
El sulfátido, también conocido como 3-O-sulfogalactosilceramida , SM4 o galactocerebrósido sulfatado , es una clase de sulfolípidos , específicamente una clase de sulfoglicolípidos, que son glucolípidos que contienen un grupo sulfato . [ 1 ] El sulfátido se sintetiza principalmente en el retículo endoplasmático y termina en el aparato de Golgi, donde la ceramida se convierte en galactocerebrósido y posteriormente se sulfata para formar sulfátido. De todos los galactolípidos que se encuentran en la vaina de mielina , una quinta parte son sulfátidos. El sulfátido se encuentra principalmente en la capa extracelular de la membrana plasmática de mielina producida por los oligodendrocitos en el sistema nervioso central y en las células de Schwann en el sistema nervioso periférico . Sin embargo, el sulfátido también está presente en la capa extracelular de la membrana plasmática de muchas células en organismos eucariotas . [ 2 ]
Dado que el sulfátido es una molécula multifuncional, puede utilizarse en múltiples áreas biológicas. Además de ser un componente de membrana, el sulfátido interviene en el transporte de proteínas , la agregación y adhesión celular , la plasticidad neuronal , la memoria y las interacciones gliales-axones. El sulfátido también desempeña un papel en varios procesos y sistemas fisiológicos, como el sistema nervioso , el sistema inmunitario , la secreción de insulina , la coagulación sanguínea , las infecciones virales y bacterianas . Como resultado, el sulfátido se asocia con, puede unirse a, y/o está presente en tejidos renales , células/tejidos cancerosos , la superficie de glóbulos rojos y plaquetas , células CD1 ad en el sistema inmunitario, muchas células bacterianas , varios virus , mielina, neuronas y astrocitos .
Un metabolismo anormal o una alteración en la expresión de sulfátidos también se ha asociado con diversas patologías, incluidas neuropatologías como la leucodistrofia metacromática , la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson . Los sulfátidos también se asocian con la diabetes mellitus , la metástasis del cáncer y virus como el VIH-1 , el virus de la influenza A , la hepatitis C y el virus de la viruela . Además, la sobreexpresión de sulfátidos se ha relacionado con la epilepsia y las crisis audiogénicas, así como con otros estados patológicos del sistema nervioso .
Las investigaciones pasadas y en curso continúan dilucidando las múltiples funciones biológicas del sulfátido y sus numerosas implicaciones, así como la patología asociada a este compuesto. La mayoría de las investigaciones utilizan modelos de ratón , pero también se emplean sistemas de expresión heteróloga , como las células renales caninas Madin-Darby y las células COS-7 , entre otras . [ 2 ] [ 3 ]
Historia
El sulfátido fue el primer sulfoglicolípido aislado en el cerebro humano . Recibió este nombre en 1884 por Johann Ludwig Wilhelm Thudichum al publicar "Un tratado sobre la constitución química del cerebro". [ 1 ] Originalmente, en 1933, Blix informó por primera vez que el sulfátido contenía un ácido graso unido a amida y 4-esfingenina, y que se creía que el sulfato del sulfátido estaba unido a la posición C6 de la galactosa . [ 3 ] [ 4 ] Esto fue nuevamente respaldado en 1955 por Thannhauser y Schmidt; sin embargo, mediante cromatografía de gases , Tamio Yamakawa descubrió que el sulfato estaba en realidad unido a la posición C3 de la galactosa , no a la posición C6. [ 4 ] Así, en 1962, Yamakawa completó la estructura química corregida del sulfátido. [ 5 ]
Síntesis y degradación

La síntesis de sulfátido comienza con una reacción entre UDP-galactosa y ceramida 2-hidroxilada o no hidroxilada . Esta reacción es catalizada por la galactosiltransferasa (CGT), donde la galactosa se transfiere a la ceramida 2-hidroxilada o no hidroxilada, desde UDP-galactosa. [ 1 ] Esta reacción ocurre en la capa luminal del retículo endoplasmático , y su producto final es GalCer, o galactocerebrósido, que luego se transporta al aparato de Golgi . [ 1 ] [ 2 ] Aquí, GalCer reacciona con 3'-fosfoadenosina-5'-fosfosulfato ( PAPS ) para hacer sulfátido. Esta reacción es catalizada por la cerebrosido sulfotransferasa (CST). [ 1 ] CST es una proteína homodimérica que se encuentra en el aparato de Golgi . [ 1 ] Se ha demostrado que los modelos de ratones que carecen de CST, CGT o ambos son incapaces de producir sulfátido, lo que indica que CST y CGT son componentes necesarios de la síntesis de sulfátido. [ 2 ]
La degradación de sulfátidos ocurre en los lisosomas . Allí, la arilsulfatasa A hidroliza el grupo sulfato . [ 1 ] Sin embargo, para que esta reacción se lleve a cabo, debe estar presente una proteína activadora de esfingolípidos como la saposina B. [ 2 ] La saposina B extrae el sulfátido de la membrana, lo que lo hace accesible a la arilsulfatasa A. [ 1 ] La arilsulfatasa A puede entonces hidrolizar el grupo sulfato. La acumulación de sulfátidos puede causar leucodistrofia metacromática , una enfermedad de almacenamiento lisosomal , y puede deberse a un defecto en la arilsulfatasa A, lo que lleva a la incapacidad de degradar el sulfátido. [ 2 ] [ 3 ]
Funciones biológicas del sulfátido
El sulfátido participa en numerosos sistemas y funciones biológicas, incluyendo el sistema nervioso , el sistema inmunitario y la hemostasia / trombosis . También se ha demostrado que el sulfátido desempeña un papel secundario en los riñones .
