Santos Huerta, Mijael Seráfico Cervantes, Sara Soto Castro, Aldo Suarez Mori, Jordie Tineo Calderón, Jimena Tolentino Inocente, Mijay Tucto Justo, Leslie Vargas Baldeon, Samanta Vera Tolentino, Mitsi Wagener Weide, Denise
1
PRESENTACIÓN En el siguiente trabajo vamos a tratar de 3 temas muy importantes que cumplen funciones vitales en nuestro organismo ya que debemos conocer dichos conceptos. El endosoma es un orgánulo de las células animales delimitado por una sola membrana, que transporta material que se acaba de incorporar por endocitosis. Cuando a la misma se le introduce enzimas hidrolitícas hidrolitícas son transformados en lisosomas. Los lisosomas son vesículas citoplasmáticas monomembranosas (limitadas por una membrana), cuyo contenido tiene un PH ácido comprendido entre 4,5 y 5,5. Contienen hidrolasas ácidas. Sus marcadores principales son las proteínas Lamp-1 Lamp-1 y Lamp2 Lamp2 (proteína de membrana asociada al lisosoma, ), ), protein
lysosome-associated
membrana
que están ubicadas en la membrana lisosómica. Su membrana
no posee M6P-R (receptores de manosa 6-fosfato). Los
p e r o x i s o m a s son
pequeñas partículas intracelulares que llevan a
cabo importantes reacciones bioquímicas, la mayoría de ellas relacionadas con el metabolismo de los lípidos (grasas). Estas reacciones son "promocionadas" por
, que enzimas
son proteínas especializadas que
00000catalizan o facilitan las reacciones bioquímicas, aumentando su velocidad. Sin enzimas,dichas reacciones serían tan lentas que resultarían totalmente ineficaces.
2
DEDICATORIA Este trabajo va destinado a todos los seres que guiaron nuestros caminos de la mejor manera en que ellos pudieron haberlo hecho como también hacia nuestros educadores que
imparten
sus
experiencias laborales para formar
médicos
futuristas
que cambiarán la his
INTRODUCCIÓN 3
El endosoma es un orgánulo de las células animales delimitado por una sola membrana, que transporta material que se acaba de incorporar por endocitosis. Cuando a la misma se le introduce enzimas hidrolitícas hidrolitícas son transformados en lisosomas. Existen dos tipos de endosomas dependiendo de su ubicación. Cuando se produce la endocitosis, el material ingerido es englobado en una depresión endocítica este englobamiento es llamado vesícula endocítica y se fusionara luego con el endosoma temprano que tiene un PH ligeramente ácido y está ubicado en la periferie de la célula. Una vez en la célula el material endocitado puede seguir dos caminos: Ser reciclado por medio de endosomas de reciclaje e ir de nuevo nuevo al mismo dominio de membrana u otro. Luego seguir la ruta hacia el endosoma tardío para ser degradado De seguir la segunda ruta, el endosoma temprano, los endosomas de migración se unirán a los endosomas tardíos que tienen una ubicación más central cerca del aparato de Golgi además de tener un PH un poco másácido que el endosoma temprano Esto último le permitirá facilitar la función de las enzimas hidrolitícas que recibe del aparato de Golgi formando así finalmente los lisosomas, organelos especializados en degradación Con relación a los glioxisomas son una variedad particular de los peroxisomas que se se encuentran encuentran únicamente únicamente en los plantas. plantas. Contiene enzimas que catalizan la conversión de ácidos grasos en azucares a través de una serie de pasos que se conocen como el ciclo del Glioxilato.
ENDOSOMAS 4
Los endosomas son estructuras limitadas por una membrana que constituyen un compartimiento heterogéneo que interviene en la redistribución, el transporte y la transformación de moléculas provenientes de la endocitosis (controladas por receptores) o el CGN (red Cis del aparato de Golgi). Actualmente no se considera que los endosomas sean orgánulos celulares sino compartimentos dentro del citoplasma. Los endosomas forman un compartimiento que agrupa los siguientes elementos: Endosomas tempranos o endosomas de redistribución Vesículas endosómicas de transporte (ECV) o transportadores multivesiculares (MVC) Endosomas tardíos
ENDOSOMAS TEMPRANOS
5
Biogénesis y funciones de los endosomas tempranos Los endosomas tempranos provienen de la fusión de vacuolas provenientes de la endocitosis. Se forman continuamente por coalescencia de vesículas de endocitosis procedentes de la membrana plasmática, y constituyen el soporte de la maduración de los constituyentes importados. Bajo la acción de la enzima Atrasa de “eliminación de revestimiento” dependientes de la Clatrina (proteína
chaperona Hsp 70) y en presencia de ATP las vesículas de endocitosis se deshacen rápidamente de las moléculas de Clatrina y de Adaptina, y se transforman por fusión en endosomas tempranos. La maduración implica el secuestro de residuos, el reciclaje de receptores de la superficie y la involución de la membrana para formar los cuerpos multivesiculares.
LOS ENDOSOMAS TEMPRANOS SE DIVIDEN EN:
Endosomas de redistribución (periféricos) Endosomas de reciclaje(periféricos o perinucleares) 6
ENDOSOMAS DE REDISTRIBUCIÓN: Los Endosomas de redistribución, cuyo pH es de 6,2, están situados en la periferia de la célula. Tienen una estructura tubulovesicular. Las regiones vesiculares tienen un diámetro de entre 0.3 y 0.4 um y surgen de tubos estrechos de entre 50 y 60 nm. El contenido de estos endosomas se acidifica gracias a las bombas de Hidrógenos (H-ATPasa). Esta acidificación provoca la disociación ligando – receptor de la mayor parte de los ligandos proteicos, incluyendo las LDL.
7
FUNCIÓN: Los endosomas de redistribución separan las moléculas
que deben ser
recicladas por los endosomas de reciclaje. Las moléculas no recicladas alcanzan a los endosomas tardíos a través de los cuerpos multivesiculares (MVB).
CIERTAS
PROTEINAS
SON
CARACTERÍSTICAS
DE
ESTAS
FORMACIONES
Proteínas SNARE Las proteínas SNARE y Rab son las responsables de regular y mediar la interacción de endosomas y fagosomas. Los miembros de la familia SNARE son los principales catalizadores de la fusión de membranas. Sus mecanismos se consideran evolutivamente conservados desde levaduras hasta humanos. Múltiples SNARE regulan los eventos de fusión requeridos para la maduración
de
los
fagosomas
compartimentos
ácidos
e
hidrolíticos. Se conocen, hasta el momento, 38 proteínas de esta familia en mamíferos, cada una asociada con un organelo o vesícula particular. La mayoría de las SNARE son proteínas integrales de membrana que tienen forma de hélice α. Poseen un
motivo SNARE, que media la interacción SNARE-SNARE, el cual está conformado por siete repeticiones de 60 a 70 aminoácidos. Estas proteínas funcionan como grupos complementarios: la SNARE de una membrana donante une a una SNARE sobre una membrana blanco, dándole especificidad a la fusión.
8
En cada vesícula existe una proteína llamada v-SNARE (debido a su origen vesicular), mientras que en, las membranas blanco, se designan t-SNARE (target ). Ciertas moléculas v-SNARE se unen con determinados t-SNARE mediante la interacción de las hélices de cada proteína que se envuelven entre sí formando unos complejos conocidos como trans-SNARE, los cuales inmovilizan, acercan y median la unión de las membranas involucradas . Esta clasificación basada en la localización y función de las SNARE no siempre se conserva, por lo que se emplea otra terminología basada en la estructura de estas proteínas. Dependiendo de la presencia de un residuo de arginina (R) o glutamina (Q) en su motivo SNARE, se han dividido estas proteínas en RSNARE (usualmente, en vesículas) y Q-SNARE (usualmente, en las membranas blanco). Las R-SNARE se encuentran conformadas por una sola cadena polipeptídica, mientras las Q-SNARE (subdivididas en Qa; Qb; Qc y Qb, c) funcionan como un complejo multiproteico conformado generalmente por tres polipéptidos. Los complejos trans-SNARE están integrados por la interacción entre cuatro hélices, una de R-SNARE y tres de Q-SNARE, y en presencia de Ca2+ son suficientes para la fusión de los fosfolípidos de membranas opuestas. La superficie de las vesículas tiene una carga neta negativa debido al grupo fosfato presente en la cabeza de los fosfolípidos, que previene la unión de las membranas opuestas. Sin embargo, cuando se forma un trans-SNARE se propicia un acercamiento de las membranas, lo que permite que el Ca2+ se una con dos grupos fosfatos, cada uno perteneciente a un fosfolípido de las membranas opuestas, estableciendo un enlace iónico entre ellas y permitiendo la interacción de los lípidos de membrana que conduce a la fusión de las membranas adyacentes. Una vez se completa la fusión, las SNARE unidas a la membrana blanco reciben el nombre de Cis-SNARE. Posteriormente, estas proteínas se separan en sus componentes R-SNARE y Q-SNARE mediante el reconocimiento del
9
complejo cis-SNARE por α-SNAP y por la acción de la ATPasa NSF ( Nethylmaleimide sensitive factor ) que interactúa con α-SNAP.
Disociación de parejas SNARE por la acción de NSF después de completar un ciclo de fusión de membrana. Después de que las v-snare y t-snare hayan participado en la fusión de vesículas sobre la membrana diana, NSF se une al complejo SNARE vía proteínas adaptadoras e hidroliza ATP para separar las SNARE.
Ciertas
proteínas
son
características
de
estas
formaciones:
Proteínas Rab Las Rab son proteínas que regulan la fusión y el transporte intracelular de membranas y vesículas en las células eucarióticas. Participan tanto de la vía endocítica como de la exocítica. Se cree que estas proteínas facilitan y regulan la cinética del anclaje y apareamiento de v-SNARE y t-SNARE. También, activan otras proteínas efectoras que acercan las vesículas a su membrana blanca; intervienen en la fusión, acelerando y dirigiendo este proceso. Se sabe que los complejos multiproteicos que incluyen a las Rab, las SNARE y a otras proteínas de anclaje, permiten la interacción inicial entre dos vesículas con la posterior fusión de las membranas de cada una.
10
Son GTPasas monoméricas con más de 30 miembros conocidos y cada una con una distribución característica en las membranas celulares y en la superficie citosólica de las membranas de los orgánulos.
Localización subcelular de algunas proteínas Rab
PROTEINA
ORGÁNULO
Rab 1
RE y complejo Golgi
Rab 2
Red del cis Golgi
Rab 3 A
Vesículas sinápticas. Gránulos secreción
Rab 4
Endosomas tempranos
Rab 5 A
Membrana plasmática y vesículas revestidas de clatrina
Rab 5 C
Endosomas tempranos
Rab 6
Cisternas medial y trans del Golgi
Rab 7
Endosomas tardíos
Rab 9
Vesículas de secreción basolaterales, Endosomas tardíos. Red trans del Golgi
Papel propuesto para las proteínas Rab en la facilitación de la especificidad de unión entre las vesículas de transporte y la membrana diana: Una GEF de la membrana dadora reconoce a una proteína Rab específica y la induce a intercambiar su GDP por GTP. La unión a GTP altera la conformación 11
de la Rab, exponiendo su grupo lipídico unido covalentemente, el cual ancla la proteína a la membrana. La Rab-GTP permanece unida a la superficie de la vesícula después de que esta se separe de la membrana dadora y después se une a efectores Rab de la membrana diana. La proteína Rab y los efectores contribuyen al anclaje de la vesícula y por lo tanto al apareamiento v-snare con t-snare. Después de la fusión de la vesícula con la membrana diana, la proteína Rab hidroliza su GTP, liberándose al citosol como Rab-GDP desde donde puede ser reutilizada en una nueva ronda de transporte. Rab-GDP en el citosol está unida a un inhibidor de la disociación de GDP ( GDI) que impide que Rab pueda librar GDP hasta que ha interaccionado con las proteínas apropiadas de la membrana dadora.
La asociación de las Rab a las diferentes membranas está acompañada por el intercambio de un nucleótido de guanina. Las proteínas Rab funcionan haciendo ciclos entre un estado inactivo, unidas al GDP, y otro activo unidas al GTP. El proceso de intercambio del nucleótido de guanina permite que las Rab estabilicen su interacción con la membrana blanco.
