CAPÍTULO 23: Biosíntesis de ácidos grasos y eicosanoides

Los ácidos grasos se sintetizan por medio de un sistema extramitocondrial que se encarga de la síntesis completa de palmitato a partir de acetil-CoA en el citosol. En casi todos los mamíferos, la glucosa es el sustrato primario para la lipogénesis, pero en rumiantes es el acetato, la principal molécula combustible producida por la dieta. En seres humanos no se han informado enfermedades cruciales de la vía. Sin embargo, en la diabetes mellitus tipo 1 (insulinodependiente) hay inhibición de la lipogénesis, y las variaciones en la actividad del proceso influyen sobre la naturaleza y extensión de la obesidad.

Los ácidos grasos insaturados en fosfolípidos de la membrana celular tienen importancia en el mantenimiento de la fluidez de la membrana (capítulo 40). Se considera que una proporción entre ácidos grasos poliinsaturados y saturados (proporción P:S) alta en la dieta es beneficiosa para prevenir cardiopatía coronaria. Los tejidos animales tienen capacidad limitada para desaturar ácidos grasos, y requieren ciertos ácidos grasos poliinsaturados provenientes de la dieta, derivados de vegetales. Estos ácidos grasos esenciales se usan para formar ácidos grasos eicosanoicos (C₂₀), que dan lugar a los eicosanoides prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos y lipoxinas. Las prostaglandinas median la inflamación y el dolor e inducen el sueño; también regulan la coagulación de la sangre y la reproducción. Los antiinflamatorios no esteroideos (NSAID), como el ácido acetilsalicílico (aspirina) y el ibuprofeno, actúan al inhibir la síntesis de prostaglandina. Los leucotrienos tienen propiedades de contracción muscular y quimiotácticas, y son importantes en reacciones alérgicas e inflamación.

Este sistema está presente en muchos tejidos, entre ellos hepático, renal, pulmonar, de la glándula mamaria y adiposo. Sus requerimientos de cofactor incluyen NADPH, ATP, Mn²⁺, biotina y $HCO3−$). La acetil-CoA es el sustrato inmediato y el palmitato libre es el producto terminal.

La producción de malonil-CoA es el paso inicial y controlador en la síntesis de ácidos grasos

El bicarbonato como una fuente de CO₂ se requiere en la reacción inicial para la carboxilación de acetil-CoA a malonil-CoA en presencia de ATP y acetil-CoA carboxilasa. Esta enzima tiene un papel importante en la regulación de la síntesis de ácidos grasos (véase más adelante). La acetil-CoA carboxilasa tiene un requerimiento de la vitamina B biotina, y es una proteína multienzimática que contiene biotina, biotina carboxilasa, proteína transportadora de biotina carboxilo, y una carboxil transferasa, así como un sitio alostérico regulador. Una subunidad del complejo contiene todos los componentes, y un número variable de subunidades forman polímeros en la enzima activa (figura 23-6). La reacción tiene lugar en dos pasos: 1) carboxilación de biotina que comprende ATP y 2) transferencia del grupo carboxilo a la acetil-CoA para formar malonil-CoA (figura 23-1)

El complejo de ácido graso sintasa es un homodímero de dos cadenas polipeptídicas que contiene seis actividades enzimáticas

Después de la formación de la malonil-CoA, se forman ácidos grasos mediante el complejo enzimático ácido graso sintasa. Las enzimas individuales requeridas para la síntesis de ácidos grasos están enlazadas en este complejo polipeptídico multienzimático que incorpora la proteína transportadora de acilo (ACP), que tiene una función similar a la CoA en la vía de la β-oxidación (capítulo 22). Contiene la vitamina ácido pantoténico en la forma de 4’ fosfopanteteína (figura 44-18). En la estructura primaria de la proteína, los dominios enzimáticos están enlazados en la secuencia que se muestra en la figura 23-2. Sin embargo, la cristalografía de rayos X de la estructura tridimensional ha mostrado que el complejo es un homodímero, con dos subunidades idénticas, cada una de las cuales contiene seis enzimas y una ACP, dispuestas en forma de X (figura 23-2). La posición de la ACP y de los dominios tioesterasa todavía no puede resolverse mediante cristalografía de rayos X, posiblemente porque son demasiado flexibles, pero se cree que yacen cerca de la enzima 3-cetoacilreductasa. El uso de una unidad funcional de múltiples enzimas plantea las ventajas de lograr el efecto de compartamentalización del proceso dentro de la célula sin erigir barreras de permeabilidad y la síntesis de todas las enzimas en el complejo está coordinada, dado que un solo gen la codifica.

