CAPÍTULO 21: Lípidos importantes desde el punto de vista fisiológico

Los lípidos son un grupo de compuestos heterogéneo, que incluye grasas, aceites, esteroides, ceras y compuestos relacionados más por sus propiedades físicas que por sus propiedades químicas. Tienen la propiedad común de ser: 1) relativamente insolubles en agua y 2) solubles en solventes no polares, como éter y cloroformo. Son constituyentes importantes de la dieta no sólo debido al alto valor energético de las grasas, sino también porque los ácidos grasos esenciales y las vitaminas liposolubles y otros micronutrientes lipofílicos están contenidos en la grasa de los alimentos naturales. Se cree que los complementos de la dieta con ácidos grasos ω3 de cadena larga tienen efectos beneficiosos en diversas enfermedades crónicas, entre ellas enfermedad cardiovascular, artritis reumatoide y demencia. La grasa se almacena en el tejido adiposo, donde también sirve como un aislante térmico en los tejidos subcutáneos y alrededor de ciertos órganos. Los lípidos no polares actúan como aislantes eléctricos y permiten la propagación rápida de ondas de despolarización a lo largo de nervios mielinizados. Los lípidos son transportados en la sangre, combinados con proteínas en partículas de lipoproteína (capítulos 25 y 26). Los lípidos tienen funciones esenciales en la nutrición y la salud, y el conocimiento de la bioquímica de los lípidos es necesario para entender muchas enfermedades biomédicas importantes, entre ellas obesidad, diabetes mellitus y aterosclerosis.

1. Lípidos simples: Incluyen grasas y ceras como ésteres de ácidos grasos con diversos alcoholes.

   1. Grasas: ésteres de ácidos grasos con glicerol. Los aceites son grasas en el estado líquido.

   2. Ceras: ésteres de ácidos grasos con alcoholes monohídricos de masa molecular relativa (peso molecular) más alta.

2. Los lípidos complejos son ésteres de ácidos grasos que contienen grupos además de un alcohol y uno o más ácidos grasos. Pueden dividirse en tres grupos:

   1. Fosfolípidos: lípidos que contienen, además de ácidos grasos y un alcohol, un residuo de ácido fosfórico. Frecuentemente tienen bases que contienen nitrógeno (p. ej., colina) y otros sustituyentes. En muchos fosfolípidos, el alcohol es glicerol (glicerofosfolípidos), pero en los esfingofosfolípidos es esfingosina, que contiene un grupo amino.

   2. Glucolípidos (glucoesfingolípidos): lípidos que contienen un ácido graso, esfingosina y carbohidrato.

   3. Otros lípidos complejos: lípidos como sulfolípidos y aminolípidos. Las lipoproteínas también pueden colocarse en esta categoría.

3. Lípidos precursores y derivados: comprenden ácidos grasos, glicerol, esteroides, otros alcoholes, aldehídos grasos, cuerpos cetónicos (capítulo 22), hidrocarburos, vitaminas liposolubles y hormonas.

Dado que no tienen carga, los acilgliceroles (glicéridos), el colesterol y los ésteres de colesterol se llaman lípidos neutrales.

Los ácidos grasos se encuentran en el cuerpo principalmente como ésteres en grasas y aceites naturales, pero existen en la forma no esterificada como ácidos grasos libres, una forma de transporte en el plasma. Los ácidos grasos que se hallan en grasas naturales por lo general contienen un número par de átomos de carbono. La cadena puede ser saturada (que no contiene dobles enlaces) o insaturada (que contiene uno o más dobles enlaces) (figura 21-1).

Los ácidos grasos se denominan con base en los hidrocarburos correspondientes

La nomenclatura sistemática de uso más frecuente denomina al ácido graso con base en el hidrocarburo con el mismo nombre y ordenamiento de átomos de carbono; la -e final se sustituye por -oico (sistema ginebra). De este modo, los ácidos saturados terminan en -anoico, por ejemplo, ácido octanoico (C8), y los ácidos grasos insaturados con dobles enlaces terminan en -enoico, por ejemplo, ácido octadecenoico (ácido oleico, C18).