Sistema nervioso

El sulfátido es un componente principal del sistema nervioso y se encuentra en altas concentraciones en la vaina de mielina tanto del sistema nervioso periférico como del sistema nervioso central . La mielina se compone típicamente de aproximadamente un 70-75% de lípidos , y el sulfátido constituye entre un 4% y un 7% de este 70-75%. [ 2 ] En ausencia de sulfátido, la vaina de mielina se sigue produciendo alrededor de los axones ; sin embargo, cuando falta sulfátido, los bucles laterales y parte de los nódulos de Ranvier se desorganizan, por lo que la vaina de mielina no funciona correctamente. [ 5 ] Por lo tanto, la falta de sulfátido puede provocar debilidad muscular, temblores y ataxia . [ 5 ]
Los niveles elevados de sulfátido también se asocian con la leucodistrofia metacromática , que conduce a la pérdida progresiva de mielina como resultado de la acumulación de sulfátido en las células de Schwann , oligodendrocitos , astrocitos , macrófagos y neuronas . [ 1 ] [ 2 ] Los niveles elevados de sulfátido también se han relacionado con la epilepsia y las crisis audiogénicas (crisis inducidas por el sonido), mientras que los niveles elevados de anticuerpos anti-sulfátido en el suero se han asociado con la esclerosis múltiple y la enfermedad de Parkinson . [ 2 ]
Vaina de mielina diferenciada
Como se indicó anteriormente, el sulfátido se encuentra predominantemente en los oligodendrocitos y las células de Schwann en el sistema nervioso . Cuando los oligodendrocitos se diferencian , el sulfátido es evidente por primera vez en los oligodendrocitos inmaduros. [ 1 ] Sin embargo, la investigación sugiere que el sulfátido tiene un papel más importante que el de ser simplemente un componente estructural de la membrana. [ 1 ] Esto se debe a que el sulfátido se regula positivamente , es decir, hay un aumento de sulfátido, antes de que la vaina de mielina se envuelva alrededor del axón , y los experimentos en ratones deficientes en cerebrosido sulfotransferasa (CST) han demostrado que el sulfátido actúa como un regulador negativo (inhibidor) de la diferenciación de oligodendrocitos . [ 1 ] En consecuencia, investigaciones posteriores han demostrado que cuando hay deficiencia de sulfátido, hay un aumento de dos a tres veces en la diferenciación de oligodendrocitos , evidencia que respalda que el sulfátido actúa como un regulador negativo o inhibidor de la diferenciación de oligodendrocitos . [ 1 ] La mielinización también parece ser estimulada por el sulfátido en las células de Schwann . Se cree que dicha estimulación ocurre a través de las siguientes interacciones. Primero, el sulfátido se une a la tenascina-R o la laminina en la matriz extracelular , que luego se une a moléculas de señalización como F3 e integrinas en la membrana glial . [ 1 ] Esto provoca la señalización a través de la quinasa c-src / fyn . Específicamente, la integrina α6β1 de la laminina forma un complejo con la quinasa fyn y la quinasa de adhesión focal que permite la señalización, lo que, a su vez, provoca el inicio de la mielinización . [ 1 ] La unión del sulfátido a la laminina también provoca la activación de la quinasa c-src / fyn y el inicio de la formación de la membrana basal. [ 1 ]
Sulfátido y proteína de mielina y linfocito
El sulfátido también se asocia con la proteína de mielina y linfocitos (MAL). Las investigaciones han demostrado que la MAL puede estar involucrada en el transporte vesicular de sulfátido y otras proteínas y lípidos de la mielina hacia la membrana mielinizante. [ 3 ] También se cree que la MAL forma microdominios de membrana (pequeñas regiones en la membrana con estructura y función distintas) en los que los lípidos , como el sulfátido, se estabilizan en balsas lipídicas , lo que permite la estabilización de las uniones gliales-axónicas. [ 1 ]
Uniones gliales-axónicas y señalización
También se ha demostrado que el sulfátido juega un papel en el mantenimiento de la mielina y la señalización glial-axón, lo que fue indicado por la investigación en ratones deficientes en cerebrosido sulfotransferasa (CST) de mayor edad. [ 3 ] Estos ratones tenían degeneración vacuolar , mielina no compactada y desmielinización moderada de la médula espinal . [ 1 ] [ 3 ] Esto ocurre porque la señalización glial-axón inadecuada y el contacto y la interrupción de las uniones glial-axón paranodales causan una colocación y mantenimiento inadecuados de los grupos de canales de sodio y potasio en los axones en los nodos de Ranvier . [ 3 ] Como resultado, el mantenimiento de los grupos de sodio Nav1.6 se ve afectado ya que hay una disminución en el número de grupos de canales de sodio en los nodos de Ranvier . [ 1 ] Además, los canales Kv1.2 se mueven de la posición paranodal a la posición yuxtaparanodal causando deterioro de estos canales; Esto también se asocia con la pérdida de neurofascina 155 y cúmulos de Caspr , que son componentes importantes de la unión glial-axón. [ 1 ]