Inicialmente, una molécula cebadora de acetil-CoA se combina con un grupo —SH cisteína (figura 23-3, reacción 1a), mientras que la malonil-CoA se combina con el —SH adyacente en la 4′-fosfopanteteína de la ACP del otro monómero (reacción 1b). Estas reacciones son catalizadas por la malonil acetil transacilasa, para formar la enzima acetil (acil)-malonil. El grupo acetilo ataca al grupo metileno del residuo malonilo, lo cual es catalizado por la 3-cetoacil sintasa, y libera CO₂; esto forma enzima 3-cetoacil (enzima acetoacetil) (reacción 2) y libera el grupo —SH de la cisteína. La descarboxilación permite que la reacción avance hasta que se completa, lo que impulsa toda la secuencia de reacciones en dirección anterógrada. El grupo 3-cetoacilo se reduce, deshidrata y reduce de nuevo (reacciones 3-5) para formar la acil-S-enzima saturada correspondiente. Una nueva molécula de malonil-CoA se combina con el —SH de la 4′-fosfopanteteína, lo que desplaza el residuo acilo saturado sobre el grupo —SH de cisteína libre. La secuencia de reacciones se repite seis veces más hasta que se ha montado un radical acilo de 16 carbonos saturado (palmitoil). Se libera del complejo enzimático mediante la actividad de la sexta enzima en el complejo, la tioesterasa (desacilasa). Es necesario que el palmitato libre se active hacia acil-CoA antes de que pueda proceder por medio de cualquier otra vía metabólica. Sus posibles destinos son la esterificación hacia acilgliceroles, alargamiento o desaturación de cadena, o esterificación hacia éster de colesterol. En la glándula mamaria, hay una tioesterasa separada específica para residuos acilo de C₈, C₁₀ o C₁₂, que después se encuentra en los lípidos de la leche.

La ecuación para la síntesis general de palmitato a partir de acetil-CoA y malonil-CoA es:

La acetil-CoA que se usa como un preparador forma los átomos de carbono 15 y 16 del palmitato. La adición de todas las unidades C₂ subsiguientes se efectúa mediante la malonil-CoA. La propionil-CoA actúa como un preparador para la síntesis de ácidos grasos de cadena larga que tienen un número impar de átomos de carbono, que se encuentran sobre todo en la grasa y la leche de rumiantes.

La principal fuente de NADPH para la lipogénesis es la vía de la pentosa fosfato

El NADPH está involucrado como donador de equivalentes reductores en la reducción de derivados tanto 3-cetoacilo como de 2,3-acilo insaturado (figura 23-3, reacciones 3 y 5). Las reacciones oxidativas de la vía de la pentosa fosfato (capítulo 20) son la principal fuente del hidrógeno necesario para la síntesis reductiva de ácidos grasos. Es importante el hecho de que los tejidos especializados en la lipogénesis activa —es decir, el hígado, el tejido adiposo y la glándula mamaria en lactación— también poseen una vía de pentosa fosfato activa. Además, ambas vías metabólicas se encuentran en el citosol de la célula; así, no hay membranas o barreras de permeabilidad contra la transferencia de NADPH. Otras fuentes de este último comprenden la reacción que convierte malato en piruvato catalizada por la “enzima málica” (NADP malato deshidrogenasa) (figura 23-4) y la reacción de isocitrato deshidrogenasa extramitocondrial (que quizá no es una fuente considerable, excepto en rumiantes).

