этого к липосоме присоединяется белковая молекула-антитело к соответствующему мембранному антигену органа-мишени. Липосомы с током крови разносятся по всему организму и задерживаются, оказавшись около органа-мишени.

Контрольные вопросы и задания

1. Какое состояние конденсированного вещества называется жидкокристаллическим? Перечислите различные возможные жидкокристаллические структуры.

2. Как влияет наличие и число ненасыщенных С=С связей в углеводородных хвостах липидов на их температуру плавления?

3. Охарактеризуйте фазовый переход биомембраны из жидкокрис­таллического в гель-состояние.

4. В чем заключается адаптационное изменение химического соста­ва биомембран при продолжительном понижении температуры окружающей среды?

5. С чем связан первичный механизм криоповреждений (поврежде­ний при охлаждениях) биологических мембран?

6. Каким образом фазовый переход биомембраны из жидкокристал­лического в гель-состояние может обеспечивать терморецепцию клеток?

7.

8. В каких случаях добавление молекул холестерола увеличивает толщину мембраны, а в каких - нет?

9. Каким образом липидный состав влияет на кривизну биомем­браны?

10. Какие модификации молекул липидов катализируют фосфо­липазы?

11. Какое функциональное значение имеет асимметричное распре­деление фосфолипидов между цитозольной и экзоплазмати- ческой сторонами биомембраны?

12. Для чего используют модельные липидные мембраны?

13. Какие три типа модельных мембран нашли наиболее широкое применение?

14. Для чего используют мономолекулярные липидные слои?

15. Опишите метод Ленгмюра-Блоджетта получения мультислойных ориентированных мембран.

16. Опишите метод Мюллера получения плоской бислойной липидной мембраны?

17. Для чего используют плоские бислойные липидные мембраны?

18. В чём отличие моноламеллярных и мультиламеллярных липосом?

19. Для чего используют липосомы?