Lipidtropfen

Der hydrophobe Kern aus neutralen Lipiden eines Lipidtropfen ist von einem Monolayer aus Phospholipiden umgeben, in den verschiedene Proteine eingelagert sind. Zu den typischen Lipidtropfen-assoziierten Proteinen gehören unter anderem die Proteine der PAT-Familie:

• Perilipin (Perilipin-1)
• Adipophilin (Perilipin-2)
• TIP47 - tail interacting protein of 47 kD (Perilipin-3)

Bislang (2020) ist die Herkunft und der Mechanismus zur Entstehung von Lipidtropfen weitgehend ungeklärt. Ort der Entstehung ist das Endoplasmatische Retikulum (ER), dabei werden jedoch unterschiedliche Hypothesen zur Entstehung diskutiert.

Die am meisten vertretene Hypothese geht von der Akkumulation von Lipidestern (Triglyzeriden) und Cholesterolestern zwischen den beiden ER-Monolayern aus. Durch die Lipideinlagerungen dehnt sich das ER an dieser Stelle soweit aus, dass beim Erreichen einer kritischen Masse die Lipideinlagerungen als Lipidtropfen vom ER abgeschnürt werden. Bei diesem Vorgang wird die Oberfläche der Lipidesterausbuchtungen vom zytoplasmatischen Phospholipidmonolayer des ER umgeben. Mit dieser Hypothese kann auf elegante Weise der Ursprung des Lipidtropfenmonolayers erklärt werden.

Eine weitere Annahme geht davon aus, dass Lipidtropfen nicht durch Wachstum oder Fusion entstehen, sondern möglicherweise de novo gebildet werden. Mit Hilfe fluoreszenzmarkierter Lipoproteine und freier Fettsäuren konnte gezeigt werden, dass diese Bestandteile im Endoplasmatischen Retikulum (ER) oder am ER angereichert werden und dies mit einer raschen Lipidtropfenbildung einhergeht.

Die Hypothese der Lipidtropfenbildung durch Knospung geht davon aus, dass sich Lipid zwischen den beiden ER-Membranen an den Spitzen des ER anreichert, wobei der Phospholipidmonolayer des entstehenden Lipidtropfens gleichermaßen aus der zytoplasmatischen und der luminalen Membran des ER gebildet wird.

Eine weitere Hypothese geht von der Lipidtropfenbildung an speziellen "eiförmigen" Einbuchtungen der zytoplasmatischen ER-Membran aus. An diesen Stellen umhüllt die ER-Membran den sich formenden Lipidtropfen. Das Protein Adipophilin konnte an genau diesen Stellen der ER-Membran in hoher Dichte lokalisiert werden. Adipophilin wird die Eigenschaft zugeschrieben, freie Fettsäuren und Cholesterin zu binden und zu transportieren. Nach dieser Hypothese fungiert Adipophilin als Transportshuttle für Lipide vom ER zu den Lipidtropfen. Diese Hypothese geht von der Lipidtropfenbildung am ER und nicht im ER aus.

Die früher angenommene Funktion von Lipidtropfen als passive zelluläre Lipiddepots wurde in den letzten Jahren grundlegend revidiert. Sie dienen nach neuerer Ansicht nicht mehr als reine Lipidspeicher, sondern sind multifunktionelle Organellen. Lipidtropfen sind u.a. in folgende Prozesse involviert:

• Membranbiosynthese
• Cholesterinstoffwechsel
• Lipidtransport
• zellulärer Energiehaushalt
• Signaltransduktion
• intrazellulärer Vesikeltransport

Zusätzlich wird Lipidtropfen eine zentrale Rolle bei der Entstehung verschiedener Erkrankungen zugeschrieben. Hierzu gehören u.a.:

• Atherosklerose
• Diabetes mellitus
• Krebs
• Alzheimer-Krankheit

Die in den Lipidtropfen gespeicherten Lipide übernehmen zudem spezielle Aufgaben in verschiedenen Zelltypen. Zum Beispiel fungieren Lipidtropfen als Zwischenspeicher für Fettsäuren, die in Hepatozyten als Triglyceride in VLDL (very low density lipoprotein) eingebaut werden. Sie dienen aber auch als Substrat für die Steroidhormonsynthese in den Nebennierenrindenzellen.