La acetil-CoA es el principal bloque de construcción de ácidos grasos

La acetil-CoA se forma a partir de glucosa mediante la oxidación de piruvato en la matriz de las mitocondrias. Sin embargo, puesto que no se difunde fácilmente a través de las membranas mitocondriales, su transporte hacia el citosol, el principal sitio de síntesis de ácidos grasos, requiere un mecanismo especial que comprende citrato. Después de condensación de la acetil-CoA con oxaloacetato en el ciclo del ácido cítrico dentro de las mitocondrias, el citrato que se produce puede translocarse hacia el compartimiento extramitocondrial por medio del transportador de tricarboxilato, donde en presencia de CoA y ATP, pasa por división a acetil-CoA y oxaloacetato catalizada por la ATP-citrato liasa, cuya actividad aumenta en el estado de buena alimentación. La acetil-CoA entonces queda disponible para la formación y síntesis de malonil-CoA para palmitato (figura 23-4). El oxaloacetato resultante puede formar malato por medio de la malato deshidrogenasa enlazada a NADH, lo cual va seguido por la generación de NADPH mediante la enzima málica. El NADPH queda disponible para lipogénesis, y el piruvato puede usarse para regenerar acetil-CoA después de transporte hacia la mitocondria. Esta vía es un medio de transferir equivalentes reductores desde NADH hacia NADP extramitocondriales. De modo alternativo, el malato mismo puede transportarse hacia la mitocondria, donde tiene la capacidad para volver a formar oxaloacetato. Note que el transportador de citrato (tricarboxilato) en la membrana mitocondrial requiere malato para intercambio con citrato (figura 13-10). Hay poca ATP-citrato liasa o enzima málica en rumiantes, probablemente porque en estas especies el acetato (derivado de la digestión de carbohidratos en el rumen, y activado hacia acetil-CoA fuera de la mitocondria) es la principal fuente de acetil-CoA.

La elongación de cadenas de ácido graso sucede en el retículo endoplásmico

Esta vía (el “sistema microsómico”) alarga dos carbonos acil-CoA grasas saturadas e insaturadas (desde C₁₀ en adelante), usando malonil-CoA como el donador de acetilo, y NADPH como el reductor, y es catalizada por el sistema de enzimas de ácido graso elongasa microsómico (figura 23-5). La elongación de estearil-CoA en el cerebro se incrementa con rapidez durante la mielinización con el fin de proporcionar ácidos grasos C₂₂ y C₂₄ para esfingolípidos.

El carbohidrato excesivo se almacena como grasa en muchos animales en anticipación de periodos de deficiencia calórica, como inanición, hibernación, etc., y para proporcionar energía para uso entre las comidas en animales, incluso seres humanos, que toman sus alimentos a intervalos espaciados. La lipogénesis convierte la glucosa excedente e intermediarios como piruvato, lactato y acetil-CoA, en grasa, lo que ayuda a la fase anabólica de este ciclo de alimentación. El estado nutricional del organismo es el principal factor que regula el índice de lipogénesis. De esta manera, el índice es alto en el animal bien alimentado cuya dieta contiene una alta proporción de carbohidratos. Es deprimido por la ingestión calórica restringida, dieta con alto contenido de grasa, o una deficiencia de insulina, como en la diabetes mellitus; este tipo de condiciones muestran vínculo con aumento de las concentraciones de FFA en plasma, y se ha demostrado una relación inversa entre la lipogénesis hepática y la concentración de FFA en el suero. Cuando la alimentación consta de sacarosa en lugar de glucosa hay incremento de la lipogénesis, porque la fructosa evita el paso por el punto de control de fosfofructocinasa en la glucólisis, e inunda la vía lipogénica (figura 20-5).

La síntesis de ácidos grasos de cadena larga está controlada a corto plazo mediante modificación alostérica y covalente de enzimas, y a largo plazo por cambios de la expresión de gen que rigen los índices de síntesis de enzimas.

