La soja y sus virtudes en alimentación y salud humana · 2016-05-03 · La soja y sus virtudes en alimentación y salud humana ... monía de esta dinastía cuando el cultivo de la

Ahora que ya estábamos convencidos de las bon-dades de la dieta mediterránea (tanto como que seencuentra nominada a ser considerada “Patrimoniode la Humanidad”), ha irrumpido en nuestros mer-cados y por supuesto en nuestra mesa algo exótico yal parecer aún más recomendable, un ingredientecon cualidades tan excepcionales que lo hacen ade-cuado para su consumo crudo o cocinado, en los

lácteos, en los cárnicos, como bebida, para alimen-tar a nuestras mascotas y a los animales de granja,en comprimidos, en productos de higiene, en cos-méticos e incluso es aconsejable para mejorar nues-tro descanso incorporándolo a nuestro colchón.Fantástico producto de origen natural que cuida denuestra alimentación, nuestra salud y nuestro repo-so.

La soja (Glycine max L.) es una especie vegetal,una leguminosa, que no se encuentra de forma sil-vestre en la naturaleza sino como un cultivo cuyo

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1136-4815/06/91-96ALIMENTACION, NUTRICION Y SALUD ALIM. NUTRI. SALUDCopyright © 2006 INSTITUTO DANONE Vol. 13, N.º 4, pp. 91-96, 2006

La soja y sus virtudes en alimentación y salud humana

A. Gómez Garay

LABORATORIO DE BIOSEGURIDAD. INSTITUTO MADRILEÑO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLORURAL AGRARIO Y ALIMENTARIO. COMUNIDAD DE MADRID

La soja (Glycine max L.) es una leguminosa que haentrado a formar parte de nuestra dieta a partir de una im-presionante oferta de mercado. Numerosas son las pro-piedades nutricionales e incluso en el campo de la saludque se atribuyen a este alimento. Sin embargo, entre lavariedad de productos que podemos adquirir no todos secorresponden a esta especie y así las propiedades no sontampoco las mismas. Esta revisión analiza y compara lacomposición de esta legumbre con las más comúnmenteutilizadas en la dieta mediterránea (garbanzos, judías y len-tejas) y con las que actualmente se comercializan bajo ladenominación “soja” (fundamentalmente del género Vig-na). Como consecuencia de este análisis se concluye la ne-cesidad de incrementar el conocimiento y la investigaciónsobre las características y propiedades que hacen de la so-ja un beneficio desde el punto de vista de la nutrición y lasalud.

Palabras clave: Soja. Dieta mediterránea. Calidad nutri-cional. Isoflavonas. Lecitina. Ácidos grasos.

The soybean (Glycine max L.) is the leguminousone that has begun to form a part of our diet from an im-pressive offer of market. Numerous they are the nutrition-al properties and even in the field of the health that theyattribute to this food. Nevertheless, among the variety ofproducts that we can acquire not they all correspond tothis species and this way the properties are not the sameones either. This review analyzes and compares the com-position of this legume with the most commonly used inthe Mediterranean diet (chick-peas, beans and lentils) andwith those who nowadays are commercialized under thedenomination "soybean" (fundamentally of the genus Vi-gna). As a consequence of this analysis it concludes theneed to increase the knowledge and the investigation onthe characteristics and properties that make the soybean abenefit from the point of view of the nutrition and thehealth.

Key words: Soybean. Mediterranean diet. Nutritionalquality. Isoflavones. Lecitine. Oily acids.

RESUMEN ABSTRACT

INTRODUCCIÓN

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origen se sitúa al este de China, hacia el año 1.000a.C. durante la Dinastía Chou. Es durante la hege-monía de esta dinastía cuando el cultivo de la soja seextiende por Corea, Japón y el sudeste asiático (Hy-mowitz, 1970). Desde allí y con el tiempo, alcanzarálos EE.UU. que ha llegado a convertirse en el másimportante centro de producción de soja a nivelmundial. Así, en el año 2004 (Fig. 1), este país llegóa producir el 40% de la producción mundial de sojafrente al 24% de Brasil, el 18% de Argentina o el8% de China.

Para hacernos una idea de la posición que ocupaEspaña en producción de soja disponemos de losdatos recogidos en el anuario de estadística agrariadel Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación,en el año 2003; las 272 hectáreas de soja, entre se-cano y regadío, produjeron un total de 623 tonela-das, mientras que en ese mismo año Estados Unidosprodujo 66.778 miles de toneladas en 29.330 milesde hectáreas y sin irnos tan lejos, otros países de laUnión Europea como Alemania, Francia e Italia ob-tuvieron producciones de 618.000, 149.000 y424.000 toneladas respectivamente. La evoluciónes negativa, y así, un año después, en el 2004, los

datos reflejan menos de 100 hectáreas dedicadas aeste cultivo en España. Sin embargo, el consumo desoja se ha ido incrementando y entre soja y tortas desoja importamos aproximadamente 6 millones detoneladas cada año.

La soja de forma tradicional es una fuente de ele-mentos esenciales para la alimentación animal, y asíse incorpora en la práctica totalidad de los piensos,pero, ¿qué razón o razones impulsan el creciente in-terés en la soja como alimento?

Aunque principalmente a la soja no la considera-mos una legumbre, desde el concepto convencionalde las mismas, sí es cierto que existe como tal en loque se refiere a la producción ecológica y así es ha-bitual encontrarla en los establecimientos dedicadosa la misma, en herbolarios y afines, en formatos ypresentaciones similares a los de otras legumbresque se comercializan secas. Realmente lo que en-contramos bajo esta denominación no es exclusiva-mente soja sino otro tipo de habas de origen tam-bién oriental y que pertenecen en su mayoría a otrogénero botánico, Vigna en lugar de Glycine; lo mis-mo ocurre con los germinados de soja en los que,bajo la denominación soja verde, en la etiqueta apa-rece “judía mungo”. Desde luego no se pueden ha-cer extensibles para todos estos productos la com-posición, características y “propiedades” de la soja.

Los españoles comemos aproximadamente 4,6 kgde legumbres secas por persona y año, fundamen-talmente garbanzos, seguidos de alubias y lentejas(fuente: “Alimentación en España 2005”, MERCA-SA). La composición en alguno de los elementosmás importantes de estas legumbres (Tabla I) nomuestra una ventaja de la soja en cuanto a la canti-

A. GÓMEZ GARAY ALIM. NUTRI. SALUD

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Resto 10%

China 8%

Estados Unidos40%

Brasil 24%Argentina 18%

Fig. 1. Producción mundial de soja en el año 2004.

LA COMPOSICIÓN DE LA SOJA Y OTRASLEGUMBRES

TABLA I

CONTENIDO EN COMPONENTES FUNDAMENTALES DE LAS PRINCIPALES LEGUMBRES SECAS CONSUMIDAS ENESPAÑA (GARBANZOS, ALUBIAS Y LENTEJAS), HABAS SECAS DE SOJA Y DE JUDÍA MUNGO

100 g Energía Grasas Proteínas Fibra Calcio Vitamina Akcal g g g mg mg

Garbanzos 200 3 10-15 9 160 4,5

Alubias 150-300 0,2 15-60 15 48 0-17

Lentejas 250-300 1 10-20 10 50-70 1,9

Soja 350-375 17,7 35-40 15 226 2

Vigna 340 1,6 18-36 5 110 3


dad de proteínas que aporta, inferior a algunas va-riedades de alubia, aunque sí es mayor que la que seobtiene de lentejas y garbanzos; sin embargo, la sojaaporta mucha más grasas a la dieta (17,7%) y unmayor aporte calórico (hasta 375 kcal/100 g) quelas legumbres habituales.

PROTEÍNAS

Las proteínas de la soja tienen además una grancalidad (se entiende por calidad de proteína la com-posición de las mismas, su digestibilidad y la capa-cidad de proporcionar los aminoácidos esencialesen una cantidad adecuada) (Tabla II). Las necesida-des en aminoácidos esenciales que tenemos los se-res humanos varían en los distintos momentos deldesarrollo y ante diferentes situaciones a lo largode la vida. Así las necesidades de los niños no sonlas mismas que las de los adultos, no sólo en canti-dad (sirva como ejemplo que un niño precisa casiseis veces más de leucina por kg de peso corporalal día y más de cuatro veces y media la cantidad devalina que un adulto) sino también en cuanto al ti-po, y así la histidina se convierte en un aminoácidoesencial en la dieta de los niños. Otras situacionesespeciales, mujeres gestantes, deportistas, perso-nas encamadas largo tiempo, etc., tienen tambiénunas necesidades especiales de aporte de aminoá-cidos esenciales.