Los átomos de carbono se numeran desde el carbono carboxilo (carbono núm. 1). Los átomos de carbono adyacentes al carbono carboxilo (núms. 2, 3 y 4) también se conocen como los carbonos α, β y γ, respectivamente, y el carbono metilo terminal recibe el nombre de carbono ω o n.

En diversas fuentes se usa Δ para indicar el número y la posición de los dobles enlaces (figura 21-2); por ejemplo, Δ⁹ indica un doble enlace entre los carbonos 9 y 10 del ácido graso; ω9 denota un doble enlace en el noveno carbono contando desde el carbono ω. En animales, dobles enlaces adicionales sólo se introducen entre el doble enlace existente (p. ej., ω9, ω6 u ω3) y el carbono carboxilo, lo que conduce a tres series de ácidos grasos conocidos como las familias ω9, ω6 y ω3, respectivamente.

Los ácidos grasos saturados no contienen dobles enlaces

Los ácidos grasos saturados pueden imaginarse como basados en ácido acético (CH₃—COOH) como el primer miembro de la serie en la cual se agrega de manera progresiva —CH₂— entre los grupos CH₃—y—COOH terminales. En el cuadro 21-1 se muestran ejemplos. Se sabe que existen otros miembros más altos de la serie, sobre todo en ceras. Algunos ácidos grasos de cadena ramificada también se han aislado a partir de fuentes tanto vegetales como animales.

Los ácidos grasos insaturados contienen uno o más dobles enlaces

Los ácidos grasos insaturados (figura 21-1, cuadro 21-2) pueden subdividirse como sigue:

1. Ácidos monoinsaturados (monoetenoide, monoenoico) que contienen un doble enlace.

2. Ácidos poliinsaturados (polietenoide, polienoico), que contienen dos o más dobles enlaces.

3. Eicosanoides: estos compuestos, derivados de ácidos grasos polienoicos eicosa (20 carbonos) (capítulo 23), incluyen prostanoides, leucotrienos (LT) y lipoxinas (LX). Los prostanoides comprenden prostaglandinas (PG), prostaciclinas (PGI) y tromboxanos (TX).

Las prostaglandinas existen en casi todos los tejidos de mamíferos y actúan como hormonas locales; tienen importantes actividades fisiológicas y farmacológicas. Se sintetizan in vivo por medio de ciclización del centro de la cadena de carbono de ácidos grasos poliinsaturados de 20 carbonos (eicosanoicos) (p. ej., ácido araquidónico) para formar un anillo ciclopentano (figura 21-3). Una serie relacionada de compuestos, los tromboxanos, tiene el anillo ciclopentano interrumpido con un átomo de oxígeno (anillo oxano) (figura 21-4). Tres diferentes ácidos grasos eicosanoicos dan lugar a tres grupos de eicosanoides caracterizados por el número de dobles enlaces en las cadenas laterales (figura 23-12), por ejemplo, prostaglandinas (PG)₁, PG₂ y PG₃. Diferentes grupos sustituyentes fijos a los anillos dan origen a series de prostaglandinas y tromboxanos, que se marcan como A, B, etc. (figura 23-13); por ejemplo, el tipo “E” de prostaglandina (como en la PGE₂) tiene un grupo ceto en la posición 9, mientras que el tipo “F” tiene un grupo hidroxilo en esta posición. Los leucotrienos y las lipoxinas (figura 21-5) son un tercer grupo de derivados eicosanoides formados mediante la vía de la lipooxigenasa (figura 23-14). Se caracterizan por la presencia de 3 o 4 dobles enlaces conjugados, respectivamente. Los leucotrienos causan broncoconstricción; son potentes agentes proinflamatorios y están implicados en el asma.