La acetil-CoA carboxilasa es la enzima de mayor importancia en la regulación de la lipogénesis

La acetil-CoA carboxilasa es una enzima alostérica y es activada por el citrato, cuya concentración aumenta en el estado bien alimentado, y es un indicador de un aporte suficiente de acetil-CoA. El citrato promueve la conversión de la enzima desde un dímero inactivo (dos subunidades de complejo enzimático) hacia una forma polimérica activa, con una masa molecular de varios millones. La desactivación es promovida por fosforilación de la enzima y por moléculas de acil-CoA de cadena larga, un ejemplo de inhibición por retroalimentación negativa por un producto de una reacción (figura 23-6). De este modo, si se acumula acil-CoA porque no se esterifica con suficiente rapidez, o debido a incremento de la lipólisis o a un flujo de FFA hacia adentro del tejido, reducirá de manera automática la síntesis de ácido graso nuevo. La acil-CoA también inhibe el transportador de tricarboxilato mitocondrial, lo que impide la activación de la enzima por egreso de citrato desde la mitocondria hacia el citosol (figura 23-6).

La acetil-CoA carboxilasa también está regulada por hormonas como glucagón, epinefrina e insulina por medio de cambios en su estado de fosforilación (véanse los detalles en la figura 23-7).

La piruvato deshidrogenasa también está regulada por la acil-CoA

La acil-CoA da por resultado inhibición de la piruvato deshidrogenasa al inhibir el transportador de intercambio de ATP-ADP de la membrana mitocondrial interna, lo que conduce a aumento de las proporciones (ATP)/(ADP) intramitocondriales y, en consecuencia, a conversión de piruvato deshidrogenasa activa en inactiva (figura 17-6), lo que regula la disponibilidad de acetil-CoA para lipogénesis. Más aún, la oxidación de acil-CoA debido a incremento de las concentraciones de FFA puede aumentar las proporciones de (acetil-CoA)/(CoA) y (NADH]/(NAD+) en las mitocondrias, lo que inhibe la piruvato deshidrogenasa.

La insulina también regula la lipogénesis mediante otros mecanismos

La insulina estimula la lipogénesis por medio de varios otros mecanismos, así como al incrementar la actividad de acetil-CoA carboxilasa. Aumenta el transporte de glucosa hacia la célula (p. ej., en el tejido adiposo), lo que incrementa la disponibilidad tanto de piruvato para la síntesis de ácidos grasos como de glicerol 3-fosfato para la síntesis de triacilglicerol vía esterificación de los ácidos grasos recién formados (figura 24-2), y convierte también la forma inactiva de la piruvato deshidrogenasa en la forma activa en el tejido adiposo, no así en el hígado. Asimismo, la insulina —mediante su capacidad para deprimir la concentración de cAMP intracelular— inhibe la lipólisis en el tejido adiposo y reduce la concentración de FFA y, por ende, de acil-CoA de cadena larga en el plasma, que son inhibidores de la lipogénesis.

El complejo de ácido graso sintasa y acetil-CoA carboxilasa son enzimas adaptativas

Estas enzimas se adaptan a las necesidades fisiológicas del organismo por medio de cambios de la expresión de gen que llevan a incrementos de la cantidad total presente durante el estado posprandial, y disminuye durante la ingestión de una dieta alta en grasas y en condiciones como inanición, y diabetes mellitus. La insulina es una importante hormona que origina expresión de gen e inducción de biosíntesis de enzimas, en tanto que el glucagón (por medio del cAMP) antagoniza este efecto. La ingestión de grasas que contienen ácidos grasos poliinsaturados regula de modo coordinado la inhibición de la expresión de enzimas clave de la glucólisis y la lipogénesis. Estos mecanismos para la regulación a plazo más largo de la lipogénesis tardan varios días en manifestarse por completo, e incrementan el efecto directo e inmediato de los FFA y de hormonas como insulina y glucagón.