El sulfátido también es importante para las uniones gliales-axónicas en el sistema nervioso periférico . En los nervios periféricos que son deficientes en cerebrosido sulfotransferasa (CST), los nódulos de Ranvier forman protrusiones axónicas agrandadas llenas de vesículas agrandadas , y los cúmulos de neurofascina 155 y Caspr están disminuidos o ausentes. [ 1 ] Para formar una unión paranodal, Caspr y contactina forman un complejo con neurofascina 155. [ 1 ] Se ha demostrado que el sulfátido puede estar involucrado en el reclutamiento y la formación de neurofascina 155 en balsas lipídicas ; los cúmulos de proteína neurofascina 155 luego traen Caspr y contactina a la membrana para formar el complejo, lo que permite la formación de uniones gliales-axónicas estables. [ 1 ] En consecuencia, el sulfátido desempeña un papel importante en el mantenimiento de las uniones glía-axón paranodales, lo que permite una interacción y señalización glía-axón adecuadas. [ 1 ] [ 3 ] También se ha demostrado que el sulfátido es un inhibidor del crecimiento axonal asociado a la mielina, y se han encontrado pequeñas cantidades de sulfátido en astrocitos y neuronas , lo que también indica su importancia en las uniones glía-axón. [ 3 ]
Expresión anormal de sulfátidos
La expresión anormal de sulfátido está relacionada con varios trastornos neurológicos . Como se mencionó anteriormente, uno de los principales trastornos neurológicos es la leucodistrofia metacromática , causada por niveles elevados de sulfátido, lo que conduce a la pérdida progresiva de mielina como resultado de la acumulación de sulfátido. [ 2 ] [ 3 ] Los altos niveles de sulfátido en la sustancia gris del cerebelo y en el lóbulo frontal superior se han asociado con la enfermedad de Parkinson . [ 2 ] Además, la acumulación de sulfátido en las neuronas causa convulsiones audiogénicas , que han demostrado ser letales en modelos de ratón . [ 2 ] Por otro lado, los niveles reducidos de sulfátido en la sustancia gris y blanca cerebral se han asociado con la enfermedad de Alzheimer . [ 2 ] [ 6 ]
Sistema inmunitario
Los diferentes tipos de células que presentan antígenos en sus superficies incluyen: [ 3 ]

Cada uno de estos diferentes tipos de células se expresa en moléculas del clúster de diferenciación 1 (CD1). [ 3 ] Hay 5 subtipos de moléculas CD1 que van de a a e. Los subtipos a a d son capaces de unirse al sulfátido. [ 2 ] Los subtipos CD1a , CD1b y CD1c presentan antígenos lipídicos a las células T , mientras que las células CD1d presentan lípidos , glucolípidos y lipoproteínas a las células T asesinas naturales . Los subtipos de células CD1 a a c inician las respuestas de las células T helper tipo 1 y tipo 2, y facilitan la carga de sulfátido en la superficie de las células. [ 3 ] Hay dos tipos de subtipos de células que interactúan con las células CD1d : células T asesinas naturales tipo 1 y células T asesinas naturales tipo 2. [ 2 ] Las células T asesinas naturales tipo 2 son capaces de reconocer tetrámeros de sulfátido/ CD1d y, como resultado, se activan por diferentes formas de sulfátido específicas de los tejidos. Las células T asesinas naturales de tipo 2 que reaccionan con el sulfátido ayudan a proteger contra las enfermedades autoinmunes y la isquemia-reperfusión. [ 3 ] Son capaces de brindar dicha protección porque las células T asesinas naturales de tipo 1 pueden ser reguladas por las células T asesinas naturales de tipo 2 que reaccionan con el sulfátido, alterando así el funcionamiento de las células dendríticas . [ 3 ]
El sulfátido también actúa como ligando de L-selectina y P-selectina , pero no como ligando de E-selectina. [ 3 ] Las selectinas son moléculas de adhesión que facilitan la captura de leucocitos circulantes . El sulfátido también se expresa en la superficie de muchos tipos de células y tejidos cancerosos. Por consiguiente, el sulfátido puede funcionar como ligando de P-selectina, lo que facilita la metástasis del cáncer . [ 3 ] Además, cuando la L-selectina y el sulfátido se unen, se observa una regulación positiva de la expresión del correceptor de quimiocinas ( CXCR4 ), específicamente en la superficie de los leucocitos . [ 3 ]
El sulfátido también puede funcionar como receptor de quimiocinas , que son pequeñas citocinas quimiostáticas , y proporcionan señales direccionales para el movimiento de los leucocitos . [ 3 ] Las quimiocinas están implicadas en: [ 3 ]
- Angiogénesis
- infección por VIH-1
- Metástasis tumoral
- Hematopoyesis
- Rechazo del injerto
- Desarrollo embrionario
El sulfátido también es capaz de unirse a proteínas depuradoras presentes en los macrófagos . Dicha unión facilita la capacidad del macrófago para captar células apoptóticas . [ 3 ]
La autoinmunidad también afecta los niveles de sulfátido. Cuando se produce una respuesta de anticuerpos aumentada contra los lípidos de la mielina , incluido el sulfátido en pacientes con esclerosis múltiple , el proceso de desmielinización aumenta significativamente. [ 7 ] Cuando el sulfátido y los gangliósidos están presentes, se activa la proliferación o producción de células T asesinas naturales que producen citocinas . Sin embargo, cuando se analiza la respuesta al sulfátido en ratones deficientes en CD1d , no se observa la misma respuesta, lo que indica que en la mielina, el sulfátido es un glucolípido que posee inmunodominancia . [ 7 ]
Localmente, la alteración de la mielina debido a la infiltración de células T y macrófagos da como resultado la fagocitosis de la mielina por la microglía o los macrófagos , lo que sugiere que las moléculas CD1 presentan lípidos de mielina a las células T en los sitios de inflamación. [ 7 ]
Hemostasia/trombosis