12
Tanto Rab como Ras y Rho, otras GTPasas pequeñas, son poco eficientes para intercambiar o hidrolizar sus nucleótidos. Dos clases de proteínas regulan a las Rab positiva y negativamente: los GEF ( Guanine Nucleotide Exchange Factors), que participan en la activación mediando el intercambio de GDP por
GTP y las proteínas GAP ( GTPasa Activating Protein), que inactivan las Rab al hidrolizar el GTP. Las GAP no muestran especificidad absoluta por sus sustratos, como
La GAPC en A que interactúa con las Rab 6, 4 y 2. Las GAP tienen otras funciones como proteínas efectoras de las Rab interactuando con otros componentes celulares como los miembros de la familia Rho. Como se mencionó anteriormente, mientras las formas inactivas de Rab se unen a REP o a GDI, las formas activas se unen a proteínas efectoras corriente abajo. Los efectores de Rab son proteínas que responden 13
específicamente a las Rab activas y median, al menos, un efecto corriente abajo. Estas proteínas efectoras tienen secuencias y estructuras muy variables, como son las SNARE que facilitan eventos de fusión, proteínas que previenen la hidrólisis rápida del GTP y proteínas motoras que se asocian con el citoesqueleto
(actina
y
tubulina)
involucradas
en
el
movimiento de vesículas. Esta última función toma cada vez mayor protagonismo, ya que al parecer las Rab regulan el reclutamiento de proteínas motoras. Por ejemplo, la Rab6 interactúa con las cinesinas que se mueven a lo largo de microtúbulos, dando soporte al desarrollo de la mitosis y la meiosis; la Rab27regula el reclutamiento del motor de miosina Va basado en actina, el cual se encarga del transporte de melanosomas. Una sola Rab puede tener más de una proteína efectora. Se han descrito 22 proteínas diferentes que pueden unir a Rab5GTP y, de ellas, sólo cuatro se han identificado como factores específicos de Rab5 (rabaptina5, EEA1, rabenosina y PI3K) .Cada Rab señaliza por medio de una variedad de proteínas efectoras que actúan juntas para traducir la señal de una proteína Rab a diversos blancos del transporte de membranas, lo que indica que cada Rab puede regular múltiples eventos moleculares en una sola región de la membrana. Sin embargo, aún se desconoce mucho de las proteínas efectoras de Rab en los mamíferos y de los mecanismos que éstas desencadenan.
La unión y la fusión de las membranas son dos procesos diferentes. El anclaje
o unión solo requiere que las dos membranas se acerquen lo suficiente para permitir que las proteínas que sobresalen de la bicapa lipídico interaccionen entre si y se adhieran. Cuando están tan próximas los lípidos pueden fluir de una membrana a la otra. Así, el apareamiento estrecho de las SNARE sitúa las 14
bicapas lipídicas en una gran proximidad que expulsa las moléculas de agua de la interface. Los lípidos de las dos capas confluyen formando un tallo de conexión. Los lípidos de las otras dos monocapas entran en contacto formando una nueva bicapa que amplía la zona de fusión ( hemifusión). La rotura de la nueva bicapa completa la reacción de fusión. Los SNARE desempeñan un papel fundamental en la fusión. Los complejos SNARE actúan como un torno utilizando la energía que se libera cuando las hélices que interaccionan se enrollan aproximando las 2 membranas mientras simultáneamente expulsan el agua de la interface.
Tfr
(Receptor de la transferrina):es un marcador de endosomas
tempranos.
EEA1
(antígeno 1 de endosomas tempranos): proteína antigénica
larga en espiral, reside en la membrana del endosoma temprano actúa como efector para la Rab 5 y es necesaria para el transporte vesicular de las proteínas en los endosomas tempranos.
Mecanismo Molecular de Redistribución de Receptores La redistribución de los receptores internalizados se producen gracias a una segregación espacial de los MVB, proceso controlado por la actividad tirosina cinasa.
15
Papel de la Morfología de los Endosomas del PH Parece que la morfología y bajo
pH
de estos orgánulos constituyen un
mecanismo simple y elegante de redistribución basado en su geometría y el flujo masivo de los componentes moleculares. En ausencia de otras informaciones de redistribución, los receptores anclados a la membrana seguirán el flujo de membrana, probablemente por medio de la vesiculación, y de los túbulos, que tienen un diámetro muy estrecho. Cuando las células son encubadas con LDL fluorescentes, la cantidad de LDL por endosoma se incrementa entre 30 y 40 veces cada diez minutos. En cambio, la acumulación de transferrina solamente se multiplica por 3 en los endosomas de redistribución, y se alcanza un lumbral de equilibrio en 2 o 3 minutos. La transferrina abandonas los endosomas de redistribución después de 1.5 – 3 minutos. Estos resultados indican que LDL, que son moléculas grandes, se acumulan en las vesículas de los endosomas de redistribución, mientras que las moléculas pequeñas (la transferrina) alcanza los túbulos.
INTERVENCIÓN FUNDAMENTAL DEL ENDOSOMA TEMPRANO EN LA ENDOCITOSIS Y MADURACION DE FAGOSOMA
16
Actualmente, se hace referencia a otra forma de endocitosis independiente de la clatrina, la cual se desencadena en respuesta a diferentes moléculas de superficie (receptores o proteínas virales) y lípidos de la membrana plasmática, mediante el reclutamiento de caveolina. Los lisosomas convergen tanto por la vía secretoria como por la endocítica. Los lisosomas son estructuras ácidas (pH≤5,5) y con un alto contenido de proteasas y lipasas activas. Las macromoléculas endocitadas son “entregadas” secuencialmente a endosomas
tempranos, endosomas tardíos y lisosomas, mediante la fusión con componentes provenientes del aparato de Golgi; en estos últimos compartimientos se ensambla la bomba de hidrogeniones ATPasa, que media la acidificación y facilita la activación de enzimas dentro de los lisosomas. Algunas de las moléculas que sufren endocitosis son devueltas a la membrana plasmática por medio de endosomas de reciclaje. Las vesículas intracelulares se forman de regiones de las membranas (membrana donante) revestidas con diferentes proteínas (que forman una cubierta), las cuales concentran las moléculas que conforman la vesícula y permiten su separación del compartimiento donador. La cubierta puede estar formada por proteínas que participan diferencialmente en la formación y transporte de las vesículas: actina, clatrina, COP-I ( coatedprotein I ) y COP-II. Por ejemplo, hallazgos recientes indican que la actina participa en la generación y en el transporte de los endosomas (D. Castaño, datos sin publicarse) y fagosomas; la clatrina participa del transporte hacia y desde el aparato de Golgi y la membrana plasmática; mientras que las COP participan del transporte hacia y desde el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi. La especificidad de la fusión entre endosomas y fagosomas se encuentra controlada, principalmente, por dos clases de proteínas: las SNARE ( Nthylmaleimidesensitive factor accessoryprotein, SNAP, receptors) y las Rab
(Ras gene fromratbrain). Las SNARE son las responsables del anclaje y la fusión de las vesículas con su membrana blanco, mientras que las Rab regulan las diferentes etapas de maduración y transporte vesicular. Algunas generalidades de la maduración fagosómica y el papel de estas proteínas en el tránsito y la fusión vesicular se describen con mayor claridad a continuación 17
MADURACIÓN DE FAGOSOMA Durante la fagocitosis, el receptor involucrado puede activar diferentes vías de señalización, re-arreglos de la actina del citoesqueleto y la formación de un compartimiento membranoso denominado fagosoma. La membrana de los fagosomas recién formados es similar a la plasmática y su contenido, a los fluidos del espacio extracelular. Para degradar las partículas ingeridas, estos fagosomas deben madurar hacia compartimientos ácidos e hidrolíticos. Aunque no es completamente claro cómo ocurre dicha maduración, se han descrito muchas similitudes con la vía endocítica. Este proceso se da por una serie de fusiones y fisiones complejas de los fagosomas con elementos vesiculares de la red endosómica, como: endosomas tempranos, endosomas de reciclaje, endosomas tardíos y, finalmente, con lisosomas. Etapas principales caracterizadas por la expresión local de marcadores específicos : los fagosomas tempranos, se forman tras la fusión de un fagosoma con un endosoma temprano y se caracterizan por un bajo contenido de proteasas y un pH ~6,0; expresan moléculas como la GTPasa Rab5, la proteína efectora de Rab5, el antígeno endosómico temprano 1 (EEA-1), el receptor de transferrina que une y transporta el hierro a estos compartimentos y la molécula asociada al citoesqueletocoronina I (TACO), entre otras. Desde estos fagosomas tempranos se da una recirculación de proteínas a la membrana plasmática que se hace por medio de endosomas de reciclaje, que son molecular y bioquímicamente diferentes a los endosomas tempranos, son menos ácidos (pH
6,5) y se caracterizan por la presencia de Rab11. Los
∼
fagosomas tardíos resultan de la fusión de un fagosoma temprano con un endosoma tardío, alcanzan un pH de 5,5 y son ricos en hidrolasas; mientras los fagolisosomas resultan de la fusión final de estas estructuras membranosas con lisosomas y alcanzan un pH menor de 5,5. Los fagosomas tardíos y los fagolisosomas, tienen gran cantidad de enzimas hidrolíticas, péptidos antimicrobianos (defensinas y derivados de la ubicuitina) y la capacidad de generar compuestos tóxicos de oxidación; expresan marcadores como las proteínas de membrana asociadas a lisosomas uno (LAMP-1 o CD107a), dos 18
(LAMP-2 o CD107b)y tres (LAMP-3 o CD63), diferentes isoformas activas de las catepsinas y una bomba de protones ATPasa, entre otros. La
Rab5 y la Rab7 controlan las
interacciones
secuenciales
de
endosomas tempranos y tardíos con los fagosomas. La Rab5 se expresa, principalmente,
en
tempranos
la
y
endosomas Rab7,
en
compartimientos endocíticos tardíos. El PI(3) P, junto con la Rab5, son los puntos de anclaje para la unión del EEA-1, el cual es un regulador de la fusión de los fagosomas tempranos con los endosomas tardíos y lisosomas . El paso de endosoma temprano a tardío, además de estar mediado por la expresión de EEA-1, requiere de un proceso denom inado “conversión de Rab”, en el cual se intercambia Rab5 por Rab7. Aunque las señales que desencadenan este cambio no se conocen con claridad, se sabe que requiere de la acumulación de EEA-1 en la membrana del fagosoma para la adquisición de Rab7.
ENDOSOMAS DE RECICLAJE: Los receptores que han penetrado en la célula con las vacuolas de endocitosis son redistribuidos en los endosomas tempranos y reciclados en dirección a la membrana plasmática.La mayoría de los receptores de la superficie celular son recuperados por los endosomas de reciclaje.
19
Los endosomas de reciclaje se originan como una red de túbulos intercomunicados; estos túbulos estrechos tienen un diámetro de 50 nm. Estos túbulos corresponden a una parte de los endosomas tempranos, ya que contienen transferrina y otros receptores de reciclaje.
RECUBRIMIENTO DE LAS VESÍCULAS
El uso de cubiertas distintas posibilitaría el flete de cargas diferentes desde un mismo punto de origen y desde diferentes departamentos Se conocen hasta el momento dos tipos de vesículas revestidas: 20
o
Las vesículas con revestimiento de clatrina: Este revestimiento se ensambla a partir de subunidades constituidas por seis cadenas proteicas enlazadas, los, trisqueliones, que forman alrededor de la vesícula un enrejado donde alternan hexágonos y pentágonos con el aspecto de una cúpula geodésica. Llevan cubierta de clatrina las vesículas que brotan del aparto de Golgi hacia los lisosomas, las vesículas de secreción regulada y las formadas por endocitosis.
o
Las vesículas con revestimiento de coatómeros: Este revestimiento se forma a partir de las COP (proteínas del coatómero) están presentes en las vesículas que viajan del RE al aparato de Golgi, las destinadas a la secreción continua y en todas las vesículas recicladoras.
DIFERENCIAS ENTRE ENDOSOMAS DE REDISTRIBUCION Y RECICLAJE Varias observaciones demuestran que los endosomas de redistribución y de reciclaje son dos orgánulos diferentes:
21
DIFERENCIAS ENTRE ENDOSOMAS DE REDISTRIBUCIÓN Y RECICLAJE La localización de los endosomas de redistribución (periferie) y de
reciclaje (periferie o perinuclear). Los túbulos endosómicos de reciclaje contienen transferrina,
nunca LDL u otros ligandos liberados en los lisosomas tras la endocitosis. No
existen conexiones visibles entre los endosomas de
redistribución (marcados por LDL y por la transferrina) y los endosomas de reciclaje, marcados solamente por la transferrina. La rab4 es más abundante en los endosomas de redistribución.
PAPEL DE LOS MICROTUBULOS EN LA ORGANIZACIÓN CON ESPACIAL DE LOS ENDOSOMAS TEMPRANOS: El desplazamiento de las vesículas de endocitosis depende de los microtúbulos. La asociación de estas vesículas con los microtúbulos dependen de la presencia de una proteína citoplasmática de unión, CLIP -170, que une la membrana de las vesículas con los microtúbulos. La despolimerización de los microtúbulos provoca el desplazamiento de las vesículas.