Pero como ya hemos dicho, la calidad de las pro-teínas que ingerimos depende también de la capaci-dad que tiene nuestro organismo de asimilarlas. Asíse considera el valor biológico de las proteínas comola cantidad de nitrógeno que aportan a nuestro cuer-po y que puede emplearse para nuestro manteni-

miento o crecimiento. Otro parámetro que se utilizaes la digestibilidad (proporción de nitrógeno que esabsorbida por el organismo). Se aprecia que la sojaposee proteínas de un elevado valor biológico y conuna gran digestibilidad (Fig. 2), superiores a las le-gumbres más habituales en la dieta mediterránea yligeramente inferiores a los de un filete de ternera oal pescado.

CALCIO

La soja posee además más calcio que el resto delas legumbres. Sin embargo la absorción del calciodirectamente de las legumbres se ve dificultada por-que contienen otras sustancias que interfieren con lamisma (oxalatos y fitatos). Esta es la razón que haceque la soja no sea una fuente de calcio tan interesan-te y de hecho pueda llegar a tener efectos adversospara la salud en el caso de utilizarse como sustitutivade otros alimentos que habitualmente aportan calcioen nuestra alimentación. El ejemplo es la leche desoja que en ocasiones se venía utilizando como susti-tuta de la leche de vaca, aunque hay que decir que,en este sentido, ya se comercializan leches de sojaenriquecidas con calcio.

Estudios recientes comparan la composición enoxalatos (que dificultan la absorción de calcio) de di-versas raciones de legumbres (Massey y cols.,2001), y muestran que el contenido de oxalatos ensoja es entre tres y seis veces superior al que contie-nen judías o lentejas respectivamente. Por esta ra-zón en los últimos años se han realizado diversas in-vestigaciones científicas encaminadas a la búsqueday selección de aquellas variedades de soja que po-sean una menor cantidad de estos compuestos (Hor-

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TABLA II

COMPOSICIÓN EN AMINOÁCIDOS ESENCIALES (VALORES MEDIOS) DE LAS PRINCIPALES LEGUMBRES SECASCONSUMIDAS EN ESPAÑA (GARBANZOS, ALUBIAS Y LENTEJAS), HABAS SECAS DE SOJA Y DE JUDÍA MUNGO,

EN mg POR 100 g DE ALIMENTO

Aminoácidos Garbanzos Alubias Lentejas Soja Vigna Requerimientos1

esenciales

Fenilalanina + 1.151 1.154 1.266 2.055 1.259tirosina 589 559 789 1.303 556 14Isoleucina 891 927 1.045 1.889 941 10Leucina 1.505 1.685 1.847 3.232 1.607 14Lisina 1.376 1.593 1.739 2.653 2.145 12Metionina + 209 234 194 525 458cistina 238 188 221 552 113 13

Treonina 756 878 960 1.603 736 7Triptófano – – – 532 432 3,5Valina 913 1.016 1.211 1.995 989 10

1mg/kg de peso corporal al día. Fuente: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO).



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ner y cols., 2005) y que podrán incorporarse a losprogramas de mejora o directamente a la produc-ción con el consiguiente beneficio nutricional, redu-ciendo además los inconvenientes que estos com-puestos en la dieta tienen sobre la disponibilidad delos minerales o sobre la formación de piedras en elriñón.

ISOFLAVONAS Y LECITINA

Pero la soja tiene además otros componentes quela han hecho merecedora de su fama: isoflavonas ylecitina de soja. Las isoflavonas son sustancias vege-tales con una estructura química muy parecida a losestrógenos (hormonas especialmente responsablesde las características sexuales femeninas pero quetambién intervienen en la formación del esperma yestimulan la síntesis de testosterona, la hormonamasculina por excelencia), por eso se consideran fi-toestrógenos (de fito, “planta” en griego); sin em-

bargo tienen una diferencia con respecto a estos yaque las isoflavonas actúan en determinados tejidosdel cuerpo humano pero carecen de actividad sobreotros e incluso llegan a tener un papel antagónico,es decir, produciendo una acción antiestrogénica.Las isoflavonas se encuentran en muchos alimentos(semillas de trébol rojo, semillas de sésamo, ca-cahuetes, cebada, y mucho menos en manzanas, co-liflor, brécol o lombarda) pero fundamentalmente enlas legumbres (Mazur y Adlecreutz, 1998), dentro delas cuales el aporte más importante lo encontramosen la soja (Tabla III). Pero no todos los productos desoja las contienen igual: así 100 g de habas de sojaposeen entre 130 y 500 mg de isoflavonas, depen-diendo de factores como la variedad y/o las condi-ciones de cultivo y climáticas de cada cosecha. Sereduce considerablemente la cantidad en los alimen-tos a medida que estos van siendo más elaborados,de forma que la leche de soja contiene sólo entre un5 y un 6% de las isoflavonas existentes en las habasy, en el caso de la salsa de soja sólo encontramos entorno al 2%. Además diversos estudios muestran lanecesidad de dosificar el aporte de estas sustancias,

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Valor biológico Digestibilidad

Fig. 2. Calidad de proteína.


logrando un mayor aprovechamiento, si dividimossu ingesta en 2 ó 3 comidas más que si lo reducimosa una mayor cantidad en una sola toma.

El papel de las isoflavonas en la salud humana seha estudiado profundamente y se han divulgado ac-tuaciones beneficiosas a los siguientes niveles: comoestrógenos, como antiestrógenos, como inhibidoresde enzimas promotoras de cáncer, como antioxidan-te, como estimuladores inmunológicos y otros efec-tos clínicos. Aunque se viene atribuyendo un papelfundamental de las isoflavonas, y de los fitoestróge-nos en general, en el alivio y prevención de los sín-tomas asociados a la menopausia, no se cuenta conlos estudios necesarios que así lo demuestren. Decirque las isoflavonas se pueden convertir en una alter-nativa a los estrógenos en las mujeres postmenopáu-sicas es prematuro (estudios realizados en tejidos ce-lulares muestran una clara desventaja: donde laactividad del estradiol se considera del 100%, la dela daidzeína es de tan sólo del 0,013% y la de la ge-nisteína del 0,084%) y, sobre todo, cuando existenestudios clínicos que muestran igual remisión detrastornos como los sofocos o los dolores en el pe-cho en mujeres menopáusicas ante la ingesta de iso-flavonas y de placebos (Vincent y Fitzpatrick, 2000).Los resultados con mayor rigurosidad científica pa-recen ser aquellos que muestran la actividad de lasisoflavonas sobre los lípidos, provocando reduccio-nes en lipoproteínas de baja densidad (colesterol-LDL) y triglicéridos y favoreciendo el incremento de li-poproteínas de alta densidad (colesterol HDL). Lareducción del colesterol LDL (-6,1%) requiere un apor-te de aproximadamente 50 mg de isoflavonas al día(Anderson y Stephenson, 2001). Entre 40 y 80 mg aldía serían necesarios para lograr efectos beneficiososen las arterias mientras que la actividad antioxidantesobre los lípidos se logra con 10 mg diarios de iso-flavonas. También se sabe que 50 mg diarios de iso-flavonas podrían favorecer la salud de nuestros hue-sos, aunque parece arriesgada la recomendaciónpara la prevención de la osteoporosis ya que se sabeque no existe un efecto significativo de las isoflavo-nas sobre el metabolismo del calcio; mucho más aúnsi de lo que hablamos es de atribuirles un papel de-terminante en la prevención de algunos tipos de

cáncer, aunque pueden reducir la proliferación encultivos celulares de diferentes tumores (North Ame-rican Menopause Society, 2000).

Desde luego no parece, a simple vista, muy fácilla ingesta continuada y diaria de habas de soja nece-saria para alcanzar los valores de isoflavonas que sehan citado. Otra posibilidad sería la de lograrlo apartir de otros productos, alimentos o preparadosenriquecidos o consistentes en isoflavonas, es el ca-so por ejemplo de los lácteos o incluso zumos que secomercializan enriquecidos con soja o directamentecon isoflavonas de soja.

Otro de los componentes más ampliamente co-nocidos de la soja es la lecitina. Este producto esuna mezcla compleja de sustancias que incluyensobre todo fosfolípidos o fosfoglicéridos (tres fun-damentalmente: fosfatidil colina considerada la le-citina “pura”, fosfatidil etanolamina llamada “cefa-lina” y fosfatidil inositol) y entre un 30 y un 35%de aceite de soja sin refinar. La cantidad de lecitinaque posee la soja varía entre el 1,5 y el 3%, pu-diéndose encontrar también, en menores cantida-des, en los cacahuetes, el hígado de vacuno, trigo,avena y huevos, siendo además los garbanzos con-siderados una fuente importante de lecitina (fuente:ICARDA, Centro Internacional para la Investiga-ción Agrícola en Regiones Áridas). Entre todas laspropiedades que se atribuyen a la lecitina destacandos especialmente: como estimulante cerebral ysobre la absorción de lípidos y por consiguiente co-mo regulador del nivel de colesterol. No existe unrespaldo científico para estas propiedades. Sin em-bargo, el papel de la lecitina de soja en la regula-ción de los niveles de colesterol es más que discuti-do y los resultados al respecto parecen tener másque ver con la presencia de ácidos grasos insatura-dos en el aceite de soja (recordemos que en gene-ral este forma parte de la lecitina que se comercia-liza) que con la propia lecitina.