El sulfátido participa tanto en la coagulación sanguínea como en la anticoagulación. El sulfátido tiene actividad anticoagulante cuando se une al fibrinógeno , lo que impide que este se convierta en fibrina . El sulfátido también tiene un efecto inhibidor directo sobre la trombosis . [ 3 ] [ 8 ] Por otro lado, el sulfátido también ayuda a mejorar la coagulación sanguínea y la trombosis : primero, se cree que el sulfátido ayuda en la trombosis a través de su participación con el factor XII de la coagulación ; segundo, la unión del sulfátido a la anexina V acelera la coagulación; tercero, las interacciones entre el sulfátido y la P-selectina expresada en las plaquetas ayudan a asegurar la adhesión y agregación plaquetaria estable. [ 3 ] [ 8 ] Sin embargo, la mayoría de estas conclusiones se han obtenido utilizando formas exógenas de sulfátido. En consecuencia, es necesario realizar más investigaciones y experimentos con sulfátido endógeno para comprender completamente su papel en la coagulación y la trombosis . [ 8 ] El sulfátido también está presente en las lipoproteínas séricas , que se cree que están asociadas con la causa y el desarrollo de enfermedades cardiovasculares . [ 2 ]
Riñón
El sulfátido también se encuentra en el riñón . Aunque no es necesario para que los riñones mantengan su función y estructura, desempeña un papel activo en diferentes aspectos del riñón. [ 3 ] Por ejemplo, el sulfátido es un ligando de la L-selectina , un receptor que se encuentra en los riñones. Específicamente, la L-selectina es un receptor linfoide , y la unión entre la L-selectina y el sulfátido en el intersticio renal desempeña un papel importante en la permeación e infiltración de monocitos en el riñón. [ 3 ] [ 5 ] Además, el sulfátido también se encuentra en el epitelio glandular del estómago y en las membranas apicales de los túbulos renales distales donde se expresa la proteína de mielina y linfocitos (MAL). La MAL forma complejos con el sulfátido y otros glicoesfingolípidos , y se ha demostrado que estos complejos desempeñan un papel en la clasificación apical y la estabilización de áreas enriquecidas con esfingoglicolípidos. [ 1 ] [ 3 ]
Función en células y tejidos patológicos
Se ha demostrado que el sulfátido desempeña un papel o está asociado con varias enfermedades e infecciones. Esto incluye la diabetes mellitus , el cáncer y los tumores, la leucodistrofia metacromática , varias infecciones bacterianas y virus , incluidos el VIH-1 , la hepatitis C , el virus de la influenza A y el virus de la viruela .
Leucodistrofia metacromática

La leucodistrofia metacromática , también conocida como MLD, es un trastorno de almacenamiento lisosomal recesivo . Se cree que es causada por una deficiencia de arilsulfatasa A. [ 1 ] [ 9 ] La arilsulfatasa A es una sulfatasa lisosomal capaz de hidrolizar la 3-O-sulfogalactosilceramida y la 3-O-sulfogalactosilceramida. Tanto la 3-O-sulfogalactosilceramida como la 3-O-sulfogalactosilceramida se pueden encontrar principalmente en el sistema nervioso central , así como en el sistema nervioso periférico . [ 1 ] Cuando falta la enzima lisosomal o se producen mutaciones en el gen que codifica la saposina B, esto puede conducir a la acumulación de sulfátido lisosomal , lo que luego se desarrolla en leucodistrofia metacromática . [ 1 ] [ 3 ]
El sulfátido desempeña un papel importante en la mielina . La mielina actúa como una vaina aislante que rodea muchas fibras nerviosas y aumenta la velocidad de conducción de los impulsos. Cuando el sulfátido no se distribuye adecuadamente, puede afectar la conducción fisiológica normal de los impulsos eléctricos entre las células nerviosas . [ 1 ] Esto da lugar a la desmielinización debido a la acumulación de sulfátido y es la principal causa de la leucodistrofia metacromática . [ 1 ] [ 3 ]
Sin embargo, aún se desconoce en gran medida cómo la acumulación de sulfátidos causa desmielinización y degeneración neuronal. [ 1 ] La leucodistrofia metacromática produce manifestaciones neurológicas centradas en el deterioro del sistema nervioso central y periférico, incluyendo: convulsiones , problemas progresivos de coordinación y habla, y alteraciones del comportamiento. [ 10 ] El tratamiento aún se está estudiando y evaluando, pero estudios en ratones indican que tratamientos como la terapia génica , las terapias basadas en células con progenitores de oligodendrocitos , la terapia de reemplazo enzimático o la terapia génica mediada por virus adenoasociados y lentivirales podrían ser eficaces para reducir los efectos de la leucodistrofia metacromática . [ 1 ]
Diabetes mellitus
El sulfátido tiene varias isoformas, incluyendo C16:0, que se encuentra principalmente en los gránulos secretores y hacia la superficie de la membrana de las células β . Los gránulos secretores y las células β se encuentran en los islotes de Langerhans y en las células β TC3 de rata. [ 3 ] La investigación ha demostrado que en los páncreas de modelos de ratones diabéticos tipo II , hay una deficiencia de C16:0. Investigaciones adicionales han demostrado que C16:0 juega un papel importante en la ayuda para mejorar la preservación de los cristales de insulina , y a medida que las células β en el páncreas secretan insulina, el sulfátido ayuda en la monomerización de la insulina, que es la descomposición de la insulina en sus componentes básicos o monómeros . [ 3 ] En consecuencia, el sulfátido es necesario para mantener la secreción normal de insulina , lo cual el sulfátido es capaz de mediar a través de la estimulación de la exocitosis dependiente de calcio y los canales de iones de potasio sensibles al trifosfato de adenosina (ATP) . [ 3 ] El sulfátido también puede estimular el plegamiento de la proinsulina , ya que puede actuar como chaperona molecular de la insulina. [ 3 ]
