LIPOIDI

LIPOIDI (XXI, p. 234)

Denominazione molto usata in passato per indicare varî gruppi di sostanze, chimicamente differenti fra loro e dai grassi propriamente detti, ma somiglianti a questi per la insolubilità in acqua e solubilità nei solventi organici e nei grassi stessi, e perché generalmente contengono, come i grassi, radicali di acidi alifatici superiori. Talvolta a questo termine è stata data un'estensione maggiore, includendovi i grassi e le cere: ma in questo senso più generale si preferisce oggi il vocabolo lipidi, raccomandato dalla Commissione internazionale per la nomenclatura biochimica. Questa ha anche consigliato di abbandonare il termine lipoidi e indicare invece i singoli gruppi di lipoidi con le loro denominazioni specifiche di fosfolipidi, glicolipidi e sterolipidi, che hanno un significato più definito.

Classificazione e struttura. - Fosfolipidi (o Fosfatidi). - Contengono, oltre a carbonio, idrogeno e ossigeno, anche fosforo e, quasi sempre, azoto. L'esistenza di taluni fosfolipidi, descritti in passato come entità chimiche definite, è oggi messa in dubbio, mentre parecchi nuovi fosfolipidi sono stati caratterizzati con sicurezza. Fra essi, alcuni che presentano una struttura differente da quella attribuita ai fosfolipidi tipici, potrebbero essere designati come fosfolipidi atipici. Inoltre dai tessuti animali e vegetali sono state anche isolate piccole quantità di composti che sono da ritenersi come prodotti di scissione o sintesi incompleta dei fosfolipidi tipici e che si possono indicare come fosfolipidi derivati.

Dei fosfolipidi tipici la maggior parte risulta dalla combinazione, con legami di estere, di una sostanza azotata, dell'acido fosforico, della glicerina e di due acidi grassi, uno dei quali è generalmente insaturo. Il componente azotato è la colina nelle lecitine, l'etanolamina (o colamina) nelle cefaline, e la serina (acido α-amino-β-idrossipropionico) nelle fosfatidilserine. Queste ultime, isolate nel cervello da J. Folch (1941), sono anche presenti in molti altri organi (C. Artom, 1945). Anche le sfingomieline contengono colina e acido fosforico, ma, a differenza degli altri fosfolipidi, contengono, invece di glicerina, un alcool aminato monovalente con 18 atomi di carbonio, la sfingosina: questa è unita, per mezzo di un legame amidico, ad un radicale di acido grasso.

Fosfolipidi atipici sono: gli acetalfosfatidi (R. Feulgen, 1928-39) che hanno una costituzione simile alle cefaline, salvo che, in luogo dei due radicali di acidi grassi, contengono un'aldeide superiore, unita al residuo della glicerina per un legame acetalico; e gli inositolfosfatidi (J. Folch, 1941; D. W. Woolley, 1942), caratterizzati dalla presenza di un alcool ciclico esavalente, l'inositolo, e che inoltre contengono acido fosforico, acidi grassi, etanolamina, acido tartarico e un glucide. Anche parecchi fosfolipidi batterici hanno una costituzione diversa dai fosfolipidi tipici e spesso contengono radicali glucidici.

Tra i fosfolipidi derivati meritano menzione i lisofosfatidi che risultano dalla eliminazione di uno dei due radicali di acidi grassi nella molecola delle lecitine e cefaline. Questo particolare tipo di scissione si svolge ad opera di un enzima, presente nel veleno di alcuni serpenti (C. Delezenne e E. Fourneau, 1914) e imenotteri (S. Belfanti, 1928); e poiché i lisofosfatidi prodotti dalle lecitine sono fortemente tossici ed emolitici, è probabile che con questo meccanismo si spieghi, almeno in parte, l'azione caratteristica di questi veleni. Gli acidi fosfatidici sono invece lecitine o cefaline senza la base azotata, e, pertanto, contengono fosforo ma non azoto. Sono stati isolati originariamente da vegetali (A. C. Chibnall e H. J. Channon, 1928), ma recentemente anche dagli estratti di cuore di mammifero, usati come antigene nella reazione di Wasserman (M. C. Pangborn, 1942).

