Anales de la RANM

67 A N A L E S R A N M R E V I S T A F U N D A D A E N 1 8 7 9 ESFINGOLÍPIDOS SENCILLOS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA Félix M. Goñi Urcelay Año 2018 · número 135 (01) · páginas 65 a 71 do de lípidos zwitteriónicos y cholesterol) genera una liberación de contenidos liposomales más rá- pida que las neutras, y por lo tanto esa interacción induce una permeabilización más rápida. Además, experimentos de 31 P-NMR y de dispersión de rayos X demostraron la capacidad de la esfingosina para facilitar la formación de intermediarios de fases no-lamelares (cúbicas) en membranas cargadas negativamente. En resumen, la esfingosina parece inducir la permeabilización a través de un mecanis- mo que difiere según la carga eléctrica neta de los lípidos que la acompañan en la membrana, y que es más eficiente si dicha carga es negativa. La enfermedad de Niemann-Pick tipo C1 está causada por un almacenamiento aberrante de esfin- gosina en lisosomas y endosomas tardíos, con una homeostasis alterada de los niveles de calcio (25). Estas membranas tienen una cantidad alta de lípi- dos cargados negativamente, especialmente fosfati- dilinositol-3,5-bisfosfato y ácido lisobisfosfatídico (26). Los datos de Jiménez-Rojo y cols. (24) apor- tan un posible mecanismo patogénico para la des- regulación del calcio inducida por esfingosina en esta enfermedad. Las ceramidas como señalizadores metabólicos Estructuralmente, las ceramidas (Cer) están compues- tas por una cadena de ácido graso, de longitud, insa- turación e hidroxilación variable, unida mediante un enlace amida al grupo amino en C2 de la esfingosina. La cadena acílica de la Cer puede variar desde 2 a 28 carbonos, pero las más habituales en mamíferos están entre C16 y C24. Estos ácidos grasos son normalmente saturados o monoinsaturados, y en ocasiones pueden contener un grupo hidroxilo en la posición C2 (ácido graso α-hidroxi) o en el carbono terminal (ω-hidroxi). La modulación del metabolismo de esfingolípidos es una estrategia prometedora para la terapia contra el cáncer, entre otras enfermedades (46, 47). En ocasio- nes estas terapias incluyen ceramidas de cadena cor- ta tales como Cer C6 (48), ya que son más solubles en entornos acuosos e incluso la Cer C2 está siendo estu- diada por ese motivo (49). Estudios más recientes su- gieren que Cer y otros esfingolípidos también pueden tener un papel en los procesos de mitosis celular (50) y en el glaucoma (51). Por tanto, puede considerarse a los esfingolípidos (especialmente Cer) y sus compues- tos derivados como una familia de reguladores de efec- tos metabólicos complejos y aún insuficientemente es- tudiados. Las ceramidas han atraído mucha atención por su pa- pel biológicamente activo anteriormente citado, que incluye procesos tan diversos como apoptosis, parada del ciclo celular, senescencia, diferenciación, media- ción de la respuesta inmune y detención del crecimien- to (52-54). De hecho, se conoce desde hace décadas su papel como mediadores del metabolismo de esfingolí- pidos, además de ser componentes minoritarios de las membranas. Sin embargo, sus potentes efectos en la se- ñalización celular se descubrieron en los años 80 (5- 7,55). Además, los niveles de Cer en los mamíferos son bajos y están confinados mayoritariamente a las mem- branas ya que las ceramidas tienen un elevado carác- ter hidrofóbico que las hace insolubles, y ello explica su abundancia en el stratum corneum , la barrera que impide la evaporación del agua a través de la piel (56). Ceramidas: propiedades biofísicas Resultados obtenidos por varios laboratorios sugie- ren que algunos de los efectos biológicos de Cer están mediados por sus peculiares propiedades biofísicas, aunque esto aún no ha sido confirmado totalmente. De hecho, en los últimos 15 años, los estudios en sis- temas modelo han facilitado muchos datos en lo re- ferente al comportamiento de Cer en membranas, es- pecialmente para Cer de cadena larga y saturada. En- tre otros efectos, cantidades muy bajas de Cer (2-3% molar) son suficientes para generar la segregación la- teral de una fase gel enriquecida en Cer, en presen- cia de un amplio exceso de fosfolípidos de membrana (57), mientras que concentraciones de Cer superio- res al 33% molar causan inestabilidad en las vesículas, que no llegan a formarse (58). Para mantener a la Cer lejos del contacto con el agua en la interfase membra- nal, las moléculas de Cer tienden a ocupar los espa- cios de la región de cadenas acílicas, lo que aumenta el empaquetamiento intermolecular y reduce la mo- vilidad molecular. La separación de Cer en dominios fue descrita prime- ro por Huang y cols. (29), que estudiaron la estructu- ra de bicapas compuestas por [U- 2 H]DPPC y cerami- da de cerebro bovino utilizando la espectroscopia 2 H- NMR. Estos autores observaron que la adición de Cer inducía separación de fase lateral de las bicapas en regiones gel y líquido-cristalinas (fluidas), con la Cer situada preferentemente en la fase gel. Otros estudios de 2 H-NMR llevados a cabo por Leung y cols. (59), combinados con datos calorimétricos, aportaron una descripción completa de la miscibilidad e inmiscibili- dad de las mezclas esfingomielina/ceramida a lo largo de un amplio rango de temperaturas y composiciones. El uso de un fosfolípido asociado a pireno, una sonda fluorescente que es sensible a la movilidad lateral y a la concentración local de fluoróforo en la membrana, permitió a Holopainen y cols. (28) detectar microdo- minios enriquecidos en Cer en membranas de fosfa- tidilcolina fluidas (Tabla 1). La formación de domi- nios mediada por Cer también fue descrita por una combinación de calorimetría diferencial de barrido y espectroscopia infrarroja, utilizando ceramidas natu- rales (de cerebro y huevo) y algunos lípidos sintéticos (32). La calorimetría se utilizó para detectar las tran- siciones gel-fluido. Los dominios, cuando se forman, se ‘funden’ a su respectiva temperatura de transición gel-fluido (T m ), por lo que se pueden detectar fácil- mente. Chiantia y cols. (60) utilizaron una combina- ción de microscopía de fuerza atómica, espectrosco- pia de correlación de fluorescencia y fluorescencia confocal para observar dominios de tipo gel enrique- cidos en ceramida en bicapas soportadas de esfingo- mielina/DOPC/colesterol/ceramida en estado líqui- do-ordenado. Estudios de monocapas han revelado CERAMIDAS