En el diagnóstico de la diabetes tipo I , se observan niveles elevados de anticuerpos anti-sulfátido en suero . Estos anticuerpos previenen la secreción de insulina y la exocitosis . [ 3 ] Sin embargo, estudios han demostrado que cuando ratones diabéticos no obesos son tratados con sulfátido, se reduce la probabilidad de desarrollar diabetes del 85% en animales de control al 35% en animales experimentales. [ 3 ] El sulfátido también es conocido por sus propiedades antiinflamatorias . Gracias a estas propiedades, que ayudan a bloquear la L-selectina , se ha demostrado que el sulfátido previene la diabetes tipo I e inhibe la insulitis en ratones diabéticos no obesos. [ 3 ] El sulfátido también previene la apoptosis en las células secretoras de insulina al inhibir los efectos de la interleucina-1 beta (IL-1β), el interferón beta 1b (IFN-1β) y el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), que promueven la apoptosis . [ 3 ]
El sulfátido también puede estar implicado no solo en la diabetes tipo I , sino también en la diabetes tipo II . Específicamente, el sulfátido es capaz de inhibir la secreción de TNF-α . Cuando hay niveles séricos bajos de sulfátido, así como una producción elevada de TNF-α en pacientes con diabetes tipo II, esto se asocia comúnmente con resistencia a la insulina . [ 3 ] Sin embargo, el sulfátido puede mediar la supresión de la diabetes tipo II a través de la activación de los canales de proteína de potasio. [ 3 ]
Cáncer y tumores
Los niveles elevados de sulfátido son comunes en muchos tejidos del cuerpo humano, incluidos numerosos tejidos y células cancerosas . [ 2 ] [ 3 ] Estos incluyen:

- Tejidos de cáncer colorrectal primario
- Tejidos de adenocarcinoma pulmonar primario
- Tejidos de cáncer de ovario maligno y benigno
- Tejidos de carcinoma renal
- Tejidos de carcinoma seroso papilar de ovario
- Tejidos de cáncer gástrico
- Carcinoma renal (línea celular SMKT-R3)
Los niveles de sulfátido en estas líneas celulares y tejidos cancerosos pueden variar. Por ejemplo, los niveles de sulfátido son mucho más bajos en los tejidos de carcinoma de células pequeñas indiferenciado y en los tejidos de carcinoma de células escamosas de pulmón primario en humanos que en el tejido de adenocarcinoma de pulmón primario en humanos. [ 3 ] En los cánceres de ovario humanos , los niveles de sulfátido son mucho más altos en los cánceres de ovario malignos que en los cánceres de ovario benignos . [ 2 ] [ 3 ] Otros cánceres, como el tumor de Wilms, no muestran expresión de sulfátido. Por lo tanto, parece que tales niveles elevados de sulfátido no son universales en todas las formas de cáncer, y se deben realizar más experimentos para confirmar que los niveles elevados de sulfátido no son simplemente artefactos de las líneas celulares cancerosas cultivadas. [ 3 ]
Sin embargo, la experimentación con líneas celulares de cáncer renal ha proporcionado cierta información sobre el mecanismo de los niveles elevados de expresión de sulfátido en las células cancerosas. [ 3 ] Específicamente, la cerebrosido sulfotransferasa (CST) se eleva a medida que pasa a lo largo de una vía de señalización que involucra: [ 3 ]
- factor de crecimiento de hepatocitos
- Factor de crecimiento epidérmico
- quinasas de tirosina
- TNF-α
- Proteína quinasa C
- Ras
Esta vía da como resultado la acumulación de sulfátido en líneas celulares de cáncer renal . [ 3 ] Además, el sulfátido puede acumularse en la superficie de las células cancerosas. Esto indica que el sulfátido puede actuar como un ligando específico para la P-selectina . Esto contribuiría a un aumento de la metástasis del cáncer. [ 3 ] Sin embargo, se necesita más investigación para dilucidar la relación entre los niveles elevados de expresión de sulfátido y los mecanismos de iniciación y metástasis del cáncer, [ 3 ] pero el sulfátido puede ser un biomarcador sérico útil para la detección temprana de tumores. [ 2 ]
Infección viral
Los estudios experimentales con sulfátidos han demostrado su implicación en diversas infecciones virales, entre ellas el VIH-1 , el virus de la gripe A , la hepatitis C y el virus de la viruela vacuna .
VIH-1

El sulfátido muestra implicación en la infección por VIH-1 . [ 2 ] gp120 - gp41 son tipos específicos de complejos de glicoproteínas de envoltura que se encuentran en el VIH-1. [ 3 ] Estos complejos de glicoproteínas pueden interactuar con CD4 , una molécula receptora viral, lo que induce un cambio en la conformación de gp120. Este cambio en la conformación permite que el complejo gp120 interactúe con el correceptor de quimiocinas y la inserción del péptido de fusión, gp41, en la membrana de la célula huésped. [ 3 ] Esto permite que el virus VIH-1 entre en la célula. [ 3 ] Gp120 también puede unirse a glicolípidos como el sulfátido y el galactocerebrósido (GalCer). El sulfátido se une fuertemente al bucle V3 de gp120, que no interactúa con CD4. [ 3 ] En consecuencia, el sulfátido actúa como un receptor viral alternativo en células CD4-, y participa en la señalización transmembrana. Sin embargo, el sulfátido tiene poca función en la infección por VIH-1 de las células CD4+. [ 3 ]