ACEITE DE SOJA

Numerosos estudios respaldan las afirmacionessobre el efecto de los distintos ácidos grasos sobrelos valores plasmáticos de colesterol total, colesterolen HDL y colesterol en LDL. El reemplazo de ácidosgrasos saturados por insaturados produce una favo-rable disminución del colesterol LDL y de la relacióncolesterol total/colesterol HDL. El ácido linoleico yel ácido oleico son los más efectivos para disminuirlos niveles de colesterol plasmático. Por consiguien-te parece que lo realmente saludable, si lo que bus-camos es regular los niveles de colesterol, es el acei-te de soja y no la lecitina como tal. Pero el aceite desoja se encuentra en este sentido en amplia desven-taja frente a los aceites habitualmente consumidos

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TABLA III

CONTENIDO EN ISOFLAVONAS (DAIDZEÍNA YGENISTEÍNA) EN LAS PRINCIPALES LEGUMBRESSECAS CONSUMIDAS EN ESPAÑA (GARBANZOS,

ALUBIAS Y LENTEJAS), HABAS SECAS DE SOJA Y DEJUDÍA MUNGO (mg/100 g DE PESO SECO)

Daidzeína Genisteína

Garbanzos 11-192 69-214Alubias 7-40 18-518Lentejas 3-10 7-19Soja 10.500-56.000 26.800-84.100Vigna 21-30 12-56



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en la dieta mediterránea, por ejemplo, aunque loscontenidos en ácido oleico o linoleico del aceite degirasol sean similares a los de soja, el aceite de gira-sol tiene la característica de carecer de ácido linole-nico que es fácilmente oxidable y que es el compo-nente que hace desaconsejable realizar frituras conaceite de soja (Tabla IV). Desde luego mayores sonlas desventajas en este sentido frente al aceite de oli-va (especialmente el virgen) o incluso frente al aceitede girasol alto-oleico. Desde luego el aceite de sojano es fuente de isoflavonas porque no las contiene ano ser que se le añadan a posteriori.

TABLA IV

PORCENTAJE EN ÁCIDOS GRASOS INSATURADOSDE LOS ACEITES DE OLIVA, GIRASOL Y SOJA

Oleico Linoleico Linolénico

Oliva virgen 55-83 3,5-21 0-1,5Girasol 15-20 50-65 -Girasol alto oleico > 83 9 -Soja 22 54 7

Por consiguiente es imprescindible hacer una va-loración del papel de la soja en la alimentación y lasalud humanas. Sin perder de vista sus cualidades,es indiscutible que la oferta actual del mercado pue-de haberse excedido en los atributos que se le con-fieren. La soja no debería desplazar ni sustituir elconsumo de otros productos habituales en la dietamediterránea, sino en cualquier caso diversificar laoferta en el grupo de las leguminosas. La investiga-

ción, desde los estudios básicos en laboratorio, losagronómicos y hasta los estudios clínicos bien defini-dos, serán los responsables de dar respuestas. Sóloasí, desde el conocimiento, los productores, la indus-tria agroalimentaria, los profesionales de la salud ysobre todo los consumidores podrán hacer un usológico y responsable de la soja, aprovechando y be-neficiándose de todos los atributos que realmentenos ofrece.

AGRADECIMIENTOS

El presente trabajo es resultado de los proyectosde investigación RTA2005-00118-C02-01 financia-do en la convocatoria INIA del Subprograma Nacio-nal de Recursos y Tecnologías Agrarias en Coordi-nación con las Comunidades Autónomas y elproyecto FP05-AP2-BIOSEG financiado en la con-vocatoria IMIDRA de Fondos Propios

CORRESPONDENCIA:Aránzazu Gómez GarayLaboratorio de BioseguridadInstituto Madrileño de Investigación y Desarrollo RuralAgrario y AlimentarioComunidad de Madride-mail: [email protected]

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CONCLUSIONES


El colesterol es una molécula con una alta rele-vancia biológica en las células animales. La alta pre-

valencia de las enfermedades cardiovasculares ennuestra sociedad y la relación causal existente entrela hipercolesterolemia y la aterosclerosis explicanque el colesterol se asocie habitualmente con enfer-medad, pero lo cierto es que esta molécula desem-peña numerosas y variadas acciones en nuestro or-ganismo que la hacen insustituible. En este artículo,aparte de algunas consideraciones sobre su estructu-ra, se revisa la biosíntesis, sus alteraciones y su regu-lación, y las acciones más destacadas del colesterol,

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1136-4815/06/97-120ALIMENTACION, NUTRICION Y SALUD ALIM. NUTRI. SALUDCopyright © 2006 INSTITUTO DANONE Vol. 13, N.º 4, pp. 97-120, 2006

El colesterol: biosíntesis, acciones y alteraciones

M. A. Lasunción Ripa

SERVICIO DE BIOQUÍMICA-INVESTIGACIÓN. HOSPITAL UNIVERSITARIO RAMÓN Y CAJAL.DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR. UNIVERSIDAD DE ALCALÁ. MADRID

Los esteroles, en general, y el colesterol en particular,son moléculas con alta relevancia biológica. En las célulasanimales, además de su función estructural en las membra-nas y de su papel como precursor de las sales biliares y de lashormonas esteroídicas, investigaciones recientes han desve-lado el papel del colesterol en la transmisión celular de seña-les, la embriogénesis y la proliferación celular. En coherenciacon ello, las alteraciones congénitas de la biosíntesis del co-lesterol tienen graves repercusiones en la fisiología humana.Esta ruta metabólica, así como la utilización celular del coles-terol de las lipoproteínas, son procesos finamente reguladosa múltiples niveles. Entre los mecanismos implicados destacael mediado por los factores de transcripción SREBP, cuyaactivación es ejemplo de integración de señales. La utiliza-ción de inhibidores de la biosíntesis de colesterol, aparte delas conocidas estatinas para el tratamiento de la hipercoleste-rolemia, está siendo evaluada para combatir patologías diver-sas como, por ejemplo, el cáncer, la osteoporosis o la enfer-medad de Alzheimer, pero deben estudiarse lasconsecuencias de la posible modificación de la composiciónde esteroles en la fisiología celular. La dieta, como fuente deesteroles y otras sustancias que inciden en el metabolismodel colesterol, puede tener un papel en la prevención y trata-miento de esas enfermedades.

Palabras clave: Colesterol. Fitosteroles. Mevalonato.SREBP. Scap. Insig. Ciclo celular.

Sterols are molecules of high biological relevance. Inanimal cells, cholesterol, in addition to its role in mem-brane formation and as metabolic precursor of bile saltsand steroid hormones, appears to participate in signaltransmission, embryogenesis and cell proliferation, as re-vealed by recent investigations. Consistent with this, con-genital errors of the cholesterol biosynthesis have severeconsequences in human physiology. This metabolic path-ways, as well as lipoprotein-cholesterol uptake by cells, arefinely regulated at multiple levels. One of the most promi-nent among the mechanisms involved in this regulation isthe one mediated by SREBP transcription factors, whichactivation is an example of integration of different signals.Besides statins, widely used for the treatment of hypercho-lesterolemia, other cholesterol biosynthesis inhibitors arebeing intended in therapy for cancer, osteoporosis orAlzheimer’s disease, among other pathologies, but the ef-fects of the possible alteration of the sterol compositionon cell physiology should be also evaluated. Diet, as asource of sterols and other substances affecting cholesterolhomeostasis, deserves a role in the prevention and treat-ment of those diseases.

Key words: Cholesterol. Phytosterols. Mevalonate.SREBP. Scap. Insig. Cell cycle.

RESUMEN ABSTRACT

INTRODUCCIÓN

Este trabajo recoge las opiniones e información de la conferenciaimpartida por el Prof. M. A. Lasunción Ripa en el acto académi-co de entrega del Premio del Instituto Danone a la TrayectoriaCientífica 2005.

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en especial sobre la proliferación celular, por serpunto de interés a nivel de investigación del autor.Deliberadamente se evita entrar en el metabolismode las lipoproteínas y en la aterogénesis, por serabundantes y excelentes las revisiones existentes.