Casi todos los ácidos grasos insaturados naturales tienen dobles enlaces cis

Las cadenas de carbono de ácidos grasos saturados forman un modelo en zigzag cuando se extienden a temperaturas bajas (figura 21-1). A temperaturas más altas, algunos enlaces rotan, lo que da por resultado acortamiento de la cadena; ello explica por qué las biomembranas se hacen más delgadas con los aumentos de la temperatura. En los ácidos grasos insaturados se observa un tipo de isomerismo geométrico, según la orientación de átomos o grupos alrededor de los ejes de dobles enlaces, que impiden la rotación. Si las cadenas acilo están en el mismo lado del enlace, es cis-, como en el ácido oleico; si están en lados opuestos, es trans-, como en el ácido elaídico, el isómero trans del ácido oleico (figura 21-6). Casi todos los dobles enlaces en ácidos grasos de cadena larga insaturados presentes de manera natural están en la configuración cis; las moléculas están “dobladas” 120 grados en el doble enlace. De este modo, el ácido oleico tiene una forma de L, mientras que el ácido elaídico permanece “recto”. El incremento del número de dobles enlaces cis en un ácido graso da pie a diversas posibles configuraciones espaciales de la molécula; p. ej., el ácido araquidónico, con cuatro dobles enlaces cis, está doblado en forma de U (figura 21-7). Esto tiene profunda importancia para el empaque molecular en membranas celulares (capítulo 40) y sobre las posiciones ocupadas por ácidos grasos en moléculas más complejas, como los fosfolípidos. Los dobles enlaces trans alteran estas relaciones espaciales. Los ácidos grasos trans están presentes en ciertos alimentos, y surgen como un subproducto de la saturación de ácidos grasos durante hidrogenación, o “endurecimiento” de aceites naturales en la manufactura de margarina. Una pequeña contribución adicional proviene de la ingestión de grasa de rumiante que contiene ácidos grasos trans, que surgen a partir de la acción de microorganismos en el rumen. Ahora se sabe que el consumo de ácidos grasos trans es nocivo para la salud, y se relaciona con aumento del riesgo de enfermedades, entre ellas enfermedad cardiovascular y diabetes mellitus. Esto ha llevado a desarrollar tecnología mejorada para producir margarina blanda con contenido bajo o nulo de ácidos grasos trans.

Las propiedades físicas y fisiológicas de ácidos grasos reflejan la longitud de la cadena y el grado de insaturación

Los puntos de fusión de ácidos grasos de carbono con un número par se incrementan con la longitud de la cadena y disminuyen de acuerdo con la insaturación. Un triacilglicerol que contiene tres ácidos grasos saturados de 12 carbonos o más es sólido a la temperatura corporal, mientras que si los residuos ácido graso son poliinsaturados, es líquido hasta por debajo de 0 °C. En la práctica, los acilgliceroles naturales contienen una mezcla de ácidos grasos adaptados para que satisfagan sus papeles funcionales. Por ejemplo, los lípidos de membrana, que deben ser líquidos a todas las temperaturas ambientales, están más insaturados que los lípidos de almacenamiento. Los lípidos en los tejidos que están sujetos a enfriamiento, por ejemplo, en hibernadores o en las extremidades de animales, están más insaturados.

Los ácidos grasos ω3 son antiinflamatorios y generan beneficios para la salud

Los ácidos grasos ω3 de cadena larga, como el α-linolénico (ALA) (que se encuentra en aceites de plantas), eicosapentaenoico (EPA) (que se encuentra en el aceite de pescado) y el docosahexaenoico (DHA) (que se encuentra en aceites de pescado y de algas) (cuadro 21-2) tienen efectos antiinflamatorios, quizá debido a sus efectos en la promoción de la síntesis de prostaglandinas y leucotrienos menos inflamatorios en comparación con los ácidos grasos ω6 (figura 23-12). En vista de esto, se está investigando de manera intensiva su uso potencial como una terapia de enfermedad crónica grave en la cual la inflamación es una causa contribuidora. La evidencia actual sugiere que las dietas ricas en ácidos grasos ω3 son beneficiosas, en particular para la enfermedad cardiovascular, pero también para otras enfermedades crónico-degenerativas, como el cáncer, la artritis reumatoide y la enfermedad de Alzheimer.