La unión de gp120 a GalCer tiene la capacidad de iniciar la fusión del VIH-1, pero la unión de gp120 a sulfátido no. [ 3 ] El sulfátido no es un receptor funcional. Sin embargo, los experimentos han demostrado que el sulfátido y GalCer compiten por la capacidad de unirse a gp120, y se ha demostrado que el sulfátido tiene la mayor afinidad de unión por gp120 recombinante de todos los glucolípidos probados. [ 3 ] Por lo tanto, esto sugiere que cuando el sulfátido se une al VIH-1, no puede interactuar con el correceptor de quimiocina debido a la inestabilidad del complejo entre gp120 y sulfátido, lo que impide el inicio del proceso de fusión. [ 3 ] Esto indica que el sulfátido puede prevenir la infección por VIH-1 al mediar la unión de gp120, lo que, a su vez, impide el proceso de fusión; en consecuencia, se ha demostrado que los tratamientos con sulfátido pueden conducir a la inhibición de la replicación del VIH-1. [ 3 ]
Además, los pacientes infectados por el VIH-1 a menudo sufren degeneración de la mielina en el sistema nervioso central . Estos pacientes tienen niveles elevados de sulfátido en el líquido cefalorraquídeo (LCR) y anticuerpos anti-sulfátido en el suero . [ 3 ] Los niveles elevados de anticuerpos anti-sulfátido pueden causar desmielinización . Esto se debe a la unión de los anticuerpos anti-sulfátido a la superficie de la vaina de mielina y/o la superficie de las células de Schwann , lo que luego activa una cascada completa de desmielinización. [ 3 ] Asimismo, los pacientes con SIDA en etapa avanzada pueden desarrollar el síndrome de Guillain-Barré (SGB). El síndrome de Guillain-Barré se clasifica como una polineuropatía autoinmune aguda , que afecta específicamente al sistema nervioso periférico del paciente infectado. [ 3 ] La experimentación ha demostrado que los anticuerpos autoinmunes anti-sulfátido pueden contribuir al desarrollo del síndrome de Guillain-Barré en pacientes con SIDA , así como al desarrollo de daño en el sistema nervioso periférico en pacientes infectados por el VIH-1. [ 3 ]
Hepatitis C
Varios pacientes con virus de la hepatitis C (VHC) asociado a crioglobulinemia mixta (CM) presentan niveles elevados de anticuerpos antisulfátidos en su plasma sanguíneo. [ 3 ] La crioglobulinemia mixta (CM) es una enfermedad inmunitaria que se manifiesta típicamente con vasculitis de los vasos pequeños mediada por inmunocomplejos . [ 3 ] Se cree que existe una relación entre el VHC y la CM; sin embargo, el papel exacto del VHC en la causa de la CM aún no se comprende ni se ha descubierto por completo. No obstante, se ha demostrado que la síntesis de esfingolípidos en el huésped es necesaria para la replicación del VHC , lo que indica que el sulfátido podría estar implicado en dicha replicación . [ 3 ]
Influenza A
El virus de la influenza A (IAV) se une fuertemente al sulfátido. [ 2 ] Sin embargo, los receptores de sulfátido no tienen ácido siálico , que se ha demostrado que desempeña un papel necesario como receptor viral que facilita la unión del virus de la influenza A. [ 3 ] También se ha demostrado que el sulfátido inhibe la actividad de la sialidasa del virus de la influenza A. Sin embargo, esto solo ocurre en condiciones ácidas, no en condiciones neutras. [ 3 ] Para comprender completamente el papel del sulfátido en el ciclo de infección del IAV, la investigación ha expresado sulfátido en células de riñón canino Madin-Darby, que pueden expresar sulfátido y sustentar la replicación del IAV, y en células COS-7 , que no tienen la capacidad de expresar sulfátido y no sustentan la replicación del IAV de manera suficiente. En consecuencia, las células COS-7 fueron transfectadas con genes de galactosiltransferasa y cerebrosido sulfotransferasa de las células de riñón canino Madin-Darby y se utilizaron para crear dos clones celulares con la capacidad de expresar sulfátido. [ 3 ]
Estas células fueron infectadas con el virus IAV, y la investigación ha demostrado que las células con sulfátidos enriquecidos e infectadas con IAV presentan una replicación del virus descendiente aumentada, entre 500 y 3000 veces mayor que la del virus parental. Sin embargo, las células enriquecidas con sulfátidos también muestran una ligera reducción en la infección inicial en comparación con las células parentales. [ 2 ] [ 3 ] Se observa lo contrario en las células de riñón canino Madin-Darby con sulfátidos reducidos , que exhiben una disminución en la concentración del virus descendiente en comparación con la del virus parental y un aumento en la infección inicial. En general, estos experimentos demuestran que las células ricas en sulfuro potencian la replicación del IAV y que los sulfátidos en la superficie celular pueden desempeñar un papel en dicha replicación. [ 2 ] [ 3 ]
Experimentos posteriores han demostrado que las células enriquecidas con sulfátido, en las que el sulfátido se une a la hemaglutinina , potencian la replicación del IAV al aumentar la formación de partículas virales progenie; esto se logra mediante la promoción de la exportación nuclear de las ribonucleoproteínas virales formadas por el IAV desde el núcleo al citoplasma. [ 3 ] Los experimentos también han demostrado que si se inhibe la unión entre el sulfátido y la hemaglutinina , se inhibe la formación de partículas virales y la replicación, lo que sugiere nuevamente que la unión entre el sulfátido y la hemaglutinina facilita la replicación del IAV. [ 3 ]
Virus vaccinia