La figura 23-8 muestra ciertos ácidos grasos insaturados de cadena larga de importancia metabólica en mamíferos. Otros ácidos grasos polienoicos C₂₀, C₂₂ y C₂₄ se derivan de los ácidos oleico, linoleico y α-linolénico mediante alargamiento de cadena. Los ácidos palmitoleico y oleico no son esenciales en la dieta porque los tejidos pueden introducir un doble enlace en la posición Δ⁹ de un ácido graso saturado. Los ácidos linoleico y α-linolénico son los únicos ácidos grasos que se sabe que son esenciales para la nutrición completa de muchas especies de animales, incluso seres humanos, y se conocen como los ácidos grasos esenciales en el aspecto nutricional. En casi todos los mamíferos, el ácido araquidónico puede formarse a partir de ácido linoleico. Pueden introducirse dobles enlaces en las posiciones Δ⁴, Δ⁵, Δ⁶ y Δ⁹ (capítulo 21) en la mayoría de los animales, pero nunca más allá de la posición Δ⁹. En contraste, los vegetales tienen la capacidad para sintetizar los ácidos grasos esenciales desde el punto de vista nutricional al introducir dobles enlaces en las posiciones Δ¹² y Δ¹⁵.

Varios tejidos, entre ellos el hígado, se encargan de la formación de ácidos grasos monoinsaturados no esenciales a partir de ácidos grasos saturados. En un ácido graso saturado el primer doble enlace casi siempre se introduce en la posición Δ⁹. Un sistema de enzima —Δ₉ desaturasa (figura 23-9)— en el retículo endoplásmico cataliza la conversión de palmitoil-CoA o estearoil-CoA en palmitoleoil-CoA u oleoil-CoA, respectivamente. Se necesitan oxígeno y NADH o NADPH para la reacción. Las enzimas parecen ser similares a un sistema de monooxigenasa que incluye el citocromo b₅ (capítulo 12).

Los dobles enlaces adicionales introducidos en ácidos grasos monoinsaturados existentes siempre están separados uno de otro por un grupo metileno (interrumpidos por metileno) excepto en bacterias. Puesto que los animales tienen una Δ⁹ desaturasa, son capaces de sintetizar la familia ω9 (ácido oleico) de ácidos grasos insaturados por completo mediante una combinación de alargamiento y desaturación de cadena (figuras 23-9 y 23-10) después de la formación de ácidos grasos saturados mediante las vías descritas en este capítulo. Sin embargo, como se indicó, los ácidos linoleico (ω6) y α-linolénico (ω3) se requieren para la síntesis de otros miembros de las familias ω6 u ω3 (las vías se muestran en la figura 23-10, y deben ser suministrados en la dieta. El ácido linoleico es convertido en ácido araquidónico (20:4 ω6) por medio del ácido γ-linolénico (18:3 ω6). De este modo, se puede prescindir del requerimiento nutricional de araquidonato si hay linoleato adecuado en la dieta. Sin embargo, los gatos no pueden llevar a cabo esta conversión debido a la falta de Δ⁶ desaturasa y deben obtener el araquidonato en su dieta. El sistema de desaturación y alargamiento de cadena está muy disminuido: en el estado de inanición, en respuesta a la administración de glucagón y epinefrina, y en ausencia de insulina, como en la diabetes mellitus tipo 1.

Las ratas alimentadas con una dieta sin lípidos purificada, que contiene vitaminas A y D, muestran índice de crecimiento reducido, y deficiencia reproductiva, que pueden curarse al añadir ácidos linoleico, α-linolénico y araquidónico a la dieta; dichos ácidos grasos se encuentran en concentraciones altas en aceites vegetales (cuadro 21-2) y en pequeñas cantidades en cadáveres de animales. Los ácidos grasos esenciales son indispensables para la formación de prostaglandina, tromboxano, leucotrieno y lipoxina (véase más adelante), y tienen varias otras funciones menos bien definidas. Se encuentran en los lípidos estructurales de la célula, a menudo en la posición 2 de fosfolípidos y están relacionados con la integridad estructural de la membrana mitocondrial.