El descubrimiento de la molécula del colesteroldata del siglo XIX, cuando en el año 1815 el quími-co francés M.E. Chevreul aisló el compuesto y lo de-nominó colesterina (del griego chole, bilis y stereos,sólido). No fue hasta 1926 cuando A. Windaus y H.Wieland describieron con detalle la estructura del co-lesterol; por este hallazgo, junto con la identificaciónde la estructura del ácido cólico, H. Wieland fue ga-lardonado con el premio Nobel de Química en1927, circunstancia realmente curiosa pues la es-tructura que inicialmente describió Wieland no co-rrespondía exactamente con el colesterol. Tuvieronque pasar 5 años hasta que en 1932, el propio Wie-land en colaboración con E. Dane descifraron su es-tructura exacta. Luego se inició el estudio del origenbiosintético del colesterol, siendo cruciales en estecampo los experimentos de R. Schoenheimer contrazadores radiactivos; ya en 1942, un colaboradorsuyo, K. Bloch, junto con Rittenberg, demostraronla incorporación de acetato marcado con deuterio alcolesterol, tanto en los anillos como en la cadena la-teral del compuesto. Cuatro años más tarde, estosmismos autores mostraron la incorporación de loscarbonos de [13C]-acetato al ergosterol en Neurospo-ra crassa. Este fue un paso decisivo para dilucidartodas las reacciones enzimáticas, más de treinta, ne-cesarias para la formación a partir de acetato del er-gosterol en hongos y del colesterol en células anima-les. Otro hallazgo importante llevado a cabotambién por el grupo de Bloch fue la identificacióndel escualeno como precursor del colesterol, el cual,como posteriormente se detallará, es el compuestoque tras su ciclación da lugar al primer esterol de laruta de biosíntesis, el lanosterol. Estos hallazgos yotros muchos de gran valor en este campo, le fue-ron reconocidos a K. Bloch en el año 1964 al con-cedérsele el premio Nobel de Medicina y Fisiología.Mención especial merecen también los científicos G.Popjak y J. Cornforth, que describieron la conver-sión del mevalonato en escualeno.

Una vez determinada su estructura y perfilada subiosíntesis, el estudio de la homeostasis del coleste-rol ocupó gran parte de finales del siglo XX. Dosnombres propios, J. L. Goldstein y M. S. Brown,deben ser destacados al respecto. Interesados en lascausas de la hipercolesterolemia familiar monogéni-ca, estos autores descubrieron el receptor de lipo-proteínas de baja densidad (LDL), cuyo estudio hapermitido el avance en el conocimiento no sólo de la

utilización de lipoproteínas por las células sino tam-bién de la endocitosis en general. Las alteracionesde este receptor son causa de la hipercolesterolemiafamiliar, una de las enfermedades congénitas másfrecuentes y que se asocia a un elevado riesgo car-diovascular por la acelerada aterosclerosis que con-lleva. Sus trabajos permitieron delinear el reconoci-miento de las lipoproteínas por el receptor, laposterior endocitosis, la hidrólisis lisosomal de suscomponentes y los efectos del colesterol sobre la re-gulación del propio receptor de LDL y de diferentesenzimas de la biosíntesis de colesterol. Estas contri-buciones fueron reconocidas con la concesión delNobel de Medicina y Fisiología a esos autores en1985. Las aportaciones científicas de Goldstein yBrown posteriores a esa fecha han seguido siendoextraordinarias, destacando el descubrimiento delprocesamiento de los factores de transcripciónSREBP y la detección del contenido intracelular decolesterol en el retículo endoplásmico (RE), que secomentará en detalle más adelante.

El colesterol pertenece al grupo de los esteroles,moléculas que se caracterizan por poseer en su es-tructura el anillo de ciclopentanoperhidrofenantrenoo esterano, un grupo alcohol en C3 invariablementey una cadena lateral alifática. El colesterol, concreta-mente, consta de 27 átomos de C, con una cadenalateral de 8 C, saturada y ramificada (Fig. 1). Los dis-tintos seres vivos sintetizan sus propios esteroles.El colesterol es típicamente animal. Las plantas sin-tetizan los denominados fitosteroles o esteroles ve-getales, como el β-sitosterol, el campesterol, el estig-masterol, el brasicasterol, etc.; excepcionalmente,alguna también sintetiza colesterol en pequeña pro-porción. Los hongos y levaduras sintetizan ergoste-rol (o micosterol). Todos estos esteroles, productosfinales de sus respectivas vías de síntesis, presentangrandes analogías entre sí y las pequeñas diferenciasafectan a la cadena lateral y, en algunos casos, lapresencia de un doble enlace adicional en el anillo Bdel esterano.

Los esteroles están estrechamente relacionadoscon los hopanoides, moléculas que se encuentran enlas bacterias. La estructura química que les da nom-bre es el hopano (Fig. 1). Los hopanoides derivanbiosintéticamente del escualeno, como los esteroles,y desempeñan funciones biológicas análogas a es-tos, formando parte de las membranas y paredes ce-lulares. Evolutivamente los hopanoides pueden con-siderarse las moléculas ancestrales. Se encuentranen todos los depósitos de petróleo y de carbón exa-minados y, de hecho, son los compuestos más abun-

M. A. LASUNCIÓN RIPA ALIM. NUTRI. SALUD

98

CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALESDEL COLESTEROL

ASPECTOS HISTÓRICOS


dantes en la corteza terrestre. Se ha estimado quelos hopanoides presentes en las rocas sedimentariasconstituyen del orden de 1013 ó 1014 toneladas, can-tidad superior a las 1012 toneladas de carbono orgá-nico presentes en los organismos vivos. Ello se debea que todos los triterpenos policíclicos, incluidos losesteroles, se degradan escasamente, lo cual conducea su acumulación.

El grupo alcohol de los esteroles les permite este-rificarse con un ácido graso, dando lugar a los éste-res de esteroles (estéridos), muy insolubles.

Biosintéticamente los esteroles proceden del iso-pentenil pirofosfato, por lo que pertenecen a la granfamilia de los lípidos isoprenoides.

Todas las células animales requieren colesterol parasobrevivir. En coherencia, pueden obtenerlo del mediointerno, a partir de las lipoproteínas, y por biosíntesis apartir de acetil-CoA. La biosíntesis de colesterol es unalarga y compleja ruta metabólica que implica más detreinta enzimas localizadas en el citoplasma, el RE y losperoxisomas, y alguna proteína transportadora. Para

su descripción se subdivide en tres etapas: formaciónde ácido mevalónico (Fig. 2), conversión de farnesil pi-rofosfato a lanosterol (Fig. 3) y conversión de lanoste-rol a colesterol (Fig. 4).

La formación de ácido mevalónico a partir deacetato implica la participación de cuatro actividadesenzimáticas: acetil-CoA sintetasa, acetoacetil-CoAtiolasa, 3-hidroxi-3-metilglutaril (HMG)-CoA sintasay HMG-CoA reductasa. La ruta comienza en el cito-plasma con la unión de dos moléculas de acetil-CoApor acción de la acetoacetil-CoA tiolasa, generándo-se acetoacetil-CoA y liberándose una molécula decoenzima A (Fig. 2). Al acetoacetil-CoA se incorpo-ran dos nuevos átomos de carbono a partir de unamolécula de acetil-CoA, formándose HMG-CoA poracción de la HMG-CoA sintasa. Existen dos isofor-mas de HMG-CoA sintasa, una mitocondrial y otraextramitocondrial y, por tanto, dos acervos deHMG-CoA. El mitocondrial se utiliza para la síntesisde cuerpos cetónicos, mientras que el otro es el pre-cursor de los lípidos isoprenoides. Para ello, sufre laacción de la HMG-CoA reductasa, que lo transformaen mevalonato con oxidación de dos moléculas deNADPH. Esta enzima, localizada en el retículo endo-plásmico, es la reguladora del flujo de carbonos através de esta vía y está finamente regulada a distin-tos niveles, como se comentará más adelante(Goldstein y Brown, 1990).

Vol. 13, N.º 4, 2006 EL COLESTEROL: BIOSÍNTESIS, ACCIONES Y ALTERACIONES

99

β-sitosterolColesta-5-en-3β-ol(colesterol)

Estigmasterol

ErgosterolErgosterol

HO OH

HO NH2

HO

HO

HO HO

Fig. 1. Estructura de esteroles representativos y de un hopanoide. El colesterol es sintetizado fundamentalmente en células anima-les, el sitosterol y el estigmasterol en plantas, el ergosterol en levaduras y hongos, y los hopanoides en bacterias.

BIOSÍNTESIS DEL COLESTEROL



100

HMG-CoA

Acetil-CoA

��

Acetoacetil-CoA

HMG-CoA reductasa

Mevalonato

Mevalonato quinasa

Mevalonato-P

Mevalonato-P quinasa

Mevalonato-PP

Mevalonato-PP descarboxilasa

��

Isopentenil-PP Isopentenil-adenina (tRNA)

Dimetilalil-PP

Isopentenil-PP isomerasa

Geranil-PP sintasa

Farnesil-PP

Geranil-PP

Farnesil-PP sintasaFarnesilación de proteínasDolicolesHemo-A

Geranilgeranil-PPsintasa

Geranilgeranil-PP

Geranilgeranilación de proteínasUbiquinona

Escualeno sintasa

Escualeno

Colesterol

H3C SCoA

SCoA

SCoAHO

OH OO

H3C

H3C

H3C OH

OHHO

O

HO

O H3C OHOPi

OPPi

OHH3CO

HO

OPPi

H3C

H2C

H3C OPPi

CH3

CH3CH3

OPPiH3C

CH3 CH3 CH3

OPPiH3C

OPPi

CH3 CH3 CH3 CH3

H3C

HMG-CoA sintasa

Fig. 2. Ruta de la colesterogénesis: biosíntesis de farnesil pirofosfato a partir de acetil-CoA.