ENDOSOMAS Y TRANSCITOSIS: es una ruta vesicular que sigue ciertas moléculas .Empieza con vesículas de endocitosis que se fusionan con los endosomas, los cuales produces vesículas que se fusionan de nuevo con una región alejada de membrana plasmática. No es una vía de reciclado sino de transporte. En los enterocitos, las proteínas que provienen de la CGN son excretadas a los espacios intercelulares, donde 22
son endocitadas y pasan a los endosomas tempranos los cuales las reenvían hacia el polo apical.
2. VESÍCULAS ENDOSÓMICAS DE TRANSPORTE
Las vesículas ECV/MVC transportan moléculas entre los endosomas tempranos y los endosomas tardíos.
BIOGÉNESIS: Los endosomas tempranos dan lugar por vesiculación a los ECV/MVC, que tiene de 200 a 400 nm de diámetro. Estos transportadores de forma esférica se distribuyen por todo el citoplasma. Su contenido un PH de 6.5 e incluye múltiples vesículas, por lo que reciben el nombre de cuerpos multivesiculares. Su membrana periférica contiene Anexina I, y en el transcurso de su formación se recubren de B-COP.
DESPLAZAMIENTOS:
La aptitud de las moléculas para ser transferidas desde los endosomas tempranos a los en endosomas tardíos dependen
de los microtúbulos. Estos además
de
desempeñar un papel esencial en el transcistosis de membrana entre los endosomas tempranos y tardíos, están implicados en la organización espacial de estos dos sistemas de membranas. In vitro, los ECV/MVC,
se fusionan con los endosomas tardíos gracias a un
mecanismo en el cual intervienen: Microtúbulos: Necesarios para el transporte Proteínas asociadas a los microtúbulos, en particular la proteína citoplasmática
de unión 170 (clip170) una fosfoproteína citoplasmática capaz de unir las vesículas transportadoras a los microtúbulos. 23
Dineina: Citoplasmática que a la igual que la clip 170 , interviene como motor
asociado a los microtúbulos, así, los ECV/MVC transmiten su contenido a los endosomas tardíos Anexina I: que es una proteína independiente de calcio asociada tanto a la
membrana plasmática como la membrana de los MVC O de los endosomas tardíos. La fosforilación de la anexina I independiente de calcio el MUV aislado la convierte en una forma dependiente de calcio que intervienen en la función de membranas.
3. ENDOSOMAS TARDIOS LOCALIZACION: Estos cuerpos no se originan de los endosomas de redistribución (endosomas tempranos) y se ubican alrededor del núcleo (perinuclear). 24
ESTRUCTURA: Estos orgánulos presentan una estructura reticulovesicular muy compleja y presenta una membrana interna con un pH de 5,5 (ácido), y su pH depende de una H-ATPasa (bomba de protones) reducida idénticas a los de los lisosomas. Esta bomba de protones le proporciona las vesículas de clatrina – adaptina que transportan hidrolasas y provienen de las vesiculación de la TGN (red golgiana trans).
La membrana limitada de los endosomas tardíos contiene:
Rab9: (extracto ras de cerebro bovino; ras significa “sarcoma de rata”) es una proteína que pertenece a la súper familia ras de GTPasa pequeña, interviene en la liberación de energía necesaria para el transporte de la membrana.
Anexina I:en la interacción intermembrana.
LGP 120:esta glicoproteína se encuentra en la membrana de los lisosomas.
LBPA:(ácido lisobisfosfatidico) este marcador se localiza en la cara luminal de los endosomas tardíos y lisosomas e intervienen en la redistribución de las proteínas en los endosomas tardíos.
FUNCIONES: Al final del proceso de fusión con los ECV/MVC, los endosomas tardíos contienen grandes cantidades de membranas intraluminales. Se enriquecen en hidrolasas lisosómicas y en membranas lisosómicas por fusión con las 25
vesículas de transporte de hidrolasas, que insertan así receptores de M6P – R (manosa 6 -fosfato) en la membrana de los endosomas tardíos. Las hidrolasas lisosómicas contienen un radical M6P que es reconocido por el M6P-R, que es un receptor de hidrolasas acidas que ha sido localizado en la TGN, el Aparto de Golgi, la membrana plasmática y los endosomas. Los endosomas endosomas tardíos son los que contienen contienen la mayor parte de este receptor. Los M6P-R se encuentran en las membranas intraluminales, y son reciclados hacia la TGN antes de que los endosomas tardíos se fusionen con los lisosomas. Los endosomas tardíos no son lisosomas típicos si no que son endosomas especializados en los cuales las enzimas lisosomáticas son liberados de los M6P-R; sirve como comportamiento intermedios en los cuales los ECV/MVB descargan su contenido.
RUTA DE LAS HIDROLASAS ACIDAS 1. Estas enzimas se sintetizan en el retículo endoplasmático y trasladadas hasta el aparato de Golgi
2. Donde se le añade un grupo fosfato f osfato a un residuo de manosa. 3. En el TGN está manosa-6-fosfato es reconocida por receptores específicos.
4. Receptor-hidrolasa son englobadas en vesículas y transportadas hasta los cuerpos multivesiculares y endosomas tardío.
5. En estos orgánulos hay una acidez mayor que hace que la hidrolasa se desligue de su ligando. T GN en vesículas de reciclado. 6. El receptor es devuelto al TGN
26
PROCESO DE LA ENDOCITOSIS Es un término genérico genérico que engloba la pinocitosis y la fagocitosis, es decir, el conjunto de mecanismos responsables de la introducción en la célula de sustancias o microorganismos de origen extracelular. La formación de invaginaciones de la membrana plasmática conduce, gracias a movimientos de escasa amplitud, a la formación de vacuolas o vesículas que contienen el material importar.
A)FAGOCITOSIS: 27
Es la captación de partículas sólidas como las bacterias, o grandes desechos celulares en vacuolas de gran tamaño denominado fagosomas. Es más frecuente en los fagocitos fagocitos profesionales como como los neutrófilos y macrófagos macrófagos .La fagocitosis es un proceso activo que consume una gran cantidad de energía, la cual se obtiene obtiene a partir de la hidrólisis de ATP. En muchos organismos superiores, la fagocitosis es tanto un medio de defensa ante microorganismos invasores como de eliminación (e incluso reciclaje) de tejidos muertos.
Células Fagocíticas Monocitos:células circulares que se originan en la médula ósea y
constituyen cerca del 5% del total de leucocitos de la sangre, donde permanecen sólo unos tres días. Macrófagos:Células de gran tamaño con función fagocítica. También
pueden actuar como células presentadoras de antígenos. Derivan de los monocitos. Neutrófilos:son los leucocitos más abundantes (>70%), se
clasifican
como granulocitos granulocitos debido debido a sus gránulos gránulos citoplasmáticos citoplasmáticos lisosimas y lactoferrina. Pasan menos de 48 horas en la circulación antes de migrar
a los tejidos, debido a la influencia de los estímulos quimiotácticos. su acción acción fagocítica fagocítica y eventualmente mueren. Ejercen su
ETAPAS DE LA FAGOCITOSIS 28
Migración:Paso del torrente circulatorio a los tejidos (C5a,IL1,IFN,TNF-
ICAMs) Búsqueda del antígeno:Patrullaje Respuesta quimiotáctica:MCP-1 y IL8 Reconocimiento del antígeno: elemento extraño :opsonizado.
Adhesión: Directa por los TLR Indirecta por Lectinas y adhesinas: Ig y C
29
Ingestión: Plegamiento de la membrana en el sitio de contacto. Ingestión o endocitosis, y formación simultánea del “fagosoma”
Degranulación: Fagolisosoma por incremento de Calcio que permite la
fusión. Muerte y digestión del Antígeno Bacterias o restos celulares se unen a la membrana. La membrana se invagina rodeando al material extracelular Se forma el fagosoma
Proceso de la Fagocitosis:
B) LA PINOCITOSIS: 30
Es la captación de macromoléculas y solutos solubles en pequeñas vesículas que se forman por invaginación de la membrana plasmática en dirección al citoplasma . Las macromoléculas quedan englobadas en vesículas cubiertas. Una vez perdida la cubierta se procede a la degradación de los materiales endocitados. Ocurre en todas las células. Se puede observar en células especializadas en la función nutritiva, por ejemplo las de la mucosa intestinal. En esta la membrana se repliega creando una "vesícula pinocítica" y es de esta manera como las grasas, que son insolubles, pasan de la luz del intestino al torrente sanguíneo. Un tipo de célula en la cual se la ha observado frecuentemente es el óvulo humano. Cuando el óvulo madura en el ovario de la mujer, se rodea de "células nodrizas". Aparentemente, estas células ceden alimentos disueltos al óvulo, que los incorpora por pinocitosis.
EXISTEN CUATRO TIPOS DE PINOCITOSIS PINOCITOSIS DE VESÍCULAS LISAS La membrana plasmática se invagina en una vesícula de 150 nm de diámetro. La sustancia liquida ingresa en la vesícula, que a continuación se cierra por estrangulamiento. Son característicos de la endocitosis no especifica .Las vesículas liberan su contenido en los endosomas tempranos.
INDUCIDO POR UN RECEPTOR Es un tipo de endocitosis, altamente especifico, originan vesículas revestidas de clatrina gracias a un proceso de invaginación de una zona de la membrana plasmática recubierta en su cara interna por moléculas de clatrina que contiene receptores dependientes de adatina . Estas vesículas son selectivas. Algunos
31
por ejemplo solo transportan colesterol. La dinamina es una GTPasa necesaria para el cierre de las vesículas de clatrina. La pinocitosis mediada por receptor sirve para captar macromoléculas que estén disueltas en los fluidos extracelulares, para lo cual se requiere que exista un receptor en la superficie de las células para que capte esas macromoléculas. El proceso por el cual se forman vesículas con cubierta con un receptor es similar a lo analizado en el aparato de Golgi y lo veremos a continuación: La membrana plasmática se va invaginando para formar una vesícula con
cubierta de clatrina y el mecanismo por el cual se incorporan las macromoléculas consiste en su unión al receptor que se encuentra en la membrana plasmática. El mecanismo es similar ya que interviene el mismo sistema de marcado del fosfato y también el mismo sistema de reciclado del receptor una vez que ya fue utilizado, éste mecanismo de endocitosis mediada por receptor sirve para captar selectivamente macromoléculas disueltas en los fluidos extracelulares y es altamente eficiente ya que selecciona dentro de todas las macromoléculas las que la célula necesita captar aunque estén mezcladas con otras. Se han descrito unos 25 tipos de receptores que actúan de esta manera. Con ellos la célula puede incorporar de forma muy eficiente moléculas o partículas que se encuentran disueltas a bajas concentraciones. Estas moléculas se unen a sus receptores y los complejos receptor-ligando convergen en una zona de la membrana plasmática donde se produce la formación de la vesícula que posteriormente viaja hacia el interior de la célula.
32
El ejemplo más llamativo es la captación de colesterol Esto se da por parte de las células, el cual se transporta en la sangre unido a proteínas formando las lipoproteínas de baja densidad (LDL). Las LDL son unos complejos que contienen una gran cantidad de moléculas de colesterol rodeadas por una mono capa lipídica y poseen una molécula proteica que sobresale al exterior. Cuando una célula necesita colesterol sintetiza receptores para los LDL y los traslada a la membrana plasmática. Entonces se produce el reconocimiento entre receptor y LDL, ambos se unen y se agrupan en una zona
de la membrana plasmática donde se produce una invaginación. Una vez formada la vesícula, se dirige a orgánulos intracelulares donde las LDL son digeridas y el colesterol es liberado y metabolizado. Cuando se produce algún impedimento en la captación de colesterol, fundamentalmente por fallos en el reconocimiento por parte de los receptores de LDL o por su ausencia, el colesterol se acumula en la sangre y puede producir arterioesclerosis e infarto de miocardio. Las vesículas formadas por pinocitosis se fusionan con los endosomas tempranos y luego
éstos con los tardíos , terminando igualmente en los
lisosomas .
33
POTOCITOSIS Es un tipo de endocitosis inducida por la unión de un ligando a receptores de membrana y conduce
a la formación de caveolas. Las caveolas son
estructuras que se forman durante la potocitosis de microdominios
de la
membrana plasmática ricos en lípidos, en particular el colesterol (DIG).