Los triacilgliceroles (figura 21-8) son ésteres del alcohol trihídrico glicerol y ácidos grasos. Los monoacilgliceroles y los diacilgliceroles, en los cuales uno o dos ácidos grasos están esterificados con glicerol, también se encuentran en los tejidos. Estos últimos tienen particular importancia en la síntesis e hidrólisis de triacilgliceroles (capítulos 24 y 25).

Los carbonos 1 y 3 del glicerol no son idénticos

A fin de numerar los átomos de carbono del glicerol de manera no ambigua, se usa el sistema -sn (numeración estereoquímica). Es importante percatarse de que los carbonos 1 y 3 del glicerol no son idénticos cuando se observan en tres dimensiones (que se muestran como una fórmula de proyección en la figura 21-9). Las enzimas distinguen con facilidad entre ellos, y casi siempre son específicas para un carbono o para el otro; por ejemplo, el glicerol siempre es fosforilado en sn-3 por la glicerol cinasa para dar glicerol 3-fosfato y no glicerol 1-fosfato (figura 24-2).

Muchos fosfolípidos son derivados del ácido fosfatídico (figura 21-10), en el cual el fosfato está esterificado con un grupo OH de glicerol, y los otros dos grupos OH están esterificados a dos ácidos grasos de cadena larga (glicerofosfolípidos). El ácido fosfatídico es importante como un intermediario en la síntesis de triacilgliceroles, así como de fosfogliceroles (figura 24-2), pero no se encuentra en gran cantidad en los tejidos. Los esfingolípidos, como la esfingomielina, en la cual el fosfato es esterificado a esfingosina, un alcohol amino complejo (figura 21-11), también son componentes importantes de la membrana. Tanto los glicerofosfolípidos como los esfingolípidos tienen dos colas de hidrocarburo de cadena larga que son importantes para su función en la formación de la bicapa lipídica en membranas celulares (capítulo 40), pero en los primeros ambas son cadenas de ácidos grasos, mientras que en los segundos una es un ácido graso y la segunda es parte de la molécula de esfingosina (figura 21-12).

Las fosfatidilcolinas (lecitinas) y las esfingomielinas son abundantes en las membranas celulares

Los glicerofosfolípidos que contienen colina (figura 21-10) (fosfatidilcolinas, comúnmente llamadas lecitinas) son los fosfolípidos más abundantes de la membrana celular, y representan una proporción grande de la reserva de colina del organismo. La colina es importante en la transmisión nerviosa, como acetilcolina, y como una reserva de grupos metilo lábiles. La dipalmitoil lecitina es un agente de superficie (tensoactivo) muy eficaz y un constituyente fundamental del surfactante que evita la adherencia, debido a tensión de superficie, de las superficies internas de los pulmones. Su ausencia en los pulmones de prematuros causa síndrome de dificultad respiratoria. Casi todos los fosfolípidos tienen un radical acilo saturado en la posición sn-1, pero un radical insaturado en la posición sn-2 del glicerol.

La fosfatidiletanolamina (cefalina) y la fosfatidilserina (que se encuentra en casi todos los tejidos) también se hallan en las membranas celulares, y sólo difieren de la fosfatidilcolina en que la etanolamina o serina, respectivamente, reemplaza a la colina (figura 21-10). La fosfatidilserina también participa en la apoptosis (muerte celular programada).

Las esfingomielinas se encuentran en la hojuela externa de la bicapa lipídica de la membrana celular, y son particularmente abundantes en áreas especializadas de la membrana plasmática conocidas como balsas lipídicas (capítulo 40). También se encuentran en grandes cantidades en la vaina de mielina que rodea a las fibras nerviosas. Se cree que están implicadas en la señalización celular y en la apoptosis. Las esfingomielinas no contienen glicerol y en el momento de la hidrólisis dan un ácido graso, ácido fosfórico, colina y esfingosina (figura 21-11). La combinación de esfingosina más ácido graso se conoce como ceramida, una estructura que también se encuentra en los glicoesfingolípidos (véase la sección siguiente).