El ácido araquidónico está presente en membranas y explica 5 a 15% de los ácidos grasos en fosfolípidos. El ácido docosahexaenoico (DHA; ω3, 22:6), que se sintetiza en un grado limitado a partir del ácido α-linolénico, o que se obtiene de manera directa a partir de aceites de pescado, está presente en concentraciones altas en la retina, la corteza cerebral, los testículos y el semen. El DHA es en particular necesario para el desarrollo del cerebro y la retina, y se proporciona mediante la placenta y la leche. Se informa que los pacientes con retinitis pigmentosa tienen concentraciones bajas de DHA. En la deficiencia de ácidos grasos esenciales, los ácidos polienoicos no esenciales de la familia ω9, en particular ácido Δ^5,8,11-eicosatrienoico (ω9 20:3) (figura 23-10), reemplazan a los ácidos grasos esenciales en fosfolípidos, otros lípidos complejos, y membranas. Es posible emplear la proporción trieno:tetraeno en lípidos plasmáticos para diagnosticar la magnitud de la deficiencia de ácidos grasos esenciales.

El araquidonato y algunos otros ácidos grasos poliinsaturados C₂₀ dan lugar a eicosanoides, compuestos que tienen actividad fisiológica y farmacológica conocidos como prostaglandinas (PG), tromboxanos (TX), leucotrienos (LT) y lipoxinas (LX) (capítulo 21). Desde el punto de vista fisiológico, se considera que actúan como hormonas locales que funcionan por medio de receptores enlazados a proteína G para desencadenar sus efectos bioquímicos.

Hay tres grupos de eicosanoides que se sintetizan a partir de ácidos eicosanoicos C₂₀ derivados de los ácidos grasos esenciales linoleato y α-linolenato, o de modo directo a partir del araquidonato y eicosapentaenoato de la dieta (figura 23-11). El araquidonato, que puede obtenerse a partir de la dieta, pero que por lo general se deriva de la posición 2 de fosfolípidos en la membrana plasmática mediante la acción de la fosfolipasa A₂ (figura 24-6), es el sustrato para la síntesis de PG₂, serie TX₂ (prostanoides) por medio de la vía de la ciclooxigenasa, o las series LT₄ y LX₄ mediante la vía de la lipooxigenasa; las dos vías compiten por el sustrato araquidonato (figura 23-11).

La síntesis de prostanoides (figura 23-12) involucra el consumo de dos moléculas de O₂ catalizado por la COX (también llamada prostaglandina H sintasa), una enzima que tiene dos actividades, una ciclooxigenasa y peroxidasa. La COX está presente como dos isoenzimas, COX-1 y COX-2. El producto, un endoperóxido (PGH), se convierte en prostaglandinas D y E, así como en un tromboxano (TXA₂) y prostaciclina (PGI₂). Cada tipo de célula sólo produce un tipo de prostanoide. El NSAID ácido acetilsalicílico inhibe a la COX-1 y COX-2; otros NSAID son la indometacina y el ibuprofeno, y por lo regular inhiben COX al competir con el araquidonato. Dado que la inhibición de la COX-1 causa la irritación del estómago que a menudo muestra vínculo con la ingestión de NSAID, se ha intentado crear fármacos que inhiben de manera selectiva a la COX-2 (coxibs). Por desgracia el éxito de este método ha sido limitado y algunos coxibs se han retirado o suspendido del mercado debido a efectos secundarios indeseables y aspectos de seguridad. La transcripción de la COX-2 —no así de la COX-1— es inhibida por completo por los corticosteroides antiinflamatorios.

Los ácidos grasos esenciales no ejercen todos sus efectos fisiológicos por medio de la síntesis de PG

La función de los ácidos grasos esenciales en la formación de membrana no se relaciona con la formación de PG. Las PG no alivian síntomas de deficiencia de ácidos grasos esenciales y la inhibición de la síntesis de PG no suscita una deficiencia de ese tipo.

