
Los plasmalógenos son una clase de glicerofosfolípidos con un grupo plasmenilo unido a un lípido en la posición sn-1 de la cadena principal de glicerol. Los plasmalógenos se encuentran en múltiples dominios de la vida, incluyendo mamíferos , invertebrados , protozoos y bacterias anaerobias . Se encuentran comúnmente en las membranas celulares de los sistemas nervioso , inmunitario y cardiovascular . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] En humanos, se estudian niveles bajos de plasmalógenos en relación con algunas enfermedades. Los plasmalógenos también se asocian con adaptaciones a ambientes extremos en organismos no humanos.
Estructura
Los glicerofosfolípidos de relevancia bioquímica se dividen en tres subclases según la sustitución presente en la posición sn-1 del esqueleto de glicerol : acilo , alquilo y alquenilo . [ 4 ] De estos, la porción alquilo y alquenilo en cada caso forman un enlace éter , lo que da lugar a dos tipos de fosfolípidos éter , plasmanilo (porción alquilo en sn-1) y plasmenilo (porción alquenilo con enlace éter vinílico en sn-1). Los plasmalógenos son plasmenilos con un lípido unido por éster (grupo acilo) en la posición sn-2 del esqueleto de glicerol, [ 5 ] [ 6 ] designados químicamente como 1-O(1Z-alquenil)-2-acil-glicerofosfolípidos. [ 7 ] El lípido unido al éter vinílico en sn-1 puede ser C16:0, C18:0 o C18:1 (saturado y monoinsaturado), [ 7 ] [ 5 ] y el lípido unido al grupo acilo en sn-2 puede ser C22:6 ω-3 (ácido docosahexaenoico) o C20:4 ω-6 ( ácido araquidónico ), (ambos son ácidos poliinsaturados). [ 8 ] Los plasmalógenos se clasifican según su grupo de cabeza, principalmente como plasmalógenos PC (plasmenilcolinas) y plasmalógenos PE (plasmeniletanolaminas). [ 9 ] [ 10 ] Los plasmalógenos no deben confundirse con los plasmanilos.
Funciones
Los plasmalógenos se encuentran en numerosos tejidos humanos, con una concentración particularmente elevada en los sistemas nervioso, inmunitario y cardiovascular. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] En el tejido cardíaco humano, casi el 30-40% de los glicerofosfolípidos de colina son plasmalógenos. El 32% de los glicerofosfolípidos en el corazón humano adulto, el 20% en el cerebro y hasta el 70% de los glicerofosfolípidos de etanolamina de la vaina de mielina son plasmalógenos. [ 11 ]
Aunque las funciones de los plasmalógenos aún no se han dilucidado por completo, se ha demostrado que pueden proteger a las células de mamíferos contra los efectos dañinos de las especies reactivas de oxígeno . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Además, se les ha implicado como moléculas de señalización y moduladores de la dinámica de la membrana.
Historia
Los plasmalógenos fueron descritos por primera vez por Feulgen y Voit en 1924, basándose en estudios de cortes de tejido. [ 1 ] Estos trataron dichos cortes con ácido o cloruro mercúrico como parte de un método para teñir el núcleo. Esto provocó la ruptura del enlace vinil-éter del plasmalógeno, generando aldehídos . A su vez, estos últimos reaccionaron con una tinción de fucsina - ácido sulfuroso utilizada en este método de tinción nuclear, dando lugar a compuestos coloreados en el citoplasma celular. Los plasmalógenos recibieron este nombre debido a la presencia de estos compuestos coloreados en el plasma, es decir, en el interior de la célula. [ 1 ]
Biosíntesis

La biosíntesis de plasmalógenos comienza con la asociación de las enzimas de la matriz peroxisomal glicerona-fosfato O-aciltransferasa (GNPAT) y alquilglicerona-fosfato sintasa (AGPS) en el lado luminal de la membrana peroxisomal. [ 12 ] Estas dos enzimas pueden interactuar entre sí para aumentar la eficiencia. Por lo tanto, los fibroblastos sin actividad de AGPS tienen un nivel y una actividad de GNPAT reducidos. [ 13 ] [ 14 ]
El primer paso de la biosíntesis es catalizado por GNPAT. Esta enzima acila el dihidroxiacetona fosfato en la posición sn-1. A esto le sigue el intercambio del grupo acilo por un grupo alquilo por AGPS. [ 15 ] El 1-alquil-DHAPdihidroxiacetona fosfato se reduce luego a 1-O-alquil-2-hidroxi-sn-glicerofosfato (GPA) por una acil/alquil-dihidroxiacetona fosfato reductasa ubicada tanto en las membranas peroxisomales como en el retículo endoplasmático . [ 16 ] Todas las demás modificaciones ocurren en el retículo endoplasmático. Allí se coloca un grupo acilo en la posición sn-2 por una alquil/acil GPA aciltransferasa y el grupo fosfato es eliminado por una fosfatasa de ácido fosfatídico para formar 1-O-alquil-2-acil-sn-glicerol.