El fosfatidilinositol es un precursor de segundos mensajeros

El inositol está presente en el fosfatidilinositol como el estereoisómero, mioinositol (figura 21-10). Los fosfatidilinositoles fosforilados (fosfoinositidas) son componentes menores de las membranas celulares, pero desempeñan una parte importante en la señalización celular y el tráfico de membrana. Las fosfoinositidas pueden tener 1, 2 o 3 grupos fosfato fijos al anillo de inositol. Por ejemplo, el fosfatidilinositol 4,5-difosfato (PiP₂), es dividido hacia diacilglicerol e inositol trifosfato en el momento de la estimulación por un agonista hormonal idóneo, y ambos actúan como señales internas o segundos mensajeros.

La cardiolipina es un importante lípido de las membranas mitocondriales

El ácido fosfatídico es un precursor del fosfatidilglicerol que, a su vez, da lugar a la cardiolipina (figura 21-10). Este fosfolípido sólo se encuentra en las mitocondrias y es esencial para la función de las mismas. El decremento de las concentraciones de cardiolipina o las alteraciones de su estructura o metabolismo causan disfunción mitocondrial en el envejecimiento y en estados patológicos, entre ellos insuficiencia cardíaca, hipotiroidismo y síndrome de Barth (miopatía cardioesquelética).

Los lisofosfolípidos son intermediarios en el metabolismo de fosfogliceroles

Son fosfoacilgliceroles que contienen sólo un radical acilo, por ejemplo, la lisofosfatidilcolina (lisolecitina) (figura 21-13), importante en el metabolismo y la interconversión de fosfolípidos. También se encuentra en lipoproteínas oxidadas y ha sido implicada en algunos de sus efectos en la promoción de aterosclerosis.

Los plasmalógenos se encuentran en el cerebro y el músculo

Estos compuestos constituyen hasta 10 a 30% de los fosfolípidos del cerebro y el corazón. Desde el punto de vista estructural, los plasmalógenos semejan fosfatidiletanolamina, pero poseen un enlace éter en el carbono sn-1 en lugar del enlace éster que se encuentra en los acilgliceroles. Típicamente, el radical alquilo es un alcohol insaturado (figura 21-14). En algunas circunstancias, la etanolamina puede estar sustituida por colina, serina o inositol. La función de los plasmalógenos aún se entiende poco, pero se ha sugerido que pueden tener un efecto protector contra especies reactivas de oxígeno.

Los glucolípidos son lípidos con un carbohidrato o cadena de carbohidrato fijo. Los glucolípidos están ampliamente distribuidos en todos los tejidos del cuerpo, en particular en el tejido nervioso, como el cerebro. Se encuentran sobre todo en la hojuela externa de la membrana plasmática, donde contribuyen a carbohidratos de superficie celular con forma de glucocálix (capítulo 15).

Los principales glucolípidos que se encuentran en tejidos de animales son glucoesfingolípidos. Contienen ceramida y uno o más azúcares. La galactosilceramida (figura 21-15) es un importante glucoesfingolípido del cerebro y otros tejidos nerviosos, y se encuentra en cantidades relativamente bajas en otros sitios. Contiene varios ácidos grasos C24 característicos, por ejemplo, ácido cerebrónico.