El ácido mevalónico es fosforilado secuencial-mente, primero a mevalonato 5-fosfato y después amevalonato 5-pirofosfato (Fig. 2). Estas reaccionesson catalizadas por la mevalonato quinasa y la fos-fomevalonato quinasa respectivamente, con el con-sumo de ATP. El mevalonato 5-pirofosfato es trans-formado a isopentenil 3-pirofosfato (IPP) poracción de la mevalonato 5-pirofosfato descarboxila-sa, con consumo de ATP y con pérdida de una mo-lécula de CO2. El IPP, la unidad básica para la sínte-sis de isoprenoides, se isomeriza a 3,3-dimetilalilpirofosfato (DMAPP) por acción de la IPP-isomera-sa. Ambos isómeros, IPP y DMAPP, sufren unacondensación con eliminación del grupo pirofosfatopara rendir geranil pirofosfato (GPP), un isoprenoi-de de 10 C al que se une otro IPP para formar unisoprenoide de 15 C, el farnesil pirofosfato (FPP).Las reacciones son catalizadas por la geranil y la

farnesil sintasa respectivamente (en general, prenil-transferasas). Con la formación del FPP la vía iso-prenoide se ramifica, conduciendo a la síntesis deproductos de naturaleza esteroídica y no esteroídi-ca. El FPP puede utilizarse para la formación delgrupo Hemo A por acción de la hemoA: farnesil-transferasa, o para la formación de deshidrodolico-les por condensaciones varias por acción de cis-pre-niltransferasas. Por condensación trans de otraunidad de IPP por acción de la farnesil transferasa,el FPP da lugar al geranilgeranil pirofosfato(GGPP), un isoprenoide de 20 C. A su vez, a partirde varias unidades de GGPP se sintetizan las ubiqui-nonas. Finalmente, la condensación de dos molécu-las de FPP por acción de la escualeno sintasa (o far-nesil difosfato farnesiltransferasa) da lugar a unamolécula lineal de 30 carbonos, el escualeno, quees el precursor directo de los esteroles (Fig. 3).


101

Farnesil-PP x 2CH3

Escualeno epoxidasa

Escualeno

Escualeno sintasa

24,25-epoxilanosterol

2,3 epoxiescualeno

2,3-oxidoescualeno ciclasa

EpoxicolesterolColesterol

4,4,14α-trimetil-8(9)colestadien-3β-ol(lanosterol)

CH3CH3

H3C OPPi

O

HO

Diepoxiescualeno

Fig. 3. Ruta de la colesterogénesis: biosíntesis de lanosterol a partir de farnesil pirofosfato.



102

colesta-5,7-dien-3β-ol(7-deshidrocolesterol)

��

colesta-5-en-3β-ol(colesterol)

colesta-8(9)-en-3β-ol(∆β-colesterol, dihidrozimosterol)

colesta-7-en-3β-ol(latosterol)

��

4α-metilcolesta-8(9)-en-3β-ol

4,4-dimetilcolesta-8(9)-en-3β-ol(MAS-414)

4,4-dimetilcolesta-8(9),14-dien-3β-ol(MAS-412)

4,4, 14α-trimetilcolesta-8(9)-en-3β-ol(dihidrolanosterol)4,4, 14α-trimetilcolesta-8(9),24-dien-3β-ol

(lanosterol)

∆7-reductasa

∆5-desaturasa

∆24-reductasa

colesta-5,24-dien-3β-ol(desmosterol)

��

colesta-5,7,24-trien-3β-ol

colesta-5,24-dien-3β-ol

colesta-8(9),24-dien-3β-ol(zimosterol)

� ��

4α-metilcolesta-8(9),24-dien-3β-ol

4,4-dimetilcolesta-8(9),24-dien-3β-ol(T-MAS)

��

4,4-dimetilcolesta-8(9),14,24-trien-3β-ol(FF-MAS)

��!"��#��$�� %��&

C14α-desmetilasa

∆14-reductasa(LBR)

C4-desmetilasa

C4-desmetilasa

∆8,7-isomerasa(EBP)

HO

HO

HO

HO

HO

HO

HO

HO HO

HO

HO

HO

HO

HO

HO

HO

Fig. 4. Ruta de la colesterogénesis: biosíntesis de colesterol a partir de lanosterol. La ruta puede desarrollarse tanto por la vía insa-turada (compuestos con doble enlace en C24) como por la saturada, dependiendo de las actividades relativas de las diversas enzimascon respecto a la ∆24-reductasa; las reacciones más probables se representan con flechas de trazo continuo. Las enfermedades iden-tificadas en la patología humana se indican en cursiva junto a las enzimas afectadas.



103

Como consecuencia de la ciclación del escualenose forma lanosterol (Fig. 3). Este proceso ocurre endos etapas, la primera es la transformación del es-cualeno en 2,3-monoepoxiescualeno (MES) por ac-ción de la escualeno epoxidasa, la cual requiere O2,NADPH y FAD, y posteriormente la ciclación pro-piamente dicha de MES para generar lanosterol porla oxidoescualeno ciclasa (o lanosterol sintasa). En loque se puede considerar una nueva ramificación deesta vía, por acción de la escualeno epoxidasa a par-tir de MES se puede generar diepoxiescualeno(DES), que es preferentemente ciclado por la oxido-escualeno ciclasa a 24,25-epoxilanosterol. Este pue-de dar lugar a epoxicolesterol y probablemente otrosoxiesteroles, los cuales son reguladores muy activosde la colesterogénesis. Estos oxiesteroles pueden in-terferir en la biosíntesis del colesterol por regulaciónde la actividad de ciertas enzimas, como la acetoace-til-CoA tiolasa, HMG-CoA sintasa, farnesil pirofos-fasto sintasa y, fundamentalmente, la HMG-CoA re-ductasa (Panini y cols., 1984).

La transformación de lanosterol en colesterol esun proceso de múltiples y complejas reacciones ca-talizadas por enzimas localizadas en el retículo endo-plásmico (Schroepfer, 1981; Schroepfer, 1982)(Fig. 4). El lanosterol puede continuar por dos vías,una denominada insaturada, donde todos los com-ponentes de la vía presentan un doble enlace entreC24 y C25, o por la vía saturada, transformándoseen dihidrolanosterol por acción de la esterol ∆24 re-ductasa encargada de saturar este doble enlace. Elsustrato preferente de dicha enzima es el colesta-5,7,24-trien-3β-ol, así pues se admite que en condi-ciones normales esta ruta prosigue por la vía insatu-rada hasta la formación de dicho compuesto.

La primera reacción está catalizada por la lanoste-rol 14α-desmetilasa, que se encarga de eliminar elgrupo metilo de la posición C14 del lanosterol (Fig.4). Este grupo metilo es eliminado mediante tres oxi-daciones, que requieren NADPH y oxígeno. En esteproceso se forman algunos intermediarios C32 (oxila-nosteroles), como el lanost-8-en-3β,32 diol y 3β-hi-droxilanost-8-en-32-aldehído, los cuales parecen te-ner un efecto inhibidor de la síntesis de colesterolsobre la HMG-CoA reductasa, principalmente a nivelpostranscripcional (Trzaskos y cols., 1984). El ∆8,14,24

trieno (4,4-dimetilcolesta-8(9),14,24-trien-3β-ol) for-mado es saturado en la posición C14 por la esterol∆14 reductasa, generándose un ∆8,24 dieno (4,4-dimetil-colesta-8(9),24-dien-3β-ol), el cual terminará por serdoblemente desmetilado en la posición C4. Esta eli-minación secuencial de los dos metilos tiene lugar poracción de tres enzimas: una esterol C4-metil oxidasa(codificada por el gen SC4MOL en humanos), laNSDHL 3β-hidroxiesterol deshidrogenasa (del inglésNAD(P)H steroid dehydrogenase-like) y la 3β-ceto-esteroide reductasa codificada por el gen HSD17B7en humanos). El esterol resultante (zimosterol) es aho-ra objeto de una isomerización del doble enlace en∆8(9) a ∆7 por acción de la esterol ∆8,7 isomerasa y, a

continuación, sufre la acción de la esterol ∆5 desatura-sa, que introduce un doble enlace en C-5. Finalmente,actúa la esterol ∆7 reductasa, transformando el coles-ta-5,7,24-trien-3β-ol en desmosterol. Como se ha se-ñalado arriba, cualquiera de estos esteroles puede serobjeto de la acción de la ∆24 reductasa, obteniéndoselos correspondientes esteroles saturados en C24. A suvez, cualquiera de las otras enzimas puede actuar so-bre los esteroles saturados en C24 como sobre los co-rrespondientes insaturados. Habitualmente el precur-sor inmediato del colesterol es el 7-deshidrocolesterol,y no el desmosterol, aunque es la actividad relativa delas diferentes enzimas la que determina la vía prefe-rente. La formación de ciertos esteroles intermedia-rios y no de otros puede tener repercusión de la fisio-logía celular.