Mediante la acción de la CDP-etanolamina, una fosfotransferasa forma 1-O-alquil-2-acil-sn-GPEtn. Tras la deshidrogenación en las posiciones 1 y 2 del grupo alquilo por un sistema de transporte de electrones y la plasmaniletanolamina desaturasa, se forma finalmente el enlace vinil éter de los plasmalógenos. La proteína correspondiente a la plasmaniletanolamina desaturasa ha sido identificada y se denomina CarF en bacterias y PEDS1 (TMEM189) en humanos (y animales). [ 17 ] [ 18 ]
La plasmenilcolina se forma a partir de 1-O-alquil-2-acil-sn-glicerol por acción de la colina fosfotransferasa . Dado que no existe plasmenilcolina desaturasa, los plasmalógenos de colina solo pueden formarse tras la hidrólisis de los plasmalógenos de etanolamina a 1-O-(1Z-alquenil)-2-acil-sn-glicerol, que puede ser modificado por la colina fosfotransferasa y la CDP colina. [ 19 ] [ 20 ]
Patología
Los trastornos de la biogénesis de los peroxisomas son trastornos autosómicos recesivos que a menudo se caracterizan por una alteración en la biosíntesis de plasmalógenos. En estos casos, la enzima peroxisomal GNPAT, necesaria para los pasos iniciales de la biosíntesis de plasmalógenos, se localiza incorrectamente en el citoplasma, donde permanece inactiva. Además, las mutaciones genéticas en los genes GNPAT o AGPS pueden provocar deficiencias de plasmalógenos, lo que conduce al desarrollo de condrodisplasia punctata rizomélica (RCDP) tipo 2 o 3, respectivamente. [ 21 ] En estos casos, ambas copias del gen GNPAT o AGPS deben estar mutadas para que se manifieste la enfermedad. A diferencia de los trastornos de la biogénesis de los peroxisomas, otros aspectos del ensamblaje de los peroxisomas en pacientes con RCDP2 y RCDP3 son normales, al igual que su capacidad para metabolizar ácidos grasos de cadena muy larga. Las personas con deficiencias graves de plasmalógenos suelen presentar un desarrollo neurológico anormal, malformaciones esqueléticas, dificultad respiratoria y cataratas. [ 22 ]
Los déficits en los niveles de plasmalógenos contribuyen a la patología en el síndrome de Zellweger . [ 20 ]
Los ratones con deficiencia de plasmalógeno muestran alteraciones similares, como detención de la espermatogénesis , desarrollo de cataratas y defectos en la mielinización del sistema nervioso central . [ 2 ] [ 23 ]
Se ha demostrado que las cadenas alquílicas de plasmalógeno promueven o inhiben la muerte celular por ferroptosis , dependiendo de su grado de saturación. [ 24 ] [ 25 ]
Durante la inflamación
Durante la inflamación, la mieloperoxidasa derivada de los neutrófilos produce ácido hipocloroso , que provoca la cloración oxidativa de los plasmalógenos en la cadena sn-1 al reaccionar con el enlace vinil éter . [ 26 ] Varios investigadores están estudiando actualmente el impacto de los lípidos clorados en la patología.
Posibles vínculos con enfermedades
La falta de buenos métodos para analizar plasmalógeno ha creado dificultades para que los científicos evalúen cómo podría estar involucrado el plasmalógeno en enfermedades humanas distintas de RCDP y el espectro de Zellweger, en las que la participación es segura. [ 20 ] Hay cierta evidencia en humanos de que los plasmalógenos bajos están involucrados en la patología de la displasia broncopulmonar , que es una complicación importante del parto prematuro . [ 20 ] Un estudio mostró que los niveles de plasmalógeno están reducidos en personas con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) que fumaban en comparación con los no fumadores.
Existe cierta evidencia en humanos y animales de que hay niveles reducidos de plasmalógenos en el cerebro en trastornos neurodegenerativos , incluyendo la enfermedad de Alzheimer , la enfermedad de Parkinson , la enfermedad de Niemann-Pick tipo C , el síndrome de Down y la esclerosis múltiple ; no está claro si esto es causal o correlativo. [ 20 ] Un estudio con ratones concluyó que los plasmalógenos pueden eliminar los defectos sinápticos asociados al envejecimiento. [ 27 ]
Más recientemente, estudios poblacionales también han asociado niveles más bajos de plasmalógeno circulante con enfermedad cardiometabólica . [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] Estudios en animales también han demostrado niveles más bajos de plasmalógeno cardíaco en contextos de miocardiopatía dilatada [ 32 ] [ 33 ] e infarto de miocardio . [ 34 ]
Evolución
En las bacterias
Los plasmalógenos se encuentran en bacterias, pero existen dos vías biosintéticas distintas. Una es la vía de oxidación aeróbica de las mixobacterias, basada en la plasmaniletanolamina desaturasa (CarF), homóloga a la vía animal (y por lo tanto humana). [ 17 ] La otra es la vía de reducción anaeróbica de Clostridia , Megasphaera y Veillonella , que genera plasmalógeno directamente a partir de un éster. El hecho de que existan dos vías diferentes sugiere que los plasmalógenos han evolucionado dos veces en la historia de la vida. [ 35 ]
Entre los eucariotas
Los eucariotas heredaron una vía de oxidación aeróbica de las bacterias. Además de en los mamíferos, los plasmalógenos también se encuentran en invertebrados y organismos unicelulares agrupados vagamente como protozoos . [ 17 ]
Los plasmalógenos forman un componente principal en las membranas celulares de animales de aguas profundas como la medusa peine , aumentando la resistencia molecular a la alta presión. [ 36 ]
Entre los primates
En 2011 se informó que los glóbulos rojos de humanos y grandes simios ( chimpancés , gorilas y orangutanes ) presentan diferencias en su composición de plasmalógenos. Se observó que los niveles totales de plasmalógenos en los glóbulos rojos eran menores en humanos que en chimpancés o gorilas, pero mayores que en orangutanes. Los datos de expresión génica de todas estas especies llevaron a los autores a especular que otras células y tejidos humanos y de grandes simios difieren en sus niveles de plasmalógenos. Si bien se desconocen las consecuencias de estas posibles diferencias, las diferencias entre especies en los plasmalógenos tisulares podrían influir en las funciones de los órganos y en múltiples procesos biológicos. [ 3 ]
Véase también
Referencias
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Enlaces externos
- Plasmalógenos en los Encabezamientos de Materia Médica (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- Fosfolípidos