La galactosilceramida puede ser convertida en sulfogalactosilceramida (sulfatida) que tiene un grupo sulfo fijo en el O en la posición 3 de la galactosa, y está presente en cantidades altas en la mielina. La glucosilceramida se parece a la galactosilceramida, pero el grupo cabeza es glucosa en lugar de galactosa. La glucosilceramida es el glucoesfingolípido simple predominante de tejidos extraneurales; también se encuentra en el cerebro en pequeñas cantidades. Los gangliósidos son glucoesfingolípidos complejos derivados de la glucosilceramida, que además contienen una o más moléculas de un ácido siálico. El ácido acetilneuramínico (NeuAc; capítulo 15) es el principal ácido siálico que se encuentra en los tejidos de ser humano. Los gangliósidos también están presentes en cifras altas en tejidos nerviosos; parecen tener funciones de receptor y otras. Funcionan en el reconocimiento, y en la comunicación, de célula-célula, y como receptores para hormonas y toxinas bacterianas, como la toxina del cólera. El gangliósido más simple que se encuentra en los tejidos es GM₃, que contiene ceramida, una molécula de glucosa, una molécula de galactosa y una molécula de NeuAc. En la nomenclatura taquigráfica usada, G representa gangliósido; M es una especie que contiene monosialo y el número en subíndice 3 es asignado con base en la migración cromatográfica. GM1 (figura 21-16), un gangliósido más complejo derivado de GM₃, es de considerable interés biológico, puesto que se sabe que en el intestino del ser humano es el receptor para la toxina del cólera. Otros gangliósidos pueden contener 1 a 5 moléculas de ácido siálico, lo que da lugar a disialogangliósidos, trisialogangliósidos, etcétera.

Si bien el colesterol probablemente se conoce mejor por su asociación con la aterosclerosis y la enfermedad cardíaca, desempeña diversas funciones esenciales en el organismo. Es el precursor de un gran número de esteroides igual de importantes que incluyen los ácidos biliares, las hormonas adrenocorticales, las hormonas sexuales, vitamina D y glucósidos cardíacos.

Todos los esteroides tienen núcleo cíclico similar que semeja fenantreno (anillos A, B y C) al cual está fijo un anillo ciclopentano (D). Las posiciones de carbono en el núcleo esteroide se numeran como se muestra en la figura 21-17. Es importante percatarse de que en fórmulas estructurales de esteroides, un anillo hexagonal simple denota un anillo de seis carbonos por completo saturado, con todas las valencias satisfechas por enlaces hidrógeno, a menos que se muestre lo contrario; es decir, no es un anillo benceno. Todos los dobles enlaces se muestran como tales. Las cadenas laterales metilo se muestran como enlaces únicos sueltos en el extremo más lejano (metilo), mismas que existen típicamente en las posiciones 10 y 13 (que constituyen los átomos C 19 y 18). Una cadena lateral en la posición 17 es habitual (como en el colesterol). Si el compuesto tiene uno o más grupos hidroxilo y ningún grupo carbonilo o carboxilo, es un esterol, y el nombre termina en -ol.

Debido a asimetría en la molécula de esteroide, muchos estereoisómeros son posibles

Cada uno de los anillos de seis carbonos del núcleo esteroide tiene la capacidad de existir en la conformación tridimensional de “silla” o de “bote” (figura 21-18). En los esteroides que existen de modo natural, casi todos los anillos están en la forma de “silla”, que es la conformación más estable. Los anillos pueden ser cis o trans, en función uno del otro (figura 21-19). La unión entre los anillos A y B puede ser cis o trans en esteroides presentes de manera natural. La que hay entre B y C es trans, como por lo regular lo es la unión C/D. Los enlaces que fijan grupos sustituyentes por arriba del plano de los anillos (enlaces β) se muestran con líneas continuas y marcadas, mientras que los enlaces que fijan grupos por debajo (enlaces α) se indican con líneas discontinuas. El anillo A de un esteroide 5α siempre es trans respecto al anillo B, mientras que es cis en un esteroide 5β. Los grupos metilo fijos a C10 y C13 siempre están en la configuración β.

El colesterol es un constituyente importante de muchos tejidos

El colesterol (figura 21-20) está ampliamente distribuido en todas las células del cuerpo, pero en particular en el tejido nervioso. Es un constituyente de importancia de la membrana plasmática y de las lipoproteínas plasmáticas (capítulo 26). A menudo se encuentra como éster de colesterol, donde el grupo hidroxilo en la posición 3 está esterificado con un ácido graso de cadena larga. Se encuentra en animales, no así en vegetales ni en bacterias.

El ergosterol es un precursor de la vitamina D

El ergosterol se encuentra en plantas y levadura, y es importante como un precursor de la vitamina D (figura 21-21). Cuando se irradia con luz ultravioleta, el anillo B se abre para formar vitamina D₂ en un proceso similar al que forma vitamina D₃ a partir del 7-deshidrocolesterol en la piel (figura 44-3).