Glicolipidi (o galattolipidi). - Contengono carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto, e, per idrolisi, dànno acidi grassi, uno o più componenti azotati e glucidi semplici. Specialmente abbondanti nel sistema nervoso, sono stati peraltro recentemente dimostrati in numerosi altri tessuti animali. Nei cerebrosidi il componente azotato è, come nelle sfingomieline, la sfingosina, che è unita, per mezzo di un legame glicosidico, al galattosio, e, per un legame amidico, ad un acido grasso, generalmente con 24 atomi di carbonio. Una nuova categoria di glicolipidi è stata isolata nel 1942 da E. Klenk che ha suggerito per essi il nome di gangliosidi: oltre a sfingosina, galattosio e acidi grassi, contengono anche un acido azotato a 10 atomi di carbonio, l'acido neuraminico. Solfoglicolipidi sono probabilmente cerebrosidi esterificati con acido solforico (G. Blix, 1933). Si possono considerare come glicolipidi derivanti i seguenti composti che risultano dalla scissione parziale dei cerebrosidi: psicosina (sfingosina + galattosio) e ceramidi (sfingosina + acido grasso). Queste ultime potrebbero anche derivare dalle sfingomieline e rappresentano quindi un termine di passaggio fra sfingomieline e glicolipidi (S. J. Thannhauser, 1943).

Sterolipidi (o steroli). - Sono alcoli derivati dallo sterano. Contengono soltanto carbonio, idrogeno e ossigeno, e sono presenti in tutti i tessuti vegetali e animali (ma non nei batterî), in parte liberi e in parte esterificati con un acido grasso superiore. Lo sterano che ne costituisce il nucleo fondamentale, risulta dalla condensazione di tre anelli con 6 atomi di carbonio e uno con 5 atomi, ed è anche presente in molti altri composti naturali largamente diffusi. Fra questi steroidi, taluni sono di grande interesse medico e biologico, come gli acidi biliari, gli ormoni elaborati dalla corteccia surrenale e dalle ghiandole sessuali (maschili e femminili), le vitamine antirachitiche e i glicosidi della digitale e dello strofanto (che, essendo potenti cardiocinetici, sono usati nella terapia delle malattie di cuore). Negli sterolipidi propriamente detti al nucleo dello sterano sono attaccati, in posizioni caratteristiche, due gruppi metilici e una catena laterale ad 8-10 atomi di carbonio, i varî sterolipidi differendo per la lunghezza di questa catena e per la presenza, nella catena e nel nucleo, di legami insaturi in numero e posizioni diverse. Lo sterolipide quantitativamente più importante nel regno animale è il colesterolo che è presente in tutte le cellule (più abbondante nel cervello) e liquidi biologici (specialmente bile: la maggior parte dei calcoli biliari è costituita da colesterolo). Fra gli altri sterolipidi presenti negli animali, in quantità molto più piccola, può essere citato il 7-deidrocolesterolo che, per azione dei raggi ultravioletti, si trasforma in una delle vitamine antirachitiche (D₃): ciò che spiega l'effetto benefico dei raggi solari nel rachitismo. Uno sterolipide presente nei miceti, l'ergosterolo, è usato largamente per la preparazione commerciale di vitamina antirachitica, in quanto, irradiato con luce ultravioletta, si trasforma nella vitamina D₂.