La COX es una “enzima suicida”

La “desactivación” de la actividad de PG se logra en parte mediante una propiedad notoria de la COX: la de destrucción autocatalizada; esto es, es una “enzima suicida”. Más aún, la desactivación de PG por la 15-hidroxiprostaglandina deshidrogenasa es rápida. El bloqueo de la acción de esta enzima con sulfasalazina o indometacina puede prolongar la vida media de las PG en el cuerpo.

Los leucotrienos son una familia de trienos conjugados que se forman a partir de ácidos eicosanoicos en leucocitos, células de mastocitoma, plaquetas y macrófagos mediante la vía de la lipooxigenasa en respuesta a estímulos inmunitarios y no inmunitarios. Tres diferentes lipooxigenasas (dioxigenasas) insertan oxígeno en las posiciones 5, 12 y 15 del ácido araquidónico, lo que da lugar a hidroperóxidos (HPETE). Sólo la 5-lipooxigenasa forma leucotrienos (véanse los detalles en la figura 23-13). Las lipoxinas son una familia de tetraenos conjugados que también surgen en leucocitos. Se forman por medio de la acción combinada de más de una lipooxigenasa (figura 23-13).

Los síntomas de deficiencia de ácidos grasos esenciales en humanos comprenden lesiones en la piel y deterioro del transporte de lípidos

En adultos que subsisten con dietas ordinarias, no se han informado signos de deficiencias de ácidos grasos esenciales. De cualquier modo, los lactantes que reciben dietas con leche artificial con bajo contenido de grasa, y los enfermos que se mantienen durante periodos prolongados de modo exclusivo mediante nutrición por vía intravenosa con bajo contenido de ácidos grasos esenciales muestran síntomas de deficiencia que pueden prevenirse por medio de una ingestión de ácidos grasos esenciales de 1 a 2% del requerimiento calórico total.

En varias enfermedades ocurre metabolismo anormal de ácidos grasos esenciales

El metabolismo anormal de los ácidos grasos esenciales, que puede estar vinculado con insuficiencia en la dieta, se ha notado en la fibrosis quística, la acrodermatitis enteropática, el síndrome hepatorrenal, síndrome de Sjögren-Larsson, degeneración neonatal de múltiples sistemas, enfermedad de Crohn, cirrosis y alcoholismo, y síndrome de Reye. Se han encontrado concentraciones altas de ácidos polienoicos de cadena muy larga en el cerebro de individuos con síndrome de Zellweger (capítulo 22). Las dietas con una proporción P:S (ácido graso poliinsaturado:saturado) alta reducen las concentraciones séricas de colesterol, y se considera que son beneficiosas en cuanto al riesgo de aparición de cardiopatía coronaria.

Los ácidos grasos trans están implicados en diversos trastornos

Pequeñas cantidades de ácidos grasos trans-insaturados se encuentran en la grasa de rumiante (p. ej., la grasa de mantequilla tiene 2 a 7%), donde surgen a partir de la acción de microorganismos en el rumen, pero la principal fuente en la dieta humana es a partir de aceites vegetales parcialmente hidrogenados (p. ej., margarina) (capítulo 21). Los ácidos grasos trans compiten con los ácidos grasos esenciales y pueden exacerbar deficiencia de ácido graso esencial. Más aún, son estructuralmente similares a los ácidos grasos saturados (capítulo 21) y tienen efectos comparables en la promoción de hipercolesterolemia y aterosclerosis (capítulo 26).