Aunque el producto final y mayoritario sea el co-lesterol, algunos de los intermediarios desempeñanfunciones reguladoras importantes y otros son pre-cursores de distintas moléculas de interés para lascélulas. Así, el mevalonato, se ha propuesto que ac-túa como un activador selectivo del proteasoma(Rao y cols., 1999), complejo enzimático que se en-carga de degradar proteínas. El isopentenil pirofos-fato se emplea para la síntesis de isopentenil adeni-na, compuesto que forma parte de algunos t-RNA,por lo que puede tener un papel regulador en latranscripción del DNA (Huneeus y cols., 1980; Si-perstein, 1984). El farnesil pirofosfato (FPP) puedeutilizarse para varios fines metabólicos. En primerlugar, puede condensarse con otras unidades de iso-prenoides, dando lugar a dolicoles (transportadoresde oligosacáridos para la N-glicosilación de proteí-nas), ubiquinonas (poliprenoles con acción antioxi-dante y que participan también en el transporte deelectrones en la mitocondria) y el radical isoprenoidedel hemo A (grupo prostético de los citocromos).Tanto FPP como el geranilgeraniol pirofosfato(GGPP), que procede del anterior, se utilizan para laprenilación de ciertas proteínas, modificación cova-lente que les permite asociarse a las membranas pa-ra desempeñar su función. Entre estas proteínas fi-guran las Ras, Rho, proteínas G pequeñas, láminasnucleares, etc., de gran relevancia biológica (Farns-worth y cols., 1990; Casey, 1994; McTaggart,2006). En la última etapa de la colesterogénesisnos encontramos también con intermediarios deenorme importancia (Fig. 4). El 4,4-dimetilcolesta-8(9),14,24-trien-3β-ol y el compuesto que le sigueen la ruta, el 4,4-dimetilcolesta-8(9),24-dien-3β-ol,estimulan la reanudación de la meiosis en esperma-tozoides y en oocitos, por lo que han recibido losnombres de FF-MAS y T-MAS (del inglés, follicularfluid meiosis activating sterol y testis meiosis acti-vating sterol), respectivamente (Byskov y cols.,1995; Gondos y cols., 1996). El caso es que la acti-vidad de la lanosterol 14a-desmetilasa que, en defi-nitiva va a permitir la síntesis de dichos compuestos,varía a lo largo de la gametogénesis, lo que apoya elpapel de estos intermediarios de la colesterogénesis



104

en dicho proceso (Rozman y cols., 2005). Finalmen-te, el 7-deshidrocolesterol es precursor de la vitami-na D3.

Examinando las secuencias de los genes de las en-zimas de esta vía se han detectado algunas homolo-gías sorprendentes, que despiertan curiosidad. Porejemplo, el receptor de la lámina B nuclear, que par-ticipa en la desintegración de la envuelta nuclear enla mitosis, tiene una alta similitud con la esterol ∆14

reductasa y, de hecho, presenta actividad enzimáticacomo tal (Silve y cols., 1998; Waterham y cols.,2003). Por otra parte, el receptor sigma 1, presenteen neuronas y células del sistema inmune, presentaactividad de esterol ∆8,7 isomerasa. A la inversa, estaenzima pertenece al grupo de proteínas que enlazanemopailo (EBP) y, de hecho, ciertos ligandos sigmala inhiben, afectando con la síntesis de esteroles (La-bit-Le Bouteiller y cols., 1998). Finalmente, el genDHCR24, que codifica la esterol ∆24 reductasa, re-sulta que es idéntico al previamente identificado ydenominado seladin 1 (del inglés selective Alzhei-mer disease indicator 1), cuya expresión está dismi-nuida en tejido nervioso de pacientes con esa enfer-medad (Greeve y cols., 2000). Cuando DHCR24 sesobreexpresa en células en cultivo, disminuye la toxi-cidad del péptido β-amiloide, todo lo cual sugiereque el desmosterol u otros esteroles con doble enla-ce en C24 contribuyen a la patogénesis de la enfer-medad de Alzheimer (Greeve y cols., 2000). En ge-neral, estas coincidencias pueden dar pistas sobre elpapel de esas proteínas en funciones distintas a labiosíntesis de colesterol, o del papel de los corres-pondientes esteroles en esos procesos.

No es extraño, por lo tanto, que la deficiencia decualquiera de las enzimas implicadas en esta rutametabólica pueda causar graves patologías, como sedescribe a continuación.

La importancia de esta ruta metabólica se haceaún más patente cuando se consideran las enferme-dades congénitas debidas a defectos en enzimas dela vía, que se asocian con la síntesis deficitaria de co-lesterol (Moebius y cols., 2000). La primera en reco-nocerse fue la aciduria mevalónica (MIM 251770)(Fig. 2), que se debe a una deficiencia de la mevalo-nato quinasa, cuya presentación clínica es muy va-riable: los severamente afectados presentan malfor-maciones y dificultad para caminar y suelen falleceren la infancia, mientras que los otros presentan re-traso en el crecimiento e historia de episodios febri-les recurrentes. Otro síndrome relacionado con estees la hiperinmunoglobulinemia D o fiebre periódica

de tipo Dutch (MIM 260920), donde también sepresenta una deficiencia de la mevalonato quinasaaunque en un menor grado de severidad (Houten ycols., 2000). Debe señalarse que la deficiencia enestos casos nunca es total, lo que se correspondecon que los compuestos que derivan del isopentenilpirofosfato son esenciales. Es notorio también queno se haya identificado en la patología humana nin-guna otra deficiencia que afecte a otras enzimas delas dos primeras etapas de la ruta.

Las siguientes afectan a enzimas de la conversiónde esteroles. La más conocida es el síndrome deSmith-Lemli-Opitz (SLOS; MIM 270400) (Fig. 4), detransmisión autosómica recesiva, que está causadopor deficiencia en la esterol ∆7-reductasa. Su expre-sión fenotípica es muy variable, aunque las anoma-lías más prominentes son microcefalia y dismorfiasfaciales. Los pacientes acumulan 7-deshidrocoleste-rol en el plasma y en las células de los tejidos y la se-veridad clínica del síndrome se correlaciona con larelación de concentraciones plasmáticas del precur-sor y del colesterol (Kelley y Hennekam, 2000). Elsíndrome de Conradi-Hünermann-Happle (CPDX2;MIM 302960) y el síndrome de CHILD (del ingléscongenital hemidysplasia with ichthyosiformerythroderma and limb defects, MIM 308050),son defectos de tipo dominante ligados al cromoso-ma X que producen letalidad en varones y que estáncausados por deficiencias en la esterol ∆8,7 isomerasay en la esterol C-4 desmetilasa (NSDHL), respectiva-mente (Traupe y Has, 2000; Milunsky y cols.,2003). Por último, tres patologías extremadamenteraras de transmisión autosómica recesiva: la des-mosterolosis (MIM 602398), que debe su nombre ala acumulación de desmosterol que se produce, debi-da a la deficiencia de esterol ∆24 reductasa (Water-ham y cols., 2001); la displasia esquelética de Gre-enberg (MIM 215140), que se asocia con enanismoy que presumiblemente está causada por un defectode la esterol ∆14 reductasa (Waterham y cols., 2003);y la latosterolosis (MIM 607330), causada por la de-ficiencia de la esterol ∆5 desaturasa (Krakowiak ycols., 2003). Todas estas anomalías congénitas seacompañan de alteraciones en el desarrollo, malfor-maciones, retraso mental y alteraciones cutáneas yesqueléticas, y muchos de los afectos fallecen muyprematuramente, todo lo cual muestra la importan-cia del colesterol en la morfogénesis y desarrollo em-brionario.

Diversos modelos animales, deficientes en las en-zimas en cuestión, bien por selección o por manipu-lación genética, confirman el papel causal en aque-llas patologías (Porter, 2002). Otro modelo, la rataShumiya, que manifiesta cataratas de forma heredi-taria, ha servido para determinar que este síndromese asocia causalmente con la presencia de una muta-ción nula de la lanosterol sintasa o bien, en otros ca-sos, de combinaciones de mutaciones hipomórficasde la lanosterol sintasa y de la farnesil difosfato far-

ALTERACIONES CONGÉNITAS DE LABIOSÍNTESIS DE COLESTEROL



105

nesil transferasa 1; en cualquiera de esos casos secompromete gravemente la biosíntesis de colesterol(Mori y cols., 2006).