Metabolismo. - Nell'ultimo decennio le conoscenze intorno al metabolismo intermedio dei lipoidi hanno fatto progressi notevoli, grazie soprattutto all'uso di composti, contrassegnati con isotopi, e che pertanto possono essere seguiti durante le loro trasformazioni nell'organismo. Dopo le prime applicazioni di Artom e coll. (1937), l'isotopo radioattivo del fosforo (P³²) è stato usato frequentemente per studiare la formazione dei fosfolipidi nei tessuti: ma risultati anche molto interessanti sono stati ottenuti con gli isotopi stabili dell'azoto (Ni¹⁵) e dell'idrogeno (H²) per quanto riguarda l'utilizzazione del componente azotato dei fosfolipidi e il metabolismo del colesterolo. È stato così definitivamente assodato che anche il nucleo complicato degli sterolipidi è sintetizzato nell'organismo a partire da compost- organici molto semplici, come l'acido acetico, e che inoltre il colesterolo è realmente, come si era sospettato da tempo, la sostanza madre degli acidi biliari e degli ormoni sessuali. La sintesi dei fosfolipidi a partire dal fosfato inorganico avviene probabilmente in tutti i tessuti, ma gli organi di gran lunga più attivi sono la mucosa intestinale e il fegato: in quest'ultimo si originano anche i fosfolipidi del plasma sanguigno. La formazione dei fosfolipidi è considerevolmente stimolata dalla somministrazione di colina (I. L. Chaikoff e coll., 1939), e soprattutto di grassi e colina (Artom e coll., 1946-47): e poiché la colina è un componente essenziale delle lecitine, questi dati suggeriscono una interpretazione logica della cosiddetta azione lipotropa della colina (C. H. Best, 1944; v. colina, in questa App.). Se si ammette che le lecitine siano necessarie per il trasporto in circolo e l'elaborazione degli acidi grassi, si può pensare che, quando, per la deficienza di colina, la formazione delle lecitine è rallentata, anche il metabolismo e la mobilizzazione dei grassi dal fegato risultano ostacolati. Questi concetti sono stati applicati con successo alla terapia di talune malattie del fegato (specialmente cirrosi epatica).

Significato biologico e funzionale. - A differenza dei grassi che rappresentano essenzialmente un materiale di riserva energetica per l'organismo, i lipoidi sono presenti nei tessuti e liquidi biologici in intima associazione fra loro e con le proteine. Appare sempre più verosimile che da queste associazioni dipendano le caratteristiche strutturali e i processi fisicochimici elementari del protoplasma, compresa la permeabilità della membrana cellulare. Le analisi recenti hanno dimostrato la presenza di complessi lipoido-proteici in numerose formazioni protoplasmatiche, nei plastidî vegetali e nei batterî: incerta è la loro presenza solo nel nucleo e nei virus. Oltre a questo significato generale di costituenti fondamentali della materia vivente, funzioni specializzate sono certamente esercitate dai singoli lipoidi o dalle loro mescolanze. I dati recenti sui rapporti fra metabolismo dei grassi e metabolismo dei fosfolipidi nel fegato e nella mucosa intestinale (vedi sopra), sembrano favorire il concetto che i fosfolipidi di questi tessuti, più specialmente le lecitine, rappresentino composti intermedî per l'assorbimento e il trasporto in circolo degli acidi grassi. D'altra parte è molto suggestiva la recentissima constatazione (A. L. Lehninger, 1948), secondo cui il sistema enzimatico per l'ossidazione degli acidi grassi nel fegato è localizzato esclusivamente nei mitocondri: formazioni che alla loro volta risultano da complessi lipoido-proteici con un alto contenuto di fosfolipidi. Speciale importanza per la coagulazione del sangue hanno le cefaline che sono costituenti indispensabili del "fattore tromboplastico" (E. Chargaff e collab., 1940-42). Infine, l'importanza di un estere della colina, l'acetilcolina, per la trasmissione dell'impulso nervoso appare sempre più fondamentale. E poiché la colina è un costituente delle lecitine e delle sfingomieline che sono specialmente abbondanti nel tessuto nervoso, è possibile che questi fosfolipidi rappresentino anche una riserva di colina, immediatamente utilizzabile per la sintesi di acetilcolina. Sono state menzionate le constatazioni recenti, che dimostrano che il colesterolo è la sostanza madre di parecchi composti di grande importanza funzionale; invece nessun argomento diretto esiste in favore della ipotesi che dagli sterolipidi si possano formare nell'organismo sostanze ad azione cancerigena; e ciò quantunque parecchi idrocarburi, che determinano l'insorgenza di tumori negli animali da esperimento, abbiano una certa somiglianza di struttura con gli sterolipidi.

Bibl.: Per la bibliografia recente si consultino specialmente la monografia di W. R. Bloor, Biochemistry of the Fatty Acids, New York 1943; e: Fat Metabolism, The Chemistry of the Lipids, The Chemistry of the Steroids, The Chemistry and Metabolism of Phosphorus, The Use of Isotopes in Biochemical Research, Choline, in Annual Review of Biochemistry, VIII-XVI, 1939-47.