「脂质翻转（Lipid Flipping）」是指生物膜中脂质分子从一个层片（半边）移动到另一个层片的过程。这个过程也被称为“翻转”，或者叫做“膜间转位”，因为脂质分子的极性头基通过疏水的膜核心通行，通常速度较慢且在能量上不利。然而，对于适当的细胞膜功能和维持非常重要。一些被称为翻转酶、翻折酶和混合酶的蛋白质促进脂质翻转，维持双层膜之间脂质的不对称分布。
什么是极性头基？
“极性头基”指的是脂质分子的一部分。脂质分子通常由两个主要部分组成：极性（易溶于水）的头基和非极性（不易溶于水）的尾部。
极性头基是脂质与水环境相互作用的部分，因此脂质自然地形成双层结构。在这种结构中，极性头基与水接触，非极性尾部朝向内部，避免与水接触。这是生物膜的基本结构。
什么是脂质不对称分布？
“脂质不对称分布”是指在生物细胞膜中，脂质（脂质）分子在膜的两侧（构成膜的两个层片）上分布不均匀的状态。
细胞膜由磷脂双层组成，其内外层片具有不同的脂质组成。这使得细胞膜能够发挥特定的功能。例如，细胞内层片富含带有负电荷的脂质，因此能够吸引带有正电荷的蛋白质。
这种不对称性是由特定的蛋白质（翻转酶、翻折酶和混合酶）维持的。这些蛋白质促进脂质的“翻转”，帮助脂质在双层膜之间移动。
脂质翻转和EV的关系是什么？
细胞外囊泡（extracellular vesicles，EV）是细胞分泌的微小膜囊，在细胞间通信中起着重要作用。脂质的翻转参与了这些EV的形成和释放。
特别是在细胞凋亡（程序性细胞死亡）过程中，某些脂质（例如磷脂酰丝氨酸）从细胞膜的内侧翻转到外侧。这向周围信号其他细胞细胞正在死亡。其中一些脂质也出现在凋亡过程中形成的细胞外囊泡的表面。
此外，EV的生成和释放涉及到膜的曲率和细胞膜的不对称性。脂质的翻转维持细胞膜的脂质不对称分布，从而支持EV的形成。因此，脂质的翻转与EV的形成密切相关。
为什么不对称性很重要？
细胞膜的脂质不对称分布对以下重要的生物学功能起着支持作用：
- 膜的物理特性：脂质的不对称分布决定了细胞膜的物理特性（如流动性、张力、曲率等）。这些特性对于细胞膜的正常功能非常重要。
- 细胞信号传导：脂质的不对称分布在细胞内部和细胞间的信号传递中起着重要作用。例如，在细胞凋亡（程序性细胞死亡）过程中，磷脂酰丝氨酸等脂质从细胞膜的内侧翻转到外侧，成为向其他细胞传递细胞死亡信号的信号。
- 细胞形状和运动：脂质的不对称性对于维持细胞的形状和促进细胞运动非常重要。
- 物质运输和摄取：特定的营养物质和信号分子通过特定的脂质被细胞内摄取。脂质的不对称分布调节了这一过程。
出于这些原因，细胞膜脂质的非对称性对于维持生物学功能非常重要。
EV（外泌体）被释放时，磷脂酰丝氨酸的翻转一定会发生吗？
磷脂酰丝氨酸（PS）的翻转（从内侧翻转到外侧）在特定情况下，特别是在凋亡（程序性细胞死亡）过程中经常发生，但这并不意味着它发生在所有的细胞外泌体（EV）释放过程中。
EV的形成和释放在很大程度上取决于细胞类型、状态和周围环境。一些EV（特别是与凋亡相关的EV）通过磷脂酰丝氨酸在细胞膜外侧暴露而被标记。然而，许多其他类型的EV，特别是一种称为外泌体的EV，并不需要磷脂酰丝氨酸的暴露。
因此，磷脂酰丝氨酸的翻转通常与EV的释放相关，但并不是在所有的EV释放中都发生。
外泌体的释放与脂质翻转有关吗？
外泌体是从细胞内形成的一种特定类型的多囊体体（MVB）释放的细胞外泌体（EV）。MVB是从细胞内部结构称为内体形成的，其中包含形成外泌体的小囊泡。当MVB与细胞膜融合时，这些小囊泡作为外泌体释放到细胞外。
脂质翻转指的是特定脂质从细胞膜的一侧层翻转到另一侧层的现象。这导致脂质的非对称分布，影响细胞膜的物理特性和细胞信号传递等。
脂质翻转是否直接参与外泌体的释放尚未完全阐明。然而，脂质的非对称性可能通过调节细胞膜曲率来间接影响MVB与细胞膜的融合和外泌体的释放。此外，特定脂质翻转产生的信号可能调节外泌体的释放。
脂质翻转和外泌体释放涉及哪些信号？
脂质翻转和外泌体释放涉及的具体信号尚未完全阐明，但有一些可能性被提出。
- 磷脂酰丝氨酸（PS）的翻转：PS通常位于细胞膜的内侧层，但在特定情况下（例如凋亡或激活）会转移到外侧层。它可以作为“eat-me”信号，诱导外泌体的释放。
- 蛋白质介导的信号：特定的蛋白质（如翻转酶或翻晕酶）调节脂质的翻转，从而影响外泌体的生成和释放。
- 信号传递途径的激活：细胞应激、炎症、细胞活化等许多生物学刺激会激活细胞内的信号传递途径。这些信号可能通过调节脂质再分布（包括翻转）来促进外泌体的生成和释放。例如，Rho家族GTP酶、复合酶、Rab家族等特定分子调节外泌体的释放。
- 钙信号传导：钙离子调节细胞的许多过程，其水平变化可能调节脂质翻转和外泌体的释放。
- 由于这些信号影响细胞膜的物理性质、细胞的生理状态以及细胞内外环境，因此它们间接参与外泌体的释放。然而，这些过程的详细机制尚未完全理解，并且仍在进行研究。