34
MACROPINOCITOSIS Es una endocitosis de solutos que conduce a la formación de macropinocitosis vacuolas no revestidas de clatrina que tienen un diámetro de entre 0,5 y 200 um. Se forma como respuesta a factores de crecimiento. Es un tipo de pinocitosis en la cual se forman vesículas más grandes que incorporan mayor cantidad de soluciones . Una vez que las moléculas pinocitadas llegan a los endosomas tempranos , ahí se produce un proceso de separación de esas moléculas y su derivación a distintas vías . 1. pasaje a los endosomas tardíos 2. vuelta a la membrana plasmática
35
Diversas formas de pinocitosis:
PROCESO DE PINOCITOSIS
INTERNALIZACIÓN DE LAS INVAGINACIONES RECUBIERTAS Las vesículas se originan en la superficie interna de la célula recubierta por clatrina, la vesícula revestida de clatrina se invagina y se internaliza
al
citoplasma, gracias a las fuerzas desarrolladas por la unión de las moléculas de clatrina y de otras proteínas de revestimiento situadas en la cara interna o citoplasmática. La invaginación se cierra y forma una vesícula de endocitosis recubierta por la red hexagonal del complejo adaptina/ clatrina. Una vez que la vesícula está en el citoplasma el revestimiento de clatrina desaparece, los trisqueliones (formados por moléculas de clatrina) quedan libres en el citoplasma. 36
MOLÉCULAS QUE INTERVIENEN EN LA FORMACIÓN DE ENDOSOMAS
MOLÉCULAS DE CLATRINA: La Clatrina (180 kd) es un complejo proteico de tres cadenas polipeptídicas largas y de tres cadenas polipeptídicas cortas que constituyen tres pies (triskélion).
Las moléculas de Clatrina tienen la propiedad de agregarse
espontáneamente en un medio acuoso. No están asociadas directamente con la membrana de la vesícula. Primero se ensamblan con heterodímeros de adaptina; después se produce el autoensamblaje de los complejos adaptina/triskelion (polipéptidos de ensamblaje), proceso en que no se consume energía. Esto conduce a la formación de una especie de cesta con mallas hexagonales y pentagonales..
37
La clatrina consiste en tres polipéptidos asociados que forman una estructura que se llama TRISQUELION, que se van ensamblando formando canastas de forma hexagonal y pentagonal que son las que encontramos en las superficies de las vesículas con cubierta. Las vesículas con clatrina sufren un proceso de armado y desarmado : 1. Las moléculas de clatrina se asocian con la membrana plasmática , 2. La clatrina actúa como una sopapa que succiona la membrana y la invagina 3. en la zona con cubierta de clatrina se profundiza la invaginación y quedó formada la vesícula con cubierta.
Reciclado de la clatrina En esa vesícula con cubierta luego se desprende la clatrina y queda la vesícula ya sin cubierta que va a seguir las distintas direcciones que mencionamos y la clatrina es reutilizada para formar otra vez las vesículas Hay un pool de unidades de clatrina en el citoplasma. El receptor que tiene la membrana , que por un lado se unía con la clatrina y por otro lado se une con una molécula específica , no se une en forma directa a la clatrina, sino que se une por medio de una proteína intermediaria que se llama ADAPTINA .
MOLÉCULAS DE β ADAPTINA
Intervienen como intermediarios entre la membrana plasmática y el revestimiento de Clatrina, uniendo este ultimo a la membrana plasmática por medio de receptores. Estos receptores son moléculas transmembrana con un dominio citoplasmático que contiene una secuencia FRXY (fenilalanina, arginina, X, tirosina, siendo X cualquier aminoácido) y es reconocido por las adaptinas. Esta secuencia es una parte de la señal de la endocitosis.
38
MOLÉCULAS DE DINAMINA Se trata de una GTPasa de gran tamaño que contiene tres secuencias capaces de unirse al GTP, es responsable de la endocitosis en la que en condiciones normales la dinamina forma un complejo con el GTP, complejo que de dispone formando un anillo alrededor del cuello de la vesícula y provocan una constricción. Las moléculas pequeñas todavía pueden entrar en la vesícula por el cuello. La inhibición de la hidrólisis del GTP detiene la endocitosis en esta fase. Si esto no ocurre, la dinamina hidroliza el GTP se corta el cuello de la vesícula y esta se libera al medio intracelular. En los vertebrados superiores, hay tres genes diferentes que codifican para la dinamina: La dinamina I se expresa en neuronas y células neuroendocrinas. La dinamina II se expresa en la mayoría de tipos de células. La dinamina III se expresa en testículos, pero también está presente en
el corazón, el cerebro y el tejido pulmonar.
Coatómero:
Con respecto a las vesículas con Coatómero actúan en el transporte del RE al golgi, en un tipo de transporte llamado NO SELECTIVO, actúan en el transporte de una cisterna a otra del Golgi y en el transporte de vesículas del golgi a la MEMBRANA PLASMATICA. 39
La cubierta que tienen es una proteína muy grande (Coatómero) ,de 7 subunidades que se llaman COP , las cuales están unidas a la membrana por un adaptador llamado ARF que parece ser también una adaptina similar a las que se encuentran en las vesículas con cubierta. Hay diferencias importantes entre la clatrina y el Coatómero ya que el Coatómero no se auto ensambla y sigue un proceso de reciclado distinto.
CaveolINAs : Las vesículas con caveolina no son estrictamente vesículas recubiertas ya que la caveolina se encuentra incluida en la bicapa lipídica. Podrían actuar en la potocitosis, que es la pinocitosis pero con un mecanismo molecular de ligando – receptor distinto Están relacionadas con la contracción muscular en el
musculo liso . Una vesícula tiene un origen y un destino . Cada vesícula debe transportar la carga exacta y llegar al destino indicado .
40
LISOSOMAS
Los lisosomas son vesículas membranosas que funcionan como los “estómagos” de las células eucariotas. Contienen aproximadamente
unas
cuarenta
y
cinco
enzimas
diferentes
que
permiten
la
degradación intracelular de macromoléculas que ingresaron a la célula o materiales intracelulares como proteínas, lípidos, ácidos nucleicos etc. Estas moléculas son degradadas por las enzimas y luego devueltas al citosol para ser utilizados por la célula. Existen en todas las células animales pero no se han podido demostrar en las células vegetales en las cuales la digestión celular es parcialmente asumida por la vacuola vegetal. 41
Los lisosomas fueron descubiertos d por De Duve, que entre 1949 y 1955 utilizando el fraccionamiento celular. Estudió la distribución de la actividad fosfatasa ácida en homogeneizados de hepatocitos utilizando la técnica de la ultra centrifugación diferencial. De Duve aisló una fracción que contenía una cantidad muy elevada de fosfatasa ácida que se localizaba en la misma fracción celular que las mitocondrias. Procedió a aislar las fracciones dentro de la fracción mitocondrial por centrifugación hasta conseguir aislar la fracción correspondiente. Designo a la fracción el nombre de lisosoma. En un principio, el término lisosoma designaba un concepto de bioquímica. Hasta que, en 1962, Novikoff
y Essner dieron el nombre de
lisosomas a unos corpúsculos delimitados por una membrana que tenían actividad fosfatasa ácida.
Características generales Los lisosomas son orgánulos de forma redonda o esférica con un diámetro que puede variar entre 0,1 y 2 um. Esta rodeado por una membrana trilaminar que presenta entre 6 a 10 nm de grosor. El PH del interior del lisosoma es entre 4,5 y 5. Este PH es debido a una bomba de protones que utiliza energía de la hidrólisis del ATP para bombear Hidrogeno hacia el interior. Son polimórficas lo que quiere decir que pueden tener formas y composiciones distintas según las moléculas que degradan. Una característica que tienen en común los lisosomas es que todos contienen Hidrolasas acidas. Hasta ahora se han podido identificar aproximadamente unas 40 enzimas diferentes. No todas las enzimas están presentes en todos los lisosomas.
42
1. Membrana Lisosómica: Los lisosomas están rodeados por una membrana cuyo grosor es de unos 6 a 10 nm. La membrana lisosómica es muy importante ya que brinda estabilidad y ayuda a mantener las condiciones ideales para el funcionamiento apropiado de las enzimas.
2.1Composición
química
de
la
membrana
de
loslisosomas: La composición química de los lisosomas puede variar según la célula en la que se encuentre el lisosoma, pero hay propiedades que tienen en común, los cuales pueden ser:
43
La
hemim embrana
in terna
de
la
m embrana
con tiene
aproximadamente treinta tipos de proteínas diferentes. La mayoria de estas están altamente glucosiladas. Estos azucares forman una barrera de protección contra las enzimas, el PH ácido y las proteasas.
La membrana contiene proteínas de transporte ( la gran mayoría son fosfolípidos) que permiten que los productos finales de la digestión (como aa , azúcares y nucleótidos) sean transportados para el citosol donde van a ser utilizados por la célula o secretados al exterior.
La membrana también contiene una bomba de hidrógeno impulsada por ATP que bombea hidrogeniones cara el interior del lisosoma, lo que hace que se mantenga el pH ácido en su interior, pH ácido necesario para la actuación de las hidrolasas ácidas.
La membrana de los lisosomas contiene LAMP-1 y LAMP-2 que son marcadores lisosómicos. Estos permiten a los lisosomas reconocer las vesículas con las que se van a fusionar.
44
2.2Transporte a través de la membrana
Exportación de productos de degradación:
Los productos finales que provienen de la degradación de sustratos atraviesan la membrana a través de porinas (Proteínas de transporte) hacia el citosol donde serán recicladas por la célula.
Los
Entrada selectiva de péptidos: péptidos
ubiquitinilados
(parcialmente
degradados
por
proteosomas) son portadores de una secuencia que es reconocida por las proteínas de
transporte
ATPasas.
Estas
ATPasas
funcionan
como
transportadores dependientes de ATP que bombean moléculas especificas del citosol haciéndolas atravesar la membrana lisosómica.
45
2. Hidrolasas lisosómicas
La heterogeneidad de la morfología de los lisosomas contrasta con la estructura relativamente uniforme de los demás orgánulos celulares. Esta diversidad refleja la amplia gama de diferentes funciones que cumplen las hidrolasas ácidas incluyendo la digestión de los elementos
intracelulares
y
extracelulares,
la
muerte
celular
programada, la digestión de los microorganismos fagocitados e incluso la nutrición celular (ya que los lisosomas son el lugar principal de asimilación del colesterol a partir de las lipoproteínas séricas endocitadas). Las hidrolasas son enzimas catabólicas cuya actividad es optima cuando se encuentra en un PH ácido. Estas encimas catalizan la hidrólisis de enlaces éter, éster, peptídicos, anhídrido acido, C-C, Chalógeno o P-N. De esta manera las enzimas son capaces de lisar sustratos de las principales familias de macromoléculas: proteínas, glúcidos, lípidos y ácidos nucleicos. Las hidrolasas se forman en el R.E. donde son sometidas a un proceso de N-glucosilación donde se le agrega manosa. Del R.E. son transportadas vía transporte vesicular a la cara Cis del complejo Golgi. En el complejo Golgi se le une N- acetilglucosamina 1-fosfat o a
un
residuo
de
manosa.
Una
N-acetilglucosamina
elimina
posteriormente la N-acetilglucosamina dejando le fosfato unido a la manosa. resultando en las cadenas glucídicas ricas en manosa-6fosfato. Estas cadenas de manosa-6-fosfato son la marca que dirige estas enzimas hacia la ruta de los lisosomas.
No es posible hacer una relación exacta de las enzimas que se encuentran en los lisosomas, existen más de 45. Algunas de las más comunes se han listado en la siguiente tabla:
46
Enzima
Sustrato
Fosfatasas: Fosfatasa acida
Monoésteres de fosfato
Fosfodiesterasa acida
Diésteres de fosfato
Nucleasas: Ribonucleasa acida
RNA
Desoxirribonucleasa acida
DNA
Proteasas: Catepsina
Proteínas
Colagenasa
Colágena
Enzimas
que
hidrolizan
glucosaminoglucanos: Sulfatasa de Irudonato
Sulfato de dematán
Galactosidasa B
Sulfato de queratán
Sulfatasa N de heparán
Sulfato de heparán
N acetilglucosamidasa a Polisacaridasas
y
Oligosacaridasas:
Glucógeno
Glucosidasa a
Fucosioligosacáridos
Fucosidasa
Manosioligosacáridos
Manosidasa a
Sialioligosacáridos
Sialidasa Enzimas
que
hidrolizan
esfingolipidos: Ceramidasa
Ceramida
Glucocerebrosidasa
Glucosilceramida
Hexosaminidasa b
Gangliosido GM2
Arilsulf at as a A
Galactosilsulfatida
Enzimas
que
hidrolizan
lípidos: 47
Lipasa acida Fosfolipasa
2.1.
Triacilgliceroles Fosfolípidos
Tres vías de distribución de las enzimas lisosomicas
Estudios mediante la coloración de inmunofluorescencia detectaron la existencia de tres tipos de distribución de enzimas lisosómicas. Estas son:
VÍA ENDOSÓMICA: En esta vía de distribución las vesículas que contienen hidrolasas se fusionan con los endosomas o cuerpos vesiculares par así verter su contenido en sí mismas. El complejo proteína lisosómica-receptor se disocia cuando en la vesícula recubierta de clatrina la bomba de H comienza a actuar y el pH se hace ácido y los receptores pierden afinidad por la manosa-6fosfato. El receptor M6P regresa al Aparato de Golgi para unirse a nuevas moléculas de ligandos y realizar nuevos ciclos de transporte. Las enzimas lisosómicas quedarán empaquetadas en los lisosomas primarios (5,6,7) que emergen por gemación del Aparato de Golgi.