Los poliprenoides comparten el mismo compuesto original que el colesterol

Aun cuando no son esteroides, los poliprenoides están relacionados porque se sintetizan, al igual que el colesterol (figura 26-2), a partir de unidades de isopreno de cinco carbonos (figura 21-22). Incluyen la ubiquinona (capítulo 13), que participa en la cadena respiratoria en las mitocondrias, y el alcohol de cadena larga dolicol (figura 21-23), que participa en la síntesis de glucoproteína al transferir residuos carbohidrato hacia residuos asparagina del polipéptido (capítulo 46). Los compuestos isoprenoide derivados de vegetales comprenden caucho, alcanfor, las vitaminas liposolubles A, D, E y K, y β-caroteno (provitamina A).

La peroxidación (autooxidación) de lípidos expuestos a oxígeno no sólo causa deterioro de alimentos (rancidez) sino que también daña tejidos in vivo, donde puede ser una causa de cáncer, enfermedades inflamatorias, aterosclerosis y envejecimiento. Se considera que los efectos perjudiciales son causados por radicales libres, moléculas que tienen electrones de valencia no apareados, lo que hace que sean altamente reactivos. Los radicales libres que contienen oxígeno (p. ej., ROO^•, RO^•, OH^•) se denominan especies reactivas de oxígeno (ROS). Éstos son producidos durante el transcurso de la formación de peróxido a partir de ácidos grasos que contienen dobles enlaces interrumpidos por metileno, esto es, los que se encuentran en los ácidos grasos poliinsaturados que existen de modo natural (figura 21-24). La peroxidación lipídica es una reacción en cadena que proporciona un aporte continuo de ROS que inician peroxidación adicional y, así, tienen efectos en potencia devastadores. El proceso entero puede describirse como sigue:

1. Iniciación:

   $ROOH+Metal(n)+→ROO·+Metal(n−1)++H+X·+RH→R·+XH$

2. Propagación:

   $R·+O2→ROO·ROO·+RH→ROOH+R·,etcétera$

3. Terminación:

   $ROO·+ROO·→ROOR+O2ROO·+R·→ROORR·+R·→RR$

A fin de controlar la peroxidación lipídica y reducirla, tanto los humanos en sus actividades, como la Naturaleza, recurren al uso de antioxidantes. El propil galato, el hidroxianisol butilado (BHA) y el hidroxitolueno butilado (BHT) son antioxidantes que se usan como aditivos de alimentos. Los antioxidantes naturales incluyen vitamina E (tocoferol), que es liposoluble, y urato y vitamina C, que son hidrosolubles. El β-caroteno es un antioxidante a PO₂ baja. Los antioxidantes caen dentro de dos clases: 1) antioxidantes preventivos, que reducen el índice de iniciación de cadena oxidativa, y 2) antioxidantes que rompen la cadena oxidativa, que interfieren con la propagación de dicha cadena. Los antioxidantes preventivos comprenden la catalasa y otras peroxidasas, como la glutatión peroxidasa (figura 20-3), que reaccionan con ROOH; selenio, un componente esencial de la glutatión peroxidasa y que regula su actividad, y quelantes de iones metálicos, como EDTA (etilendiaminotetraacetato) y DTPA (dietilentriaminopentaacetato). In vivo, los principales antioxidantes que rompen la cadena oxidativa son la superóxido dismutasa, que actúa en la fase acuosa para atrapar radicales libres superóxido ($O2·¯$) urato y vitamina E, que actúan en la fase lipídica para atrapar radicales ROO^• (figura 44-6).

La peroxidación también es catalizada in vivo por compuestos hem (hemo) y por lipooxigenasas (figura 23-14) que se encuentran en plaquetas y leucocitos. Otros productos de autooxidación u oxidación enzimática de importancia fisiológica incluyen oxiesteroles (formados a partir del colesterol) e isoprostanos (formados a partir de la peroxidación de ácidos grasos poliinsaturados, como ácido araquidónico).