El virus vaccinia está estrechamente relacionado con el virus variola , causante de la viruela . Se ha demostrado que el virus vaccinia puede unirse al sulfátido a través de las proteínas de membrana L5 y A27. [ 3 ] En modelos de ratón, se ha demostrado que el sulfátido impide la unión del virus vaccinia a la superficie celular, evitando además la muerte en modelos que suelen ser letales. Esto sugiere que el sulfátido podría ser un receptor señuelo para el virus vaccinia. [ 2 ] [ 3 ]
Infección bacteriana
El sulfátido se une a muchas bacterias, entre ellas: [ 3 ]
- Cepa TOP10 de Escherichia coli enterotoxigénica
- Campylobacter jejuni
- Mycoplasma hyopneumoniae
- Haemophilus influenzae
- Actinobacillus pleuropneumoniae
- Helicobacter pylori
- Moraxella catarrhalis
- Bordetella pertussis
- Escherichia coli enterotoxigénica fimbriada con 987P
- Lactobacillus reuteri (cepas JCM1081 y TM105)
- Mycoplasma hominis
- Mycoplasma pneumoniae
- Pseudomonas aeruginosa
- Haemophilus ducreyi
El sulfátido actúa como un receptor de glicolípidos que facilita la adhesión de estas bacterias a la superficie de la mucosa . [ 3 ] Mycoplasma hyopneumoniae y Actinobacillus pleuropneumoniae son patógenos que causan enfermedades respiratorias en cerdos . Haemophilus influenzae , Bordetella pertussis , Mycoplasma pneumoniae , Moraxella catarrhalis y Pseudomonas aeruginosa causan enfermedades respiratorias en humanos. En consecuencia, el sulfátido se encuentra en las tráqueas tanto de humanos como de cerdos, y mediante el uso del sulfátido presente en la tráquea, estas bacterias son capaces de adherirse al tracto respiratorio . También se ha demostrado que la Hsp-70 en la superficie de Haemophilus influenzae facilita la capacidad de esta bacteria para unirse al sulfátido. [ 3 ]
Helicobacter pylori , la cepa TOP10 de E. coli enterotoxigénica , la cepa 987P-fimbriada de E. coli enterotoxigénica (una cepa de E. coli ) y Lactobacillus reuteri son diferentes cepas de bacterias que se adhieren a lasuperficie mucosa del tracto gastrointestinal . [ 3 ] En este caso, el sulfátido está presente dentro del tracto y se carga desde fuera del mismo, lo que ayuda a las bacterias a adherirse a la mucosa. [ 3 ]
La STb es una enterotoxina de tipo B termoestable; además, es secretada por la cepa enterotoxigénica de E. coli y causa enfermedades diarreicas en humanos y muchas otras especies animales. La STb también se une fuertemente al sulfátido, como lo demuestra su unión al sulfátido presente en la superficie mucosa del yeyuno de un cerdo . Experimentos adicionales sugieren que el sulfátido es un receptor funcional de la STb. [ 3 ]
El sulfátido también podría desempeñar un papel en Mycobacterium tuberculosis , el agente causante de la tuberculosis en humanos. La experimentación sugiere que el sulfátido podría estar implicado en la infección por Mycobacterium tuberculosis y ser un componente de la pared celular de esta bacteria . [ 3 ]
Importancia clínica
Papel en la enfermedad de Alzheimer
En la enfermedad de Alzheimer , el sulfátido en el tejido cerebral disminuye tremendamente, comenzando en las primeras etapas de la enfermedad. [ 6 ] En las etapas leves de la enfermedad de Alzheimer, la pérdida de sulfátido puede ser de hasta el 50% en la sustancia blanca y hasta el 90% en la sustancia gris del cerebro. [ 6 ] La concentración de sulfátido en el líquido cefalorraquídeo también es menor en sujetos con enfermedad de Alzheimer. [ 6 ] La pérdida característica de la función neuronal asociada con la enfermedad de Alzheimer ocurre a través de la pérdida de neuronas y sinapsis, y el déficit es una clase de lípidos específica de los sulfátidos. [ 11 ] Al comparar el agotamiento de sulfátido con otras enfermedades neurodegenerativas , la enfermedad de Alzheimer es el único caso en el que el sulfátido se agota tan dramáticamente; En la demencia no se observa una marcada disminución de sulfátidos, mientras que en la enfermedad de Parkinson los niveles de sulfátidos se elevan drásticamente, y los pacientes con esclerosis múltiple solo presentan una disminución moderada de sulfátidos. [ 11 ] Además, se ha observado que la pérdida de sulfátidos solo ocurre al inicio de la enfermedad, mientras que en etapas más graves se produce una pérdida adicional mínima de sulfátidos. [ 11 ]

Los sulfátidos en el tejido cerebral se han estudiado analizando la apolipoproteína E (apoE), específicamente el alelo ε4. El alelo ε4 de la apolipoproteína E es el único factor de riesgo genético conocido que indica significativamente la enfermedad de Alzheimer de inicio tardío. [ 11 ] Poseer el alelo apoE ε4 se ha asociado con un mayor riesgo de desarrollar la enfermedad de Alzheimer. [ 11 ] La apoE es una proteína que participa en el transporte de muchos lípidos , incluido el colesterol , y por lo tanto, regula la cantidad de sulfátido en el sistema nervioso central y media la homeostasis del sistema. [ 6 ] Se ha encontrado que niveles más altos de apoE se correlacionan positivamente con un mayor agotamiento de sulfátido. [ 6 ] Las proteínas asociadas a la apoE toman sulfátido de la vaina de mielina y luego lo degradan en varios compuestos, como el sulfato . Cuando aumenta la apoE, también aumenta la cantidad de sulfátido que se extrae de la vaina de mielina; por lo tanto, hay un mayor agotamiento de sulfátido. [ 6 ]