VÍA LISOSÓMICA: El receptor se disocia de la vesícula contenedora de hidrolasas y es llevado de vuelta a los sáculos de la cara trans del Aparato de Golgi 48
para ser reciclado. Una vez que el receptor esta disociado la vesícula contenedora de hidrolasas se fusiona con el lisosoma.
VIA SECRETORA:
En este proceso los M6P-R son incorporadas a la membrana plasmática. El reciclaje del receptor M6P se lleva a cabo mediante vacuolas de endocitosis que se forman a partir de invaginaciones revestidas, éstas transportan los receptores luego
en su membrana que
se observa en la membrana de los endosomas tempranos,
después en los cuerpos multivesiculares (lanzadera entre endosomas tempranos y tardíos), y por último en los endosomas tardíos, en cuya membrana se produce evaginaciones las cuales forman vesículas que transportan los receptores hasta la TGN y hacia los lisosomas que no contienen jamás receptores M6P.
3. Tipos de lisosomas: Existen dos tipos de lisosomas. Los lisosomas primarios son aquellos que
solo
secundarios
contienen por
las
haberse
enzimas fundido
digestivas. con
una
Los
lisosomas
vesícula
contiene
elementos en digestión.
4.1.Lisosomas Primarios: Los lisosomas primarios son orgánulos derivados del sistema de endomembranas. Los lisosomas primarios brotan de la cara Cis del aparato
de
Golgi,
con
un
contenido
de
enzimas
hidrolíticas
(hidrolasas) sintetizadas en el RER. Los
lisosomas
primarios
contienen
una
variedad
de
enzimas
hidrolíticas capaces de degradar casi todas las moléculas orgánicas. Estas hidrolasas se ponen en contacto con sus sustratos cuando los lisosomas primarios se fusionan con otras vesículas. El producto de 49
la fusión es un lisosoma secundario. Por lo tanto, la digestión de moléculas orgánicas se lleva a cabo en los lisosomas secundarios, ya que éstos contienen a la vez los sustratos y las enzimas capaces de degradarlos.
4.1.1. Síntesis del lisosoma primario: Las Hidrolasas sintetizadas en el R.E. son transportadas al la cara Cis del aparato de Golgi donde se la une una cadena de fosforo. Una vez fosforiladas las enzimas avanzan por transporte tubular o vesicular por los diferentes sáculos del dictiosoma y en la cara trans se unen a un receptor situados en la membrana de unos de estos sáculos. Estos receptores reconocen la manosa-6-P. De la cara trans del aparato de Golgi. Las enzimas son concentradas clasificadas, empaquetadas y enviadas en vesículas cubiertas con la proteína de clatrina hacia los lisosomas. La membrana del aparato de Golgi se invaginan formando vesículas. Estas vesículas engloban las enzimas recién sintetizadas que están marcadas con Manosa-6-P haciendo desaparecer la cubierta de clatrina. Debido al pH ácido del interior del lisosoma, los enzimas se disocian del receptor. Posteriormente se libera el grupo fosfato que estaba unido a la manosa y ya tenemos los enzimas maduros. A su 50
vez, ve a haber un proceso de reciclaje de los receptores, mediante vesículas que se separan del lisosoma y se fusionan con los sáculos de la cara trans del complejo Golgi.
4.2.Lisosomas Secundarios Los lisosomas secundarios contienen materiales en proceso de digestión, además de enzimas. Son de mayor tamaño que los lisosomas primarios y su
contenido es heterogéneo. Las enzimas
lisosomales están latentes, sólo se activan por rotura de su membrana, así tendrían un sustrato sobre el que actuar. Las membranas lisosomales son extraordinarias ya que no sólo resisten la acción de las hidrolasas, sino que también es impermeable tanto a las enzimas como a sus sustratos. Los sustratos se introducen en el lisosoma por fusión del lisosoma primario con otras vesículas. La membrana lisosómica es permeable a los productos finales de la digestión de bajo peso molecular. Existen diversas formas de lisosomas secundarios, según el origen de la vesícula que se fusiona con el lisosoma primario:
4.2.1Fagolisosomas: Se originan de la fusión del lisosoma primario con una vesícula procedente de la fagocitosis, denominada fagosoma. Se encuentran, por ejemplo, en los glóbulos blancos, capaces de fagocitar partículas extrañas que luego son digeridas por estas células. Endosomas tardíos. Surgen al unirse los lisosomas primarios con materiales
provenientes
de
los
endosomas
tempranos.
Los
endosomas tempranos contienen macromoléculas que ingresan por los mecanismos de endocitosis inespecífica y endocitosis mediada por receptor. Esteúltimo es utilizado por las células para incorporar, por ejemplo, las lipoproteínas de baja densidad o LDL. 51
4.2.2.Autofagolisosomas: Es el producto de la fusión entre un lisosoma primario y una vacuola autofágica o autofagosoma. Algunos orgánulos citoplasmáticos son englobados en vacuolas, con membranas que provienen de las cisternas del retículo endoplasmático, para luego ser reciclados cuando estas vacuolas autofágicas se unen con los lisosomas primarios. Después de la absorción lo que queda del lisosoma es un cuerpo residual. Los cuerpos residuales contienen desechos no digeribles que en algunos casos se exocitan y en otros no, acumulándose en el citosol a medida que la célula envejece. Un ejemplo de estos cuerpos residuales son los gránulos de lipofuscina que se pueden observar en células de larga vida, como las neuronas.
4. Funciones os lisosomas participan en la digestión celular (son el estómago de la célula), y para ello contienen enzimas digestivas en su interior, que
digieren
(descomponen)
la
materia
orgánica
compleja,
transformándola en moléculas más sencillas
4.1.
Heterofagia:
La Heterofagia es un proceso de digestión celular en el cual los lisosomas se unen con vesículas de material nutritivo englobado por fagocitosis o endocitosis. La Heterofagia digiere estructuras que provienen del exterior de la célula. Una vez que estos sustratos hayan sido degradados son expulsados al citosol para ser reciclados por la célula. Consiste en dos formas:
4.1.1. Endocitosis: La Heterofagia toma parte en la nutrición celular. Consiste en la digestión de las sustancias ingeridas por endocitosis de sustancias que han sido degradadas previamente. 52
La mayoría de células animales se nutren vía la membrana y transporte activo. Sin embargo en algunos casos de animales ( en los mamíferos esto ocurre en los recién nacidos) las proteínas no son degradadas y son introducidas a la célula por endocitosis.
Éstas
vacían su contenido en endosomas formando un endosoma primarios cuyo PH es de 6.2 y contiene proteínas Rab, SNARE y anexina para la fusión de vesículas. El endosoma primario se fusiona con un lisosoma primario y forma un lisosoma secundario. Las enzimas lisosómicas ya tienen acceso a un sustrato. El PH acídico de los lisosomas
ayuda
a
desnaturalizar
las
prote ínas
haciéndolas
accesibles a la acción de las hidrolasas lisosomicas.
5.1.2.Fagocitosis: La fagocitosis solo se lleva a cabo en células especializadas. Consiste en la ingestión de partículas grandes o microorganismos enteros. La ingestión se lleva a cabo formándose una invaginación en la membrana formándose así el fagosoma con la ayuda de microfilamentos despolimeran
y
miosina
formándose
I.
así
Luego los
los
microfilamentos
microtúbulos
facilitándole
se al
fagosoma el desplazamiento hacia el centro de la célula. La Vesícula entonces Se fusiona con un lisosoma con la ayuda de las proteínas MARCKS y PKC. Estas se unen a la membrana del lisosoma hasta aparecer al marcador LAMP 1, el cual indica la transformación de fagosoma a fagolisosoma resultando en un organelo que degrada la partícula ingestada. Posteriormente se produce la absorción en el citoplasma. Los productos no degradados quedan en un cuerpo rodeado de membrana que pueden ser defecados por unión de la membrana de la vacuola a la plasmática y libera el contenido al exterior o bien quedan retenidos en el interior de la célula. La fagocitosis también tiene un papel importante en la desintegración de células de desecho para crear espacio que puede ser ocupado por una célula nueva.
53
4.2.
Autofagia
La autofagia es un proceso catabólico en el cual el citoplasma, incluyendo el exceso de organelos o aquellos deteriorados o aberrantes, son capturados en vesículas de doble membrana denominados fagosomas y liberados dentro de los lisosomas o vacuola para su descomposición y eventual reciclado de las macromoléculas resultantes. Este proceso juega un papel esencial en la renovación y el buen desarrollo de la célula. Durante la autofagia se forman, como se ha dicho, vesículas de doble membrana llamadas autofagosomas que capturan material citoplasmático y lo transportan hasta los compartimentos acídicos ( vacuola en el caso de levaduras o lisosomas en el caso de células de mamífero), donde son degradados por enzimas hidrolíticas. Una vez que los autofagosomas se ha fusionado con los lisosomas, las vesículas resultantes (ya de membrana simple) pasan a denominarse autolisosomas. La autofagia puede ser activada no solo por la presencia de organelos defectos sino también en casos de cómo cambios de ambiente, por la falta de nutrientes (Por ejemplo una persona que está
haciendo
dieta),
por
unainfección
viral/bacterial
o
bajo
situaciones de estrés. La autofagia también tiene importancia por ejemplo durante la metamorfosis de los renacuajos cuya regresión de la cola depende de la apoptosis y de las vacuolas autofágicas.
5. Enfermedades lisosómicas Las enfermedades lisosómicas son enfermedades causadas por la disfunción de alguna enzima o por la liberación incontrolada de dichas enzimas en el citosol, lo que produce la lisis celular. También 54
existen enfermedades de almacenamiento lisosómico, este tipo de enfermedades se deben a un error genético en el cual alguna enzima del lisosoma tiene actividad reducida o nula y el substrato de dicho enzima se acumula y deposita dentro del lisosoma que aumentan de tamaño a causa del material sin digerir, lo cual interfiere con los procesos celulares normales; algunas de estas enfermedades son:
5.1.
Gota:
La gota es un tipo de artritis. Es causada por la acumulación de acido úrico en las articulaciones. En la gota, el ácido úrico proveniente del catabolismo de las purinas se produce en exceso, lo que provoca la deposición de cristales de urato en las articulaciones causando la gota. Los cristales son fagocitados por las células y se acumulan en los lisosomas secundarios; estos cristales provocan la rotura de dichas
vacuolas
con
la
consiguiente
liberación
de
enzimas
lisosómicas en el citosol que causa la digestión de componentes celulares, la liberación de sustancias de la célula y la autolisis celular.
5.1.1. Causas: La gota es causada por el exceso de ácido úrico puede ser debido al aumento de producción de ácido úrico o porque los riñones no pueden eliminar el ácido úrico de forma adecuada. Los fármacos y ciertos alimentos pueden elevar los niveles de ácido úrico y causar ataques de gota, estos incluyen:
Alimentos como mariscos y carnes rojas;
Alcohol en exceso;
Bebidas y alimentos azucarados con alto contenido de fructosa; algunos medicamentos: Aspirina Diureticos 55
Immunosupresores
5.1.2. Síntomas Lagota suele afectar solo una o pocas articulaciones como el dedo gordo del pie, la rodilla o el tobillo. La gota comienza con un dolor súbito que se puede describir como pulsátil. La articulación afectada se calienta y se enrojece. También puede haber fiebre. Estos ataques pueden durar varios días.
5.1.3. Diagnóstico: Para el diagnostico apropiado se pueden realizar varias pruebas:
Análisis del líquido sinovial: Se trata de la extracción de un poco de líquido sinovial con una aguja para ver si contiene cristales de ácido úrico.
Análisis del ácido úrico en la sangre
Radiografía de la articulación afect ada
Prueba de ácido úrico en la orina
5.1.4. Tratamiento: El tratamiento de la gota comienza con una alimentación sana con una cantidad reducida de alimentos ricos en purinas. Además el medico puede prescribir medicamentos como:
Medicamentos antiinfla matorios no esteroides tipo Ibuprofen o o diclofenaco.
Los corticosteroides , como la Prednisona
56
La Colchicina, que es muy eficaz contra el dolor y la inflamación .
Enfermedades lisosómicas por acumulación: Hoy en día se conocen más de 45 enfermedades lisosomicas por acumulación. Estas enfermedades ocurren aproximadamente en uno de cada 5000 nacimientos. Todas las enfermedades lisosomicas por acumulación son un defecto genético en una o más proteínas activadoras de enzimas resultando en una actividad enzimática deficiente.