La utilización de inhibidores específicos de ciertasde las enzimas implicadas en la biosíntesis de coles-terol ha permitido confirmar en modelos experimen-tales animales las bases moleculares de las mencio-nadas alteraciones. Son numerosos los compuestosnaturales o de síntesis que inhiben la biosíntesis decolesterol. Mencionemos en primer lugar las estati-nas, que son los fármacos más ampliamente utiliza-dos para combatir la hipercolesterolemia. Estoscompuestos son análogos estructurales del HMG-CoA y, como tales, actúan como inhibidores compe-titivos y reversibles de la enzima, con una constantede inhibición (Ki) más de mil veces inferior a la cons-tante de Michaelis (Km) para el sustrato fisiológico.A las dosis terapéuticas, estos fármacos inhiben labiosíntesis de mevalonato pero no la impiden total-mente. El beneficio terapéutico se consigue porque,en respuesta al descenso en la biosíntesis endógenade colesterol, las células estimulan la expresión delreceptor de LDL, aumentando con ello la tasa de eli-minación de esas lipoproteínas del plasma y dismi-nuyendo su concentración plasmática.

La mevalonato pirofosfato descarboxilasa es inhi-bida de forma competitiva por el fluoromevalonato(Nave y cols., 1985) y por el fenilacetato (Castillo ycols., 1991). Los bisfosfonatos nitrogenados, utiliza-dos para tratar la osteoporosis, inhiben la farnesil di-fosfato sintasa (Reszka y Rodan, 2003). La escuale-no sintasa es inhibida por las escualestatinas, entreellas el ácido zaragózico (Bergstrom y cols., 1993)

La lanosterol 14α-desmetilasa es inhibida por di-versos derivados esteroles, como el SKF104976((3β)-3-hidroxilanosta-8,15-dieno-30-ácido carboxíli-co), cuya utilización en células produce la completainhibición de la biosíntesis de colesterol y la acumu-lación de lanosterol y de 24-dihidrolanosterol (Martí-nez-Botas y cols., 1999). Al igual que ciertos deriva-dos aminados de esteroides, que también inhibenesta enzima, el SKF104976 presenta una alta toxi-cidad in vivo. A este respecto, muy recientementese ha descrito que inhibición de la lanosterol 14α-desmetilasa desencadena una respuesta del tipo dela inducida por las proteínas mal plegadas (del inglésunfolded-protein response), con activación deeIF2a, ATF4 y CHOP, que puede provocar la apop-tosis (Harding y cols., 2005). Esto sugiere que laacumulación de lanosterol en el RE es percibida porla célula como una señal de estrés.

Los azoles miconazol y ketoconazol inhiben lasenzimas dependientes del citocromo P-450, entrelas que se incluye la lanosterol 14α-desmetilasa (Gy-lling y cols., 1993); estos compuestos se utilizan co-múnmente para el tratamiento de las micosis, por-que son muy eficaces inhibiendo la biosíntesis deergosterol en los hongos patógenos.

La esterol ∆8,7 isomerasa es inhibida por ciertos li-gandos sigma, como el haloperidol y el SR31747(Labit-Le Bouteiller y cols., 1998). El haloperidol seutiliza ampliamente en clínica como antisicótico porsus propiedades como antagonista de los receptoresD2 de dopamina. Por su parte, el SR31747 inhibela proliferación de los linfocitos y se ha propuestocomo un agente inmunosupresor (Bourrie y cols.,2004). Aquel efecto sobre la isomerasa se ha atribui-do a la homología estructural existente entre esa en-zima y los receptores sigma 1 (Moebius y cols.,1996). Es interesante mencionar que diferentes anti-sicóticos, incluido el haloperidol, y numerosos anti-depresivos activan in vitro los factores de transcrip-ción SREBP que, como se verá más adelante,regulan la expresión de enzimas y receptores impli-cados en la homeostasis del colesterol (Ferno y cols.,2005; Raeder y cols., 2006). Estos efectos se consi-guen con dosis suprafarmacológicas, por lo que surelevancia terapéutica es, sin embargo, dudosa.

Respecto a la ∆7 reductasa, las moléculas AY9944 y BM 15,766 actúan como inhibidores nocompetitivos de la enzima (Dvornik y Hill, 1968;Aufenanger y cols., 1986). Su utilización en célulasen cultivo o en animales conduce a la inhibición dela síntesis de colesterol y la acumulación de 7-deshi-drocolesterol. AY 9944 no es un inhibidor totalmen-te específico de esa enzima, pues a dosis altas es ca-paz de inhibir también la esterol ∆8,7 isomerasa (IC50

1,2 µM) y la esterol ∆14 reductasa (IC50 40 µM)(Tuck y cols., 1991; Fernández y cols., 2005). Lacausa es que AY 9944 mimetiza los intermediarioscarbocatiónicos en esas reacciones de reducción eisomerización de la colesterogénesis (Taton y cols.,1989).

Finalmente, la ∆24 reductasa puede ser inhibida pordiversos compuestos, como triparanol, U18666A ytamoxifeno. Este último, como es bien sabido, se utili-za ampliamente para el tratamiento del cáncer de ma-ma como adyuvante, por tener propiedades antiestro-génicas. Respecto a la homeostasis del colesterol, eltamoxifeno, además de actuar sobre la ∆24 reductasa,inhibe también la actividad de la ∆8,7 isomerasa (Gyllingy cols., 1995; Cho y cols., 1998; Suárez y cols.,2004) y la salida del colesterol libre desde los lisosomas(Suárez y cols., 2004). Este es un proceso clave para lautilización del colesterol lipoproteico captado a travésde receptores/vía endocítica, lo cual explica que el ta-moxifeno incremente la expresión del receptor LDLen las células (Suárez y cols., 2004) y disminuya los ni-veles de colesterol LDL en las pacientes que lo toman(Caleffi y cols., 1988; Love y cols., 1990).

INHIBIDORES DE LA BIOSÍNTESIS DECOLESTEROL


Otros interesantes inhibidores de la ∆24 reductasason los esteroles con una insaturación en C-22, queactúan como inhibidores competitivos de la enzima(Fernández y cols., 2002). Entre ellos citemos el 22-deshidrocolesterol, un compuesto de síntesis, y ciertosfitosteroles naturales, como el estigmasterol, el brasi-casterol y el ergosterol (Fernández y cols., 2002). Es-tos fitosteroles, que están presentes en distinta pro-porción en los diferentes vegetales, tienen el potencialde inhibir la biosíntesis de colesterol en el organismohumano, pues tienen actividad a las dosis en que seencuentran en el plasma (Fernández y cols., 2002).Esta acción de los fitosteroles insaturados sobre la ∆24

reductasa motiva algunos comentarios en relacióncon la fisiología comparada. Existen numerosas ana-logías y coincidencias entre la biosíntesis de esterolesen animales y la de fitosteroles en vegetales. En con-creto, ambos disponen de la respectiva esterol ∆24 re-ductasa, pero su actividad es totalmente distinta: enanimales, la enzima satura el doble enlace entre C24y C25, mientras que la de vegetales satura el dobleenlace entre C24 y C28, que corresponde a la ramifi-cación de la cadena lateral. Esta ramificación no estápresente en los esteroles animales. Sería interesantecomprobar si estos fitosteroles insaturados en C22tienen alguna actividad sobre la esterol ∆24(28) reductasade plantas y hongos.

La principal forma de regulación de esta vía es laretrorregulación a cargo del producto final, pero niel colesterol es el único regulador ni la regulación seejerce sobre una única enzima. De hecho, se conoceque todas las enzimas implicadas directamente enesta vía están reguladas a la baja por el colesterol y,algunas, también por el farnesol, oxiesteroles y otrosesteroles. La transcripción de estas enzimas y demuchas otras proteínas relacionadas con el metabo-lismo lipídico está regulada por los factores de trans-cripción SREBP, que se comentará a continuación.La HMG-CoA reductasa cataliza la reacción limitan-te de la colesterogénesis y es, por tanto, el principalpunto de regulación de la ruta. En consonancia conello, su regulación se ejerce a múltiples niveles y sele dedicará un subapartado específico.