Los prostanoides son sustancias potentes que tienen actividad biológica

Los tromboxanos se sintetizan en plaquetas y en el momento de su liberación producen vasoconstricción y agregación plaquetaria. El ácido acetilsalicílico en dosis bajas inhibe su síntesis de manera específica. Las prostaciclinas (PGI₂) se producen en las paredes de los vasos sanguíneos y son potentes inhibidores de la agregación plaquetaria. De este modo, los tromboxanos y las prostaciclinas son antagonistas. La PG₃ y el TX₃, que se forman a partir del ácido eicosapentaenoico (EPA), inhiben la liberación de araquidonato a partir de fosfolípidos, y la formación de PG₂ y TX₂. La PGI₃ es un antiagregador de plaquetas tan potente como la PGI₂, pero el TXA₃ es un agregador más débil que el TXA₂, lo que modifica el equilibrio de actividad y favorece tiempos de coagulación más prolongados. Una cantidad de PG plasmáticas tan pequeña como 1 ng/mL ocasiona contracción del músculo liso en animales. Los usos terapéuticos potenciales incluyen prevención de la concepción, inhibición del trabajo de parto al término, terminación del embarazo, prevención de úlceras gástricas o alivio de las mismas, y control de la inflamación y de la presión arterial, y alivio del asma y de la congestión nasal. Además, la PGD₂ es una potente sustancia que promueve el sueño. Las prostaglandinas aumentan el cAMP en las plaquetas, el tiroides, el cuerpo amarillo, hueso fetal, adenohipófisis y pulmones, pero lo reducen en las células de los túbulos renales y en el tejido adiposo (capítulo 25).

Los leucotrienos y las lipoxinas son potentes reguladores de muchos procesos morbosos

La sustancia de reacción lenta de anafilaxia (SRS-A) es una mezcla de leucotrienos C₄, D₄ y E₄, la cual es un potente constrictor de la musculatura de las vías respiratorias bronquiales. Todos ellos, junto con el leucotrieno B₄, también dan por resultado permeabilidad vascular y atracción y activación de leucocitos, y son reguladores importantes en muchas enfermedades que comprenden reacciones inflamatorias o de hipersensibilidad inmediata, como el asma. Los leucotrienos son vasoactivos, y se ha hallado 5-lipooxigenasa en las paredes arteriales. La evidencia apoya una función antiinflamatoria para las lipoxinas en la función vasoactiva e inmunorreguladora, por ejemplo, como compuestos contrarreguladores (chalonas) de la respuesta inmunitaria.

• Dos sistemas de enzimas: acetil-CoA carboxilasa y ácido graso sintasa, llevan a cabo la síntesis de ácidos grasos de cadena larga (lipogénesis).

• La vía convierte a la acetil-CoA en palmitato y necesita NADPH, ATP, Mn²⁺, biotina y ácido pantoténico como cofactores.

• La acetil-CoA carboxilasa convierte la acetil-CoA en malonil-CoA, y después en ácido graso sintasa, un complejo multienzimático que consta de dos cadenas polipeptídicas idénticas, cada una de las cuales contiene seis actividades enzimáticas separadas y ACP, cataliza la formación de palmitato a partir de una molécula de acetil-CoA y siete de malonil-CoA.

• La lipogénesis está regulada en el paso de la acetil-CoA carboxilasa mediante modificadores alostéricos, fosforilación/desfosforilación, e inducción y represión de la síntesis de enzima. La enzima es activada de manera alostérica por citrato y desactivada por la acil-CoA de cadena larga. La desfosforilación (p. ej., por medio de insulina) promueve su actividad, mientras que la fosforilación (p. ej., por glucagón o epinefrina) es inhibitoria.

• La biosíntesis de ácidos grasos de cadena larga insaturados se logra mediante las enzimas desaturasa y elongasa, los cuales introducen dobles enlaces y alargan las cadenas acilo existentes, respectivamente.

• Los animales superiores tienen Δ⁴, Δ⁵, Δ⁶ y Δ⁹ desaturasas, pero no pueden insertar nuevos dobles enlaces más allá de la posición 9 de ácidos grasos. De este modo, es necesario que los ácidos grasos esenciales linoleico (ω6) y α-linolénico (ω3) se obtengan a partir de la dieta.

• Los eicosanoides se derivan de ácidos grasos C₂₀ (eicosanoicos) sintetizados a partir de los ácidos grasos esenciales, y constituyen importantes grupos de compuestos que tienen actividad fisiológica y farmacológica, entre ellos las prostaglandinas, los tromboxanos, los leucotrienos y las lipoxinas.