Si
las
enzimas
no
funcionan
apropiadamente
los
elementos recibidos no podrán ser degradados en consecuencia se van acumulando causando la mal función de la célula y ulteriormente su muerte. Algunas de estas enfermedades más comunes son:
5.2.
La Enfermedad de Tay-Sachs(ETS)
Es causada por el defecto de una de las enzimas que catalizan una etapa en la degradación lisosómica de gangliósidos. Esto resulta en la
acumulación
de
glucolípidos
lo
cual
puede
tener
causas
devastadoras sobre todo al nivel de las neuronas. Esta enfermedad suele ser detectada antes del primer año de edad y es fatal, muchos niños no pasan los dos años de vida.
La enfermedad de ETS ha sido clasificada en sus formas infantil, juveni l y adult a de pendi endo de lo s sínto ma s y el tiempo en que apareció. La forma infantil es la más común, empieza a desollarse en el útero materno y los primeros síntomas suelen detectarse entre los tres a seis meses de edad. La enfermedad suele progresar bastante rápido. El niño afectado solo suele vivir hasta los 4 o 5 años.
5.2.1. Síntomas:
Sordera 57
Disminución en el contacto visual, ceguera
Disminución del tono muscular.
Retraso en el desarrol lo de habilidades mentales y sociales
Demencia
Aumento del reflejo de sobresalto
Irritabilidad
Apatía o desgano
Pérdida de las destrezas motrices
Parálisis o pérdida de la función muscular
Convulsiones
Crecimiento lento
5.2.2. Tratamiento: Todavía se desconoce la cura para esta enfermedad, solo es posible tratar a los síntomas para mejorar la calidad de vida del paciente.
58
PEROXISOMAS .1 INTRODUCCIÓN: Antes del advenimiento del ME, estos organelos eran conocidos con el nombre de microcorpúsculos o microcuerpos, fueron descubiertos en 1954 por Rohodin en el túbulo contorneado proximal del riñón de ratón. En 1967, de Duve llamó peroxisomas a los mismos orgánulos, porque intervienen en la degradación del
peróxido de hidrógeno, aunque esta no es su única función. Con el ME se han caracterizado como vesículas simples limitadas por una membrana, con un Ø que ranguea de 0.15 a 1.7 µm. Existen muchas clases de peroxisomas, los cuales se diferencian entre sí por la enzima o por el conjunto de enzimas presentes en su interior. Debe señalarse que cada tipo celular posee peroxisomas que contienen una enzima o una variedad particular de enzimas.
59
Entre las enzimas más comunes detectadas en los peroxisomas se encuentran la catalasa, la D-aminoácido oxidasa, la urato oxidasa y las responsables de la β -oxidación de los ácido grasos.
Se asemejan a los lisosomas en que contienen varias enzimas de gran variabilidad funcional; por ejemplo: las que participan en la oxidación de los ácidos grasos de larga, síntesis de colesterol y ácidos biliares en el hígado, síntesis de plasmalógenos en la neurona, la catalasa que degrada el nocivo peróxido de hidrógeno (H2O2). Como dato curioso, la luciferasa que genera la luz emitida por las luciérnagas es almacenada en los peroxisomas. Todas las proteínas peroxisomales están codificadas en el ADN nuclear y son sintetizadas en el citosol desde donde son internalizadas a través de la membrana del peroxisoma mediante receptores que reconocen la secuencia de señalización peroxisomal. Los peroxisomas, al igual que las mitocondrias, se reproducen por división del organelo
2.DEFINICIÓN: Los peroxisomas son orgánulos delimitados por una membrana, que a veces presentan inclusiones cristalinas en su interior debido a la gran cantidad de enzimas que llegan a contener. Deben su nombre a que las primeras enzimas que se descubrieron en su interior fueron las peroxidasas. Pero pueden existir más de 50 enzimas diferentes localizadas en el interior del orgánulo. Los tipos de enzimas presentes pueden variar dependiendo del tipo celular y del estado fisiológico de la célula. Las rutas metabólicas principales que llevan a cabo son la β-oxidación de los ácidos grasos y la eliminación del peróxido de hidrógeno
(H2O2). Son un centro de alta utilización de oxígeno y por tanto de procesos oxidativos. Dos enzimas son típicas de este orgánulo: la catalasa y el urato oxidasa. Las reacciones de oxidación siguen el patrón siguiente: RH2 + O2 = R + H2O2. El peróxido de hidrógeno es una molécula altamente reactiva y por tanto muy toxica. La catalasa permite su inactivación mediante la siguiente reacción: H2O2+ R-H2= R +2H2O. 60
En las plantas y en los hongos la β-oxidación se lleva a cabo exclusivamente
en los peroxisomas, mientras que en las células animales también se realiza en las mitocondrias. En las plantas, los peroxisomas también oxidan productos residuales de la fijación de CO2. A este proceso se le denomina fotorrespiracíon porque usa oxígeno y libera CO2. En las semillas, sin embargo, su función es la de almacenar sustancias de reserva y durante la germinación transformarán los ácidos grasos en azúcares. A estos peroxisomas se les llama glioxisomas, que también aparecen en las células de los hongos filamentosos. Es interesante reseñar que cuando comienza la fotosíntesis, tras la aparición de las primeras hojas, los glioxisomas se transforman en peroxisomas de las hojas. En los tripanosomas, parásitos causantes de la malaria, existen unos peroxisomas especializados en llevar a cabo glucolisis y se denominas glucosomas. En conjunto, a los diferentes tipos o especializaciones de los peroxisomas se les llama microcuerpos. La biogénesis o formación de nuevos peroxisomas en una célula ha sido históricamente controvertida. Imágenes tempranas de microscopía electrónica indicaban su formación a partir del retículo endoplasmático. Esto era difícil reconciliarlo con la síntesis citosólica de sus proteínas, lo que llevó a la idea de que eran orgánulos autónomos como las mitocondrias y los cloroplastos. Pero ciertos experimentos demostraron que algunas células que carecían completamente de peroxisomas pueden volver a regenerarlos. Algunas imágenes de microscopía electrónica muestran un proceso continuado de estructuras que se van formando desde el retículo endoplasmático como son lamelas, retículo preperoxisomal y peroxisoma maduro (lamelas y retículo peroxisomal son compartimentos intermedios entre el retículo y el peroxisoma), lo cual demuestra que los peroxisomas se pueden formas a partir del retículo endoplasm´atico. Sin embargo, una vez que el peroxisoma está aislado incorpora las proteínas a partir de aquellas sintetizadas en los ribosomas citosólicos. Estas proteínas tienen una secuencia señal que es reconocida por receptores localizados en la membrana del peroxisoma. Las enzimas que van dirigidas al interior del orgánulo son translocadas a través de la membrana. Todas las proteínas incorporadas a los peroxisomas muestran los mismos 61
péptidos señal: PTS1 o PTS2 (peroxisome target sequence). Los peroxisomas, a pesar de que pueden formarse desde el retículo, tienen la capacidad de dividirse
mediante
su
crecimiento
y
estrangulamiento.
Esto
ocurre
fundamentalmente durante la división celular. El proceso es llevado a cabo por el citoesqueleto y por proteínas motoras, ayudados por puntos de anclaje a ciertos lugares de la célula.
3 MORFOLOGÍA DE LOS PEROXISOMAS:
3.1 ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN: Los peroxisomas son orgánulos ovoides, separados unos de otros. Están limitados por una membrana, la membrana peroxisómica, y contienen una matriz homogénea, un nucleooide y una placa marginal. tadas por una membrana sencilla que
usualmente contienen una fina matriz granular
y sí enzimas oxidativas. El aislamiento es difícil porque:
Su membrana es muy frágil y hay que hacer un homogeneizado suave.
Su densidad es parecida a la de los lisosomas. 62
Están en baja proporción y hace falta mucho material biológico.
Se usan dos técnicas: a) Modificar la densidad de los lisosomas: Al inyectar una sustancia que se capture por endocitosis y pase a los lisosomas secundarios. b) Aumentar el número de peroxisomas: Al tratar al animal con sustancias que bajen la tasa de triglicéridos y colesterol en sangre. Estos lípidos pasan a las células y son metabolizados en los peroxisomas. La membrana tiene de 6 a 8 nm y a veces se continúa con el REL. Contiene: 30% de lípidos y 70% de proteínas. En la membrana hay transportadores de electrones: Cyt b5 y su reductasa.
TIPOS DE PEROXISOMAS: 1. PEROXISOMA: 0.5-1.7 micras de diámetro. Contiene un: a) Elemento constante: membrana y matriz. b) Elemento inconstante: En los primates, no existe el nucleoide, y la placa marginal es
discontinua
Nucleoide: actividad de urato oxidasa (uricasa).
Placa marginal en la periferia.
2. MICROPEROXISOMAS: 0.15-0.25 micras de diámetro.
Membrana como la del REL y está en continuidad con ella.
Contiene túbulos y fibrillas y no contiene nucleoide y placa marginal.
Están en alta proporción en las células que sintetizan esteroides.
EQUIPO ENZIMÁTICO:
63
Enzimas oxidativas: utilizan el oxígeno molecular para oxidar a los sustratos. Liberan peróxido de hidrógeno como metabolitos secundario, que es degradado por la catalasa.
Catalasa: es la enzima más abundante (40% del total). Transforma el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.
Peroxidasa: Descompone el peróxido de hidrógeno y oxida a un sustrato.
Enzimas que degradan los ácidos grasos en un proceso análogo a la beta oxidación, hasta AcCoA. Los electrones captados son cedidos al Cyt b5.
D-aa-oxidasas flavínicas (desaminación oxidativa).
Enzimas que degradan el ácido úrico
SUSTRATO
Ácido úrico
Alantoína
Ácido alantoico
Urea
ENZIMA
Uricasa
Alantoinasa
Alantoicasa
Ureasa
PRODUCTO
Alantoina
Ácido alantoico
Urea + ácido glioxílico
Agua + amonio
64
3.2 MEMBRANA PEROXISÓMICA: La membrana peroxisómica limita la periferia del peroxisoma. Presenta un grosor de entre 6 y 8 nm, y es solo morfológicamente semejante a la del REL. Sus proteínas de membrana y enzimas se ensamblan en ribosomas libres (polirribosomas libres).
65
micrografía
electrónica
de
una
célula
hepática
coloreada
inmunocitoquímicamente para localizar la catalasa en los peroxisomas (P). Se observan varias mitocondrias. 3.3 MATRIZ: Es moderadamente densa a los electrones, y a veces contiene unos filamentos ramificados de entre 4 y 4.5 nm de diámetro. 3.4 NUCLEOIDE: El nucleoide es una formación de estructura cristaloide que contiene uricasa y ocupa el centro de los peroxisomas d muchas especias animales y vegetales; no se encuentra en los primates y por ende tampoco en los humanos, pues en ellos el ácido úrico que se produce en el catabolismo de las purinas es eliminado en vez de ser degradado. El nucleoide es, a menudo, el resultado de la unión de túbulos primarios la cual forma su unidad estructural. Dicha unidad se asocia a otros túbulos primarios formándose así estructuras poli o mulltitubulares. Así en los nucleoides de los peroxisomas de hígado de rata los túbulos primarios tiene una luz central entre 3 y 4.5nm de diámetro y una pared de4nm de grosor. Estos túbulos primarios se agrupan en fascículos y constituyen un túbulo secundario cuya pared está formado por 10 túbulos primarios, la luz de este túbulo secundario tiene un diámetro de entre 9.5 y 11.5nm.
66
Nucleoide
3.5 PLACA MARGINAL: La placa marginal es plana lineal, con un grosor de 8.5nm (es más gruesa que la membrana del peroxisoma) y se caracteriza por su homogeneidad y por su densidad al ME. Esta placa está separada de la membrana del peroxisoma por un espacio estrecho y de baja densidad al ME; se encuentra en los peroxisomas de las células del hígado y del riñón de numerosos primates y otros animales.