REGULACIÓN GENERAL DE LATRANSCRIPCIÓN POR SREBP/SCAP/INSIG

Los genes cuya transcripción está modulada porel contenido intracelular de colesterol disponen en elpromotor unas secuencias denominadas “elementosde respuesta a esteroles” (SRE), de las cuales existen

varios tipos (Smith y cols., 1990) (Fig. 5). A ellos seunen las formas activas de las proteínas SREBP (delinglés sterol response element binding protein),que actúan como factores de transcripción positivos(Wang y cols., 1993). Arropando a SRE se hallanotros elementos que unen otros factores, como elcorregulador universal de la transcripción, Sp1(Dawson y cols., 1988) y, en el caso del gen de laHMG-CoA reductasa, también Red 25 y NF-Y (Os-borne y cols., 1992; Ericsson y cols., 1996). Todosellos actúan de forma sinérgica, incrementando latranscripción del gen en cuestión. Se han descritotres miembros de la familia SREBP: SREBP-1a, -1cy -2. SREBP-1a y -1c provienen del mismo gen co-mo resultado de su transcripción desde distintos si-tios de iniciación. SREBP-1c (también denominadoADD1) es el factor que predomina en la mayoría delos tejidos animales incluido el hígado (Brown yGoldstein, 1997) y su expresión es estimulada por lainsulina (Kim y cols., 1998; Shimomura y cols.,1999). De forma general, puede decirse queSREBP-1c estimula la transcripción de los genes im-plicados en la biosíntesis y la esterificación de losácidos grasos (Horton y cols., 1998); SREBP-2, losgenes implicados en la biosíntesis de colesterol y elreceptor de LDL (Kim y Spiegelman, 1996), mien-tras que SREBP-1a parece activar ambas vías (Pai ycols., 1998; Horton y cols., 2003). A nivel estructu-ral, todos ellos presentan una región N-terminal deunos 480 aminoácidos, que contiene un dominio ac-tivador transcripcional de la familia “cremallera deleucina” (en inglés, basic-helix-loop-helix-leucinezipper) (Hua y cols., 1993; Yokoyama y cols.,1993), una región central hidrófoba de unos 80aminoácidos, que es el dominio de anclaje a la mem-brana del retículo endoplásmico (RE) y que com-prende dos segmentos transmembrana separadospor un lazo hidrofílico de unos 31 aminoácidos y, fi-nalmente, una región C-terminal de aproximada-mente 590 aminoácidos, que ejerce el papel regula-dor. Tanto la región N-terminal como la C-terminalse proyectan hacia el citosol, mientras que el lazo hi-drofílico lo hace hacia la luz del RE (Fig. 5).

Las formas precursoras (125 kD) se localizan enel RE y para su activación, antes de viajar al núcleo yactuar sobre los genes, los SREBP deben ser proce-sados por proteólisis parcial, que ocurre en el apara-to de Golgi (Brown y Goldstein, 1997). Cuando ladisponibilidad de colesterol para las células disminu-ye, SREBP es transportada en vesículas al Golgi,donde queda expuesta a unas proteasas que allí resi-den (DeBose-Boyd y cols., 1999). La primera en ac-tuar es la proteasa S1P, que reconoce la secuenciaRSVLS entre los segmentos transmembrana deSREBP, y la hidroliza entre una Leu y una Ser. Se-guidamente se produce un segundo corte por acciónde la proteasa S2P, que es una metaloproteasa (Ze-lenski y cols., 1999), liberándose el fragmento N-ter-minal de SREBP (68 kD) al citosol, que alcanzará fi-nalmente el núcleo (Fig. 5).


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REGULACIÓN DE LA BIOSÍNTESIS DECOLESTEROL


El proceso regulado por el colesterol es el trans-porte de SREBP desde el RE al Golgi. En el RE seencuentra la proteína Scap (del inglés SREBP-clea-vage activating protein) (Hua y cols., 1996), queconsta de dos dominios, uno hidrofílico, con cuatroo cinco repeticiones del dominio denominado WD,implicado en procesos de interacción entre proteí-nas, y otro hidrofóbico en el extremo N-terminal.Este dominio consta de ocho segmentos transmem-brana, y se denomina “dominio sensible a esteroles”(SSD) por cuanto mutaciones en el mismo determi-nan una pérdida de la regulación por esteroles. Estedominio también aparece en otras proteínas impli-cadas en el metabolismo, transporte y señalizacióndel colesterol, como la HMG-CoA reductasa, la pro-teína Niemann-Pick tipo C1 (NPC1), que participaen el trasiego de colesterol entre los lisosomas y di-ferentes estructuras subcelulares, y en la proteínaDispatched y el receptor Patched, que participan enla secreción y el reconocimiento respectivamente dela proteína Hedgehog, esencial en la embriogénesis(Lange y Steck, 1998). Pues bien, se ha demostradoque la adición de colesterol a las membranas de REcausa específicamente un cambio de conformación

de Scap (Brown y cols., 2002), que se asocia con laretención de SREBP en el RE.

Ese último efecto está mediado por las proteínasInsig, como se comenta a continuación. La primeraen identificarse fue Insig-1, como un gen que se in-ducía por insulina en el hígado, de ahí su nombre(Mohn y cols., 1991; Peng y cols., 1997). Más tardese descubrió que este efecto de la insulina era indi-recto, a través de la estimulación de la expresión deSREBP-1c (Horton y cols., 2002; Janowski, 2002).Luego se descubrió Insig-2, por su alta homologíacon la anterior y capacidad para unirse a Scap (Yabey cols., 2002). Esta interacción es dependiente deldominio SSD de Scap y está modulada por el coles-terol (Yabe y cols., 2002; Yang y cols., 2002). Exis-ten varias diferencias en la funcionalidad de las Insig.La afinidad de Insig-2 por Scap es menor que la deInsig-1; además, Insig-2 muestra una estricta depen-dencia sobre la presencia de esteroles para unirse aScap, mientras que Insig-1 puede complejarse conScap incluso en ausencia de colesterol. Por otro la-do, la expresión de Insig-1 está regulada positiva-mente por la propia SREBP-1c (Janowski, 2002;Yang y cols., 2002), mientras que la expresión de


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Fig. 5. Activación de SREBP. SREBP se sintetiza como una proteína de 125 kDa y se localiza en el RE, donde queda retenida por in-teracción con Scap y, a su vez, por Insig. La interacción entre Insig y Scap está modulada por el contenido de colesterol en el RE.Cuando esta disminuye, Scap se libera de Insig y arrastra consigo a SREBP hacia el Golgi, a través de vesículas recubiertas de pro-teína COP-II. En el Golgi, SREBP se encuentra con las proteasas S1P y S2P, que actúan en este orden escindiéndola. El fragmentoN-terminal, de 68 kDa, se libera y migra al núcleo, donde actúa estimulando la transcripción de genes que contienen elementosSRE en su promotor. La forma madura de SREBP es finalmente degradada por el proteasoma previa fosforilación.


Insig-2 parece ser constitutiva (Yabe y cols., 2002).Finalmente, la cantidad de Insig-1 varía de forma in-versamente proporcional a la de esteroles, porqueen ausencia de estos, cuando Insig-1 está libre, seestimula su ubiquitinación y degradación por el pro-teasoma (Gong y cols., 2006). Esto permite el con-trol del procesamiento de SREBP en un amplio ran-go de concentraciones de esteroles. Así, se sugiereque cuando los esteroles están en exceso, la expre-sión de Insig-1 está reprimida, y el procesamientode SREBP está controlado principalmente por Insig-2. Cuando la concentración de esteroles disminuye,se activa SREBP y, consecuentemente, la síntesis decolesterol y la captación de lipoproteínas a través delreceptor LDL; pues bien, la expresión de Insig-1,que también aumentará en ese caso, permitirá unadetección más sensible de la afluencia de colesterolal RE y podrá reprimirse rápidamente su síntesis. Endefinitiva, la respuesta a los esteroles está moduladapor la expresión relativa de Insig-1 e Insig-2.

Una vez se deshace de su interacción con Insig,Scap es incorporada a las vesículas recubiertas deproteína COP-II (del inglés coat protein-II coatedvesicles) arrastrando SREBP fuera del RE (Fig. 5).En este mecanismo participa la proteína Sar1, unaGTPasa de pequeño peso molecular, que cuandocontiene GTP, se une a las membranas del RE y lle-va consigo el heterodímero Sec23/Sec24; Sec24actúa como estibador de las proteínas a transportar(p. ej. Scap) reconociendo determinadas secuenciasde las mismas, y Sec23 incorpora los otros constitu-yentes característicos de las vesículas (Goldstein ycols., 2006). Una vez formadas las vesículas, se des-prenden del RE y se fusionan luego con otras, for-mando los complejos ERGIC (del inglés ER-Golgi in-termediate compartment), que se trasladan a lolargo de los microtúbulos para llegar al Golgi y des-cargar las proteínas que transportan, procediéndoseahora a la proteólisis parcial de SREBP antes co-mentada (Espenshade y cols., 2002). La forma pro-cesada de SREBP, de 68 kDa, alcanza el núcleo einteracciona con los elementos SRE para estimularla transcripción de los genes diana. Finalmente,SREBP es degradada por el proteasoma (Sundqvisty cols., 2005). Para ello, SREBP es fosforilada porGSK3 en los residuos T426 y S430 de la secuenciaCPD (del inglés Cdc4 phosphodegron) (Kim y cols.,2004; Punga y cols., 2006), lo cual determina laubiquitinización de la proteína por la ubiquitina liga-sa SCFbw7. Es interesante comentar aquí que la for-ma madura de SREBP también puede ser fosforiladaen otros residuos de Ser