El sulfátido también participa en la eliminación del péptido beta-amiloide . Los péptidos beta-amiloide son uno de los rasgos distintivos de la enfermedad de Alzheimer. Cuando no se degradan adecuadamente, estos péptidos se acumulan y forman placas, que son cúmulos de fragmentos de péptido beta-amiloide, y están altamente asociados con la enfermedad de Alzheimer. [ 6 ] La eliminación del péptido beta-amiloide es importante para evitar esta acumulación. [ 6 ] El sulfátido facilita la eliminación del péptido beta-amiloide a través de una vía endocítica , por lo que cuando hay altos niveles de sulfátido, hay menores cantidades de péptido beta-amiloide. [ 6 ] Dado que los sujetos con enfermedad de Alzheimer tienen niveles más bajos de sulfátido, la eliminación de los péptidos beta-amiloide es menor, lo que permite que los péptidos se acumulen y formen placas en el cerebro. [ 6 ]
Relación con la vitamina K
Se ha descubierto que la vitamina K está asociada con el sulfátido. No solo en animales, sino también en bacterias, se ha observado que la vitamina K influye en las concentraciones de sulfátido en el cerebro. [ 12 ] [ 13 ] La vitamina K en el sistema nervioso es responsable de la activación de enzimas que son esenciales para la biosíntesis de fosfolípidos cerebrales , como el sulfátido. [ 12 ] Cuando se añade warfarina , un antagonista de la vitamina K, a un sistema modelo animal, la síntesis de sulfátido se ve afectada. [ 12 ] Sin embargo, cuando se vuelve a añadir vitamina K al sistema, la síntesis de sulfátido procede normalmente, lo que sugiere que la vitamina K es necesaria para la síntesis de sulfátido. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
Referencias
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Eckhardt, Matthias (junio de 2008). "El papel y el metabolismo del sulfátido en el sistema nervioso". Neurobiología molecular . 37 ( 2–3 ): 93–103 . doi : 10.1007 / s12035-008-8022-3 . PMID 18465098. S2CID 22534290. ProQuest 214790628 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Xiao, S; Finkielstein, CV; Capelluto, DG (2013). "El papel enigmático de los sulfátidos: nuevas perspectivas sobre las funciones celulares y los mecanismos de reconocimiento de proteínas". Señalización de proteínas mediada por lípidos . Avances en medicina experimental y biología. Vol. 991. págs. 27–40 . doi : 10.1007/978-94-007-6331-9_3 . ISBN 978-94-007-6330-2. PMID 23775689 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 Takahashi, T.; Suzuki, T. (2012) . " Función del sulfátido en células y tejidos normales y patológicos" . The Journal of Lipid Research . 53 (8): 1437– 1450. doi : 10.1194/jlr.R026682 . PMC 3540844. PMID 22619219 .
- 1 2 Suzuki, A. (2009). "Tamio Yamakawa: El amanecer de la glicobiología" . J. Biochem . 146 (2): 149– 156. doi : 10.1093/jb/mvp103 . PMID 19651642. S2CID 21480503 .
- 1 2 3 4 Honke, K. (2013). "Biosíntesis y función biológica de los sulfoglicolípidos" . Actas de la Academia Japonesa, Serie B. 89 ( 4 ): 129– 138. Bibcode : 2013PJAB...89..129H . doi : 10.2183/pjab.89.129 . PMC 3669731. PMID 23574804 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Han, x. (2010). "La implicación patogénica de la interacción anormal entre las isoformas de la apolipoproteína E, los péptidos beta-amiloides y los sulfátidos en la enfermedad de Alzheimer" . Neurobiología molecular . 41 ( 2– 3): 97– 106. doi : 10.1007/s12035-009-8092-x . PMC 2877150 . PMID 20052565 .
- 1 2 3 Halder, RC; Jahng, A; Maricic, I; Kumar, V (febrero de 2007). "Mini revisión: respuesta inmune al sulfátido derivado de la mielina y desmielinización del SNC". Neurochemical Research . 32 (2): 257– 62. doi : 10.1007/s11064-006-9145-4 . PMID 17006761 . S2CID 8861629 .
- 1 2 3 Kyogashima. (2004). "El papel del sulfátido en la trombogénesis y la hemostasia". Archives of Biochemistry and Biophysics . 426 (2): 157– 162. doi : 10.1016/j.abb.2004.02.005 . PMID 15158666 .
- ↑ Whitfield, PD; Sharp, PC; Johnson, DW; Nelson, P.; Meikle, PJ (2001). "Caracterización de sulfátidos urinarios en la leucodistrofia metacromática mediante espectrometría de masas en tándem con ionización por electrospray". Molecular Genetics and Metabolism . 73 (1): 30– 37. doi : 10.1006/mgme.2001.3165 . PMID 11350180 .
- ↑ Patil, SA; Maegawa, CH (2013). "Desarrollo de enfoques terapéuticos para la leucodistrofia metacromática" . Drug Design, Development and Therapy . 7 : 729–745 . doi : 10.2147/DDDT.S15467 . PMC 3743609. PMID 23966770 .
- 1 2 3 4 5 Han, X. (2007). "Mecanismos potenciales que contribuyen al agotamiento de sulfátidos en la etapa más temprana clínicamente reconocible de la enfermedad de Alzheimer: una historia de lipidómica de escopeta" . Journal of Neurochemistry . 103 (suplemento): 171–179 . doi : 10.1111 / j.1471-4159.2007.04708.x . PMC 2147059. PMID 17986152 .
- 1 2 3 4 Tsaioun, k. (1999). "Proteínas dependientes de la vitamina K en el sistema nervioso en desarrollo y envejecimiento". Nutrition Reviews . 57 (8): 231– 240. doi : 10.1111/j.1753-4887.1999.tb06950.x . PMID 10518409 .
- 1 2 Shearer, MJ; Newman, P (2008). "Metabolismo y biología celular de la vitamina K". Trombosis y hemostasia . 100 (4): 530– 47. doi : 10.1160/TH08-03-0147 . PMID 18841274 . S2CID 7743991 .
- ↑ Sundaram, KS; Lev, M. (1990). "Regulación de la actividad de la sulfotransferasa por la vitamina K en el cerebro de ratón". Archives of Biochemistry and Biophysics . 277 (1): 109– 113. doi : 10.1016/0003-9861(90)90557-F . PMID 1968327 .
Enlaces externos
- Sulfátidos en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- glicolípidos
- Organosulfatos
- Biología de membranas