3.6 DISPOSICIÓN EN UNA RED DE CANALÍCULOS: Se observan unos canalículos muy finos que asocian a los peroxisomas entre sí. Esta red es totalmente independiente del RE. Los canalículos y los peroxisomas tiene las mimas funciones. 67
NOTA: En la especie humana los peroxisomas tiene una matriz homogénea, no poseen uricasa (ausencia del nucleoide) y raramente presenta placa marginal. Loa peroxisomas constituyen una red de canalículos independientes del RE. 4 ORGANIZACIÓN MOLECULAR DE LOS
PEROXISOMAS:
La frágil membrana de los peroxisomas está formada por un 30% de lípidos y un 70% de proteínas. Es particularmente fluida gracias a su pobreza en colesterol. Contienen transportadores de electrones como citocromo P -450, citocromo b5, enzimas que intervienen en el metabolismo de los lípidos, oxireductasas y peroxinas. 4.1 PEROXINAS DE LA MEMBRANA (PEX, PMP, IMP): Las peroxinas engloban proteínas no glucosiladas. El PEX designa un conjunto de proteínas: las de la membrana peroxisómica, las importadas a la matriz peroxisómica, las portadoras de proteínas dirigidas a los peroxisomas, las de anclaje, las controladoras de la proliferación peroxisómica y las de translocación de las moléculas destinadas a los peroxisomas. Por tanto, no todas las peroxinas se encuentran en los peroxisomas. TIPOS DE PEX: a) PEX2p:Es una proteína intrínseca de 35kD, aislada a partir de las células ováricas de hámster y luego clonada y secuenciada; 68
presenta un alto grado de homología con PAF-1(factor de ensamblaje peroxisómico) de origen humano. Es sintetizada por los ribosomas libres, transportada y después insertada en la membrana peroxisómica. b) PEX3p: E s una proteína de membrana que no tiene equivalente conocido en especie humana. Estas proteínas se ancan en la membrana peroxisómica por el extremo aminoterminal, mientras que el resto de la molécula queda expuesta en el citosol. c) PEX4p: Es una de las enzimas que conjuga la ubiquilina. d) PEX9p: Es una proteína de membrana. e) PEX10p y PEX12p: Son proteínas que se unen al zn f) PEX11: Es un receptor nuclear de proliferadores peroxisómicos g) PEX13p: Es una proteína que contiene un dominio de interacción proteína/ proteína de tipo SH3 y que solo interviene en el anclaje del PEX5p. h) PEX14: Es una proteína de anclaje de PEX5p y PEX7p.
4.2 FUNCIONES DE LAS ENZIMAS DE MEMBRANA: a) TRANSLOCACIÓN: Las peroxinas implicadas en el mecanismo de translocación, PEX1 y PEX6, pertenecen a la superfamilia de los transportadores ABC. Son ATPasas. Poseen 1 o 2 dominios de fijación del ATP expuestos en el citosol y la translocación de las proteínas en los peroxisomas es, por tanto, dependiente del ATP.
b) ACTIVACIÓN DE LOS LÍPIDOS: os lípidos para sufrir la β -oxidación necesitan ser activas. Esta activación se
desarrolla en 2 etapas: En la primera etapa el ácido graso reacciona con el ATP y forma un acil-AMP y en la segunda etapa, el acil-AMP reacciona con la coenzima A-CH para formar un acil coenzima A.
69
En la membrana de los peroxisomas se encuentran todas las enzimas necesarias para la activación de los ácidos grasos o para el inicio de la biosíntesis de ésteres lipídicos. 4.3 ENZIMAS DE LA OXIDACIÓN- REDUCCIÓN: Estas oxidoreductasas son las siguientes: Peroxidasa – catalasa; esta enzima se utiliza como marcador e los
peroxisomas y asegura a destrucción del peróxido de hidrógeno y su transformación en agua siguiendo 2 mecanismos diferentes:
Un mecanismo peroxidasa, en el que interviene “ donador de hidrógeno”
(R.H2)+ H2O2
2H 2O + R (sustrato oxidado)
Un mecanismo de naturaleza catalásica, en el cual el donador de hidrógeno es otra molécula de peróxido de hidrógeno: H2O2 + H2O2
O2 + 2H 2 O
Uricasa o urato oxidasa; esta enzima, que existe en casi todos los
mamíferos excepto en los primates, se localiza en el nucleoide y cataliza la degradación del ácido úrico en alantoina
L- β-hidroxioxidasa; se encarga de catalizar la reacción: 2RCHOH COOH + O2
2RCO COOH + H 2 O
D- aminooxidasa; actúa sobre los D- aminoácidos de una forma
específica. Estos aminoácidos no se encuentran en los vertebrados y muy raramente en los procariotas.
5 BIOGÉNESIS DE LOS PEROXISOMAS: Se ha observado una relación entre los peroxisomas y el RER. Es uy frecuente que lo peroxisomas aparezcan en la proximidad del RER e incluso de han publicado elcetronografías que muestran conexiones entre la membrana del 70
RER y las vesículas de estructura cristalina de algunos peroxisomas. De ahí que se piense que los peroxisomas se originarían como una gemación del RER desprovista de ribosomas y en la que se almacenarían las enzimas peroxisómicas. Sin embargo, está bien establecido que las enzimas peroxisómicas no se sintetizan en el RER sino en los ribosomas libres. Estas proteínas están provistas de un péptido señal aminoterminal, de al menos 3 aminoácidos, que es reconocido por los receptores específicos de la membrana del peroxisoma. Estos receptores se sintetizan en el RER, al originar la membrana del peroxisoma. Hoy en día se tiene a pensar que los peroxisomas son capaces de reproducirse como las mitocondrias y cloroplastos, previo crecimiento seguido de fisión. En tal caso los componentes de membrana serían importados del citoplasma fundamental a través de proteínas translocadoras como ocurre parcialmente en la mitocondrias. Según estudios la vida media del peroxisoma es de unos 5 días y es destruido por autofagia.
71
6 MULTIPLICACIÓN D LOS PEROXISOMAS: Los peroxisomas, al igual que las mitocondrias, se reproducen por división del organelo. Se forman a partir de peroxisomas preexistentes, los peroxisomas se forman por: Por división, tras el crecimiento causado por la captura de proteínas
citosólicas específicas Por evaginación de un peroxisoma y posterior separación y crecimiento
de dicha evaginación.
7 DESARROLLO Y MANTENIMIENTO DE LOS PEROXISOMAS: 7.1 FUNCIÓN DE LOS GENES PEX: Los genes PEX son los responsables del ensamblaje y del mantenimiento de los peroxisomas. Codifican todas las proteínas de la matriz y la membrana de estos. Los genes PEX están controlados por los proliferadores peroxisómicos (PP), que activan un receptor nuclear combinándose directamente con él o estimulando la producción del ligando para ese receptor. Los receptores activados reconocen unas secuencias cortas denominadas PPRE (elementos de respuesta a los proliferadores peroxisómicos) sobre el ADN, y estas secuencias se localizan sobre las regiones promotoras anteriores a los genes que regulan la actividad de los genes PEX. L fijación de receptores activados
72
sobre las secuencias PPRE, induce la transcripción de los genes PEX, activando así las síntesis de las peroxinas. La mutación de los genes PEX provoca alteraciones más o menos serias en los peroxisomas, produciendo graves disfunciones en su máquina f uncional. Los PP incluyen sustancias tan diversas como hormonas tiroideas, hipolipenuantes, que disminuyen la colesterolemia, y la tiazolidimedionas, que tienen una acción antidiabética. El receptor nuclear PPAR también puede activarse por acumulación fisiológica de lípidos poliinsaturados. La proliferación peroxisómica se acompaña siempre de proliferación celular ya sea normal o anárquica.
7.2 TRANSPORTE DE LAS PEROXINAS A LOS PEROXISOMAS: Las nuevas proteínas sintetizadas son importadas de los peroxisomas inmaduros inmediatamente después de su traducción, lo que explica que ninguna proteína peroxisómica sea glucosilada. Por ejemplo: La acil-CoA oxidasa es importada primero a los peroxisomas inmaduros y 30 minutos después se encuentran ya en los peroxisomas maduros. Las proteínas transportadas son plegadas casi completamente. Penetran en el peroxisoma a través de un poro de la membrana o por invaginación de la membrana peroxisómica de las regiones ocupadas por las proteínas portadoras de las señales de direccionamiento peroxisómico (PTS). Las proteínas destinadas a los peroxisomas poseen uno de estos dos tipos de señales Una señal PTS1, caracterizada por la presencia de una secuencia
carboxiterminal SKL (serina, lisina, leusina). Una señal PTS2, utilizada por un pequeño grupo de proteínas
matriciales.
73
7.3 PROTEÍNAS PEROXISÓMICAS PORTADORAS: Las peroxinas actúan como lanzadera entre el citosol y la membrana peroxisómica; el citosol, forma complejos con las proteínas portadoras de las señales PTS1y PTS2, los complejos proteína/pex alcanzan las superficie del peroxisoma, y las proteínas de anclaje de la membrana los fijan. El exceso de PTS en relación con el número de receptores de la membrana (durante la proliferación peroxisómica) provoca el reciclaje de los receptores en el citosol. Si los receptores asociados a la membrana peroxisómica están en exceso en relación con las proteínas transportadas en el complejo, entonces dicho receptores pueden penetrar con su carga (su proteína asociada) en la matriz.
7.4 POLIMERIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS EN EL INTERIOR DE LOS PEROXISOMAS: La polimerización puede efectuarse en la matriz peroxisómica. Numerosas proteínas importadas son ologómeros como: La catalasa, sin embargo puede hacerlo en forma tetramérica; el alcohol oxidasa, una molécula octamérica, por el contrario, se ensambla en los perxisomas tras la importación de los monómeros. 7.5 PAPEL DE LA PROTEÍNA CHAPERONA HSP70: Las proteínas peroxisómicas se repliegan en el citosol antes de su importación, la región carboxiterminal portadora PTS permanece desplegada, aunque no es indispensable que lo esté. La proteína Hsp70 es necesaria para la importación de las proteínas a la m atriz peroxisómica. La Hsp70 es reclutada en el citosol y después integrada en la 74
membrana peroxisómica; ahí se queda, sensible a la acción de la proteasa sobre aquellos peroxisomas en los que la membrana está i ntacta. La proteínas Hsp70 establece cual es la región parcialmente desplegada que contiene la secuencia PTS y deja esta secuencia accesible al receptor, que se localiza en la membrana peroxisómica. El Hps70 puede facilitar así la liberación del receptor de la membrana peroxisomal o permitir el reciclaje de dicho receptor en el citosol. La hidrólisis del ATP es necesaria para la translocación. Esta hidrólisis podría estar ligada a la función de la Hps70 en la importación de las proteínas de la matriz. 7.6 TRANSPORTE DE LOS LÍPIDOS PEROXISÓMICOS DESDE EL RE: Los lípidos necesarios para la construcción de una nueva membrana peroxisómica se importan. Estos lípidos son transportados desde sus lugares de síntesis ( superficie de la membrana del RE) hasta su destino por proteínas hidrosolubles de intercambio o de transferencia de fosfolípidos. Ellas son las que transportan las moléculas de fosfolípidos de una membrana a otra. Existen proteínas de transferencia diferentes, y cada una reconoce un tipo particular de fosfolípido.
7.7 VARIABILIDAD DE LOS PEROXISOMAS: Variación del número de peroxisomas:
El número de peroxisomas varía en función del tipo celular, son particularmente numerosos en el hígado, donde intervienen en el metabolismo del colesterol o en la gluconeogénesis Variación del contenido enzimático:
Los peroxisomas de un mismo organismo contienen enzimas muy diferentes en las distintas células. Esto explica las extraordinarias posibilidades de adaptación de los orgánulos. El contenido enzimático de los peroxisomas está ligado a las funciones de las células que los contienen. En levaduras, el contenido y la forma de los peroxisomas dependen del entorno. Las levaduras que son cultivadas en un medio glucídico poseen 75
unos peroxisomas pequeños. Por el contrario, las mismas levaduras cultivadas en un medio que contienen metanol poseen unos peroxisomas muy voluminosos que oxidan alcohol, ocurrirá lo mismo en un medio de cultivo que contenga ácidos grasos, en el que se desarrollarán grandes peroxisomas que degradan los ácido grasos en acetil-CoA 7.8 FUNCIÓN D LOS PEROXISOMAS EN EL CATABOLISMO: Degradación de las purinas:
En los seres humanos, el catabolismo de los ácidos nucleicos da lugar a la formación de bases púricas y pirimidínicas. Estas bases reutilizadas o degradadas. La degradación de las bases púricas conduce a la formación d ácido úrico, el cual es liberado a la sangre. Los mamíferos, excepto los humanos, poseen una enzima, la uricasa, que transforma el ácido úrico en alantoína. E n el hombre, el ácido úrico es eliminado por vía renal, en caso de que se detecte un exceso, el que no es eliminado se acumula en los cartílagos articulares. La afección que esta precipitación provoca recibe el nombre de “Gota”
Transformación de los ácidos grasos en glucosa:
La actividad peroxidásica y que catalásica conjunta permite oxidar el NADH2
a NAD gracias a una transferencia de electrones. Los
peroxisomas regulan el catabolismo de la glucosa manteniendo cierta tasa de NAD, que controla la degradación de los glúcidos en piruvato. Los peroxisomas convierten las grasas en glúcidos durante el ciclo del ácido glioxílico, una variante del ciclo de Krebs. Los ácidos grasos forman acetil-CoA y ácido succínico. Este último penetra en los peroxisomas para ser convertido en glucosa. Los peroxisomas que desarrollan este ciclo se llaman glioxisomas. Solo los animales de formas más primitivas poseen l ciclo del ácido glioxílico. Degradación de los alcoholes:
Los peroxisomas de las células del hígado degradan los alcoholes en su matriz; el citocromo P-450, contenido en la membrana peroxisómica, 76
transporta el hidrógeno procedente de esta oxidación, desempeñan así una función detoxificante. Participación en la β-oxidación de los ácidos grasos: Son responsables de un 10% del total de β -oxidaciones
que se
desarrollan en las células y el 90% restante tienen lugar en la matriz mitocondrial, los ácidos grasos son oxidados en los peroxisomas hasta obtener cadenas de 8 a 10 átomos de carbono; luego son transportados por las transferasas a las mitocondrias donde se completa la β-
oxidación. Las prostaglandinas, que son ácidos grasos de cadena larga alifática, son degradadas en los peroxisomas por medio de la β -
oxidación. Degradación de los derivados del colesterol:
Los peroxisomas también son responsables del catabolismo oxidativo de los derivados del colesterol (el ácido trihidroxicoprostanoico) y de su transformación en sales biliares en el hígado.