Forman membranas, micelas, liposomas y emulsiones

En general, los lípidos son insolubles en agua porque contienen un predominio de grupos no polares (hidrocarburo). Sin embargo, los ácidos grasos, los fosfolípidos, los esfingolípidos, las sales biliares y, en menor grado, el colesterol, contienen grupos polares. En consecuencia, parte de la molécula es hidrofóbica, o insoluble en agua, y parte hidrofílica, o soluble en agua. Tales moléculas se describen como anfipáticas (figura 21-25); y se orientan en interfases de aceite-agua con el grupo polar en la fase acuosa y el grupo no polar en la fase oleosa. Una bicapa de ese tipo de lípidos anfipáticos es la estructura básica en membranas biológicas (capítulo 40). Cuando hay una concentración crítica de estos lípidos en un medio acuoso, forman micelas. Los liposomas pueden formarse sometiendo a ultrasonido un lípido anfipático en un medio acuoso. Constan de esferas de bicapas lipídicas que encierran parte del medio acuoso. Las agregaciones de sales biliares hacia micelas y liposomas, y la formación de micelas mixtas con los productos de la digestión de grasas tienen importancia en facilitar la absorción de lípidos en el intestino. Los liposomas tienen uso clínico potencial —en particular cuando se combinan con anticuerpos específicos para tejido— como acarreadores de fármacos en la circulación, y dirigidos hacia órganos específicos, por ejemplo, en la terapia para el cáncer. Además, se usan para transferencia de genes hacia células vasculares, y como acarreadores para el aporte tópico y transdérmico de medicamentos y cosméticos. Las emulsiones son partículas de tamaño mucho mayor —por lo general formadas por lípidos no polares en un medio acuoso— y se estabilizan por medio de agentes emulsificantes, como lípidos anfipáticos (p. ej., lecitina), que forman una capa de superficie que separa la masa principal del material no polar de la fase acuosa (figura 21-25).

• Los lípidos tienen la propiedad común de ser relativamente insolubles en agua (hidrofóbicos) pero solubles en solventes no polares. Los lípidos anfipáticos también contienen uno o más grupos polares, lo que hace que sean idóneos como constituyentes de membranas en interfases lípido-agua.

• Los lípidos de gran importancia fisiológica son los ácidos grasos y sus ésteres, junto con el colesterol y otros esteroides.

• Los ácidos grasos de cadena larga pueden ser saturados, monoinsaturados o poliinsaturados, de acuerdo con el número de dobles enlaces presentes. Su fluidez se aminora con la longitud de la cadena, y aumenta de acuerdo con el grado de insaturación.

• Los eicosanoides se forman a partir de ácidos grasos poliinsaturados de 20 carbonos, y constituyen un importante grupo de compuestos que tienen actividad fisiológica y farmacológica, conocidos como prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos y lipoxinas.

• Los ésteres de glicerol son los lípidos de mayor importancia en el aspecto cuantitativo, representados por el triacilglicerol (“grasa”), un constituyente importante de algunas clases de lipoproteínas, y la forma de almacenamiento de lípido en el tejido adiposo. Los glicerofosfolípidos y esfingolípidos son lípidos anfipáticos, y tienen funciones importantes: como constituyentes principales de membranas y la capa externa de lipoproteínas, como surfactantes en los pulmones, como precursores de segundos mensajeros, y como constituyentes del tejido nervioso.

• Los glucolípidos también son constituyentes importantes del tejido nervioso, como el cerebro y la hojuela externa de la membrana celular, donde contribuyen a los carbohidratos en la superficie de la célula.

• El colesterol, un lípido anfipático, es un componente de importancia de las membranas. Es la molécula original a partir de la cual se sintetizan todos los otros esteroides en el cuerpo, incluso hormonas importantes como las hormonas adrenocorticales y sexuales, vitaminas D y ácidos biliares.

• La peroxidación de lípidos que contienen ácidos grasos poliinsaturados lleva a la generación de radicales libres que dañan tejidos y causan enfermedad.