Intervención en el metabolismo de la triyodotironina (T3):
En los riñones la T3 se somete a la acción de una L-aminooxidasa peroxisómica o es transformada en ácido triyodotiropirúvico, el cual se convierte en ácido triyodotiroacético (TRIAC), que posee todavía actividad hormonal.
7.9 VÍAS BIOSINTÉTICAS QUE IMPLICAN A LOS PEROXISOMAS: Es cierto que los peroxisomas no contienen las enzimas clave que catalizan la biosíntesis de triacilglicéridos y fosfoglicéridos, pero contienen las que intervienen en el inicio de la biosíntesis de los ésteres lipídicos y cuya acción da como resultado la síntesis de glicéridos. Es el lugar donde ocurren otras vías de biosíntesis: La del dolicol, colesterol.
77
7.10 MINICADENA RESPIRATORIA: Las oxidaciones que se desarrollan en los peroxisomas y en las mitocondrias dan resultados muy diferentes. Sin embargo todas tienen un mismo destino, la oxidación de una gran variedad de sustancias con a reducción de oxígeno en agua. Las mitocondrias recuperan gran pate de la energía librada en forma de ATP. En los peroxisoma en cambio la oxidación de sustratos no provoca la fosforilación oxidativa, pero sí un aumento muy ligero del calor. Esta minicadena está lejos de tener el rendimiento de la cadena respiratoria de la mitocondria. En resumen estas reacciones de oxidación no proporcionan energía pro liberan calor.
8 ENFERMEDADES PEROXISÓMICAS: Se trata de enfermedades hereditarias autosómicas recesivas poco frecuentes caracterizadas por alteraciones en el cerebro, riñones, hígado y esqueleto. Son todas enfermedades que se asocian con alteraciones profundas y son letales en plazos variables. Se conocen más de 25 enfermedades relacionadas con la disfunción de las actividades enzimáticas de los peroxisomas, conocidas como anomalías de la biogénesis de peroxisomas (PBD).
Adrenoleucodistrofia ligada al cromosoma X (enfermedad de Lorenzo) Síndrome de Zellweger (alteración en la síntesis de la proteína Dbifuncional, del transporte a la matriz de los peroxisomas de la acil-CoA oxidasa)
Enfermedad infantil de Refsum
La más grave es la enfermedad de Zellweger, debida a la ausencia de peroxisomas funcionales, ya que fallan los mecanismos de importación de los enzimas al interior del peroxisoma. Otras enfermedades son causadas por el error de un solo enzima o por defectos en los componentes del transporte de la membrana peroxisomal.
78
1. ADRENOLEUCODISTROFIA LIGADA AL CROMOSOMA X: Es una denominación que describe algunos trastornos hereditarios estrechamente relacionados que interrumpen la descomposición (metabolismo) de ciertas grasas (ácidos grasos de cadena muy larga). Causas: La adrenoleucodistrofia se trasmite de padres a hijos como un rasgo genético ligado al cromosoma X. Por lo tanto, afecta sobre todo a los hombres, aunque algunas mujeres portadoras pueden tener formas más leves de la enfermedad. Esta enfermedad afecta aproximadamente a 1 de cada 20,000 personas de todas las razas. Esta afección ocasiona la acumulación de ácidos grasos de cadena muy larga en el sistema nervioso, en las glándulas suprarrenales y en los testículos, lo cual interrumpe la actividad normal. Existen tres categorías principales de la enfermedad. La forma cerebral infantil, que aparece hacia mediados de la niñez (de 4 - 8 años). La adrenomielopatía, que se presenta en hombres hacia los 20 años o más tarde en la vida. Alteración del funcionamiento de las glándulas suprarrenales (llamada enfermedad de Addison o fenotipo similar a Addison): la glándula suprarrenal no produce suficientes hormonas esteroides. Síntomas: Tipo cerebral infantil: Cambios en el tono muscular, principalmente espasmos musculares y
espasticidad Estrabismo (ojos bizcos) Disminución en la comprensión de la comunicación verbal (afasia) Deterioro de la escritura a mano 79
Dificultad en la escuela Dificultad para entender la información oral Hipoacusia Hiperactividad Deterioro progresivo del sistema nervioso
Coma
Disminución del control motor fino
Parálisis
Convulsiones Dificultad para deglutir Deterioro visual o ceguera
Adrenomielopatía: Dificultad para controlar la micción Posible empeoramiento de la debilidad muscular o rigidez en las piernas Problemas con la velocidad de pensamiento y memoria visual
Insuficiencia suprarrenal (tipo Addison): Coma Inapetencia Aumento del color de la piel (pigmentación) Pérdida de peso y de masa muscular (atrofia) Debilidad muscular Vómitos
Pruebas y exámenes: Niveles sanguíneos Estudio cromosómico que busca cambios (mutaciones) en el gen
ABCD1 Resonancia magnética de la cabeza
Tratamiento:
80
La disfunción suprarrenal se trata con esteroides suplementarios tales como el cortisol. No existe un tratamiento específico disponible para la adrenoleucodistrofia. Sin embargo, una dieta baja en ácidos grasos de cadena muy larga y la administración de aceites especiales pueden reducir los niveles sanguíneos de estos ácidos. Estos aceites se denominan aceites de Lorenzo, en honor del hijo de la familia quien descubrió el tratamiento. Este tratamiento está siendo probado para la adrenoleucodistrofia ligada al cromosoma X, pero no cura la enfermedad y puede no ayudar a todos los pacientes. También se está evaluando el trasplante de médula ósea como un tratamiento experimental. Pronóstico: La forma infantil de la adrenoleucodistrofia ligada al cromosoma X es una enfermedad progresiva que lleva a un coma prolongado (estado vegetativo) en aproximadamente 2 años después de la aparición de los síntomas neurológicos. El niño puede vivir en este estado hasta por 10 años hasta que se presenta la muerte. Las otras formas de esta enfermedad son más leves. Posibles complicaciones: Crisis suprarrenal Estado vegetativo (coma prolongado)
Cuándo contactar a un profesional médico: Consulte con el médico si: Su hijo desarrolla síntomas de adrenoleucodistrofia ligada al cromosoma
X 81
Su hijo tiene este tipo de adrenoleucodistrofia y está empeorando
Prevención: Se recomienda asesoría genética para los futuros padres que tienen antecedentes familiares de adrenoleucodistrofia ligada al cromosoma X. Las mujeres portadoras se pueden diagnosticar en un 85% de los casos mediante un análisis de ácidos grasos de cadena muy larga y un estudio con sonda de ADN por parte de laboratorios especializados. El diagnóstico prenatal de la adrenoleucodistrofia ligada al cromosoma X también está disponible y se hace mediante una evaluación de células de una muestra de vellosidades coriónicas o amniocentesis. Nombres alternativos: Adrenoleucodistrofia; Adrenomieloneuropatía; Adrenoleucodistrofia cerebral infantil; ALD; Complejo de Schilder-Addison.
2. SÍNDROME DE ZELLWEGER: Síndromes Zellweger son el grupo de cuatro enfermedades que se relacionan entre sí y se refieren generalmente como enfermedades de la biogénesis de peroxisomas (PBD). Estas enfermedades son parte del mayor conjunto de 82
enfermedades que se conoce como leucodistrofias son enfermedades hereditarias y que perjudican a la sustancia blanca del cerebro. Síndromes de Zellweger es la más brutal de todas las enfermedades de la biogénesis del peroxisoma. Esta patología es causada generalmente por los defectos en los genes de la persona que se activa durante el desarrollo del cerebro de la persona, así como en el desarrollo de la "mielina", una cuestión blanquecino que está presente en la corteza cerebral del individuo. El cuerpo necesita al menos 12 genes para montar correctamente el peroxisoma en la corteza. Los defectos en cualquiera de estos genes está produciendo la enfermedad. Las causas: Las mutaciones que ocurren en los genes son la razón de que el síndrome, los cuales lleva a una proteína disfuncional que es muy importante para las células de un individuo para importar proteínas recién sintetizadas. Esto se distingue tanto por una disminución o ausencia total de los peroxisomas. Hay enzimas clave que son vitales para diversas reacciones químicas, principalmente la oxidación, que están contenidos en los peroxisomas. Los síntomas: Hay un montón de características clínicas, observables relacionados con la enfermedad. Los síntomas pueden incluir malformaciones faciales y defectos en los ojos. Características que son típicas del síndrome incluyen la frente alta, arriba los ojos rasgados y los pliegues de la piel o un epicanto. Los bebés con este síndrome por lo general experimentan un descenso en el tono muscular y debilidad riguroso. Los síntomas también podrían ser las convulsiones como, elevados de hierro, cobre elevado, falta de tono muscular, discapacidad intelectual, hemorragia gastrointestinal, ictericia, hepatomegalia, incapacidad para moverse, trastornos de la visión, dificultad para tragar, retraso en el crecimiento prenatal y así sucesivamente. Tratamientos: Hoy en día la ciencia médica todavía no ha podido descubrir una cura permanente para el síndrome de Zellweger y no hay un seguimiento de los 83
tratamientos estándar. El síndrome de Down y las anormalidades metabólicas relacionadas con la enfermedad es causada en algún momento de la evolución fetal. Un tratamiento para solucionarlos una vez que un individuo nace es muy limitada, la opción de los tratamientos más comunes son sintomáticos y de apoyo. El pronóstico para los niños con la enfermedad va a ser muy pobre como casi todos los bebés no pueden seguir existiendo los primeros 6 meses de vida nueva, por lo general mueren a causa de alguna dificultad respiratoria, insuficiencia hepática o hemorragia gastrointestinal. Esperemos que el futuro se pueda encontrar una cura para esta terrible enfermedad.
3. SÍNDROME DE REFSUM: El síndrome de Refsum es una enfermedad no muy común del metabolismo de los lípidos, heredada como un rasgo autosómico recesivo. Debida al acumulo de ácido fitánico en sangre orina, sistema nervioso central (sistema formado por el encéfalo y la médula espinal) y periférico, causada por el déficit de la enzima fitánico oxidasa.
84
La enfermedad de Refsum es un defecto hereditario autosómico recesivo (los que tienen una copia defectuosa son portadores que no padecen la enfermedad. Los hijos de dos portadores tienen un 25% de posibilidades de padecerla) del metabolismo por el que no se puede metabolizar el ácido fitánico, lo que lleva a su acumulación en el organismo, caracterizada por: Afectación de la retina, lo que produce ceguera, otras alteraciones nerviosas, como anosmia (falta de olfato), pérdida de audición (sobre la tercera década de vida) y polineuropatía con pérdida de la sensibilidad y parestesias (sensaciones de hormigueo) y alteraciones cerebelosas (ataxia, o pérdida del equilibrio).
Otras alteraciones frecuentes son:
Cataratas Anomalías cardiacas Ictiosis (piel engrosada) Anorexia (falta de apetito) Alteraciones esqueléticas.
Tratamiento: El tratamiento primario para ARD es para restringir o evitar los alimentos que contienen ácido fitánico, incluyendo los productos lácteos, carne de res y cordero, y los pescados grasos como el atún, el bacalao, y el eglefino. Algunos individuos también pueden requerir el intercambio de plasma (plasmaféresis) en la cuales extrae sangre, se filtró y reinfunde el cuerpo para controlar la acumulación de ácido fitánico. Es tratable ya que el ácido fitánico no es producida por el cuerpo, pero sólo se encuentra en los alimentos. Contratamiento, la debilidad muscular, entumecimiento, y la piel seca y escamosa generalmente desaparecen. Sin embargo, problemas de visión y la audición pueden persistir y el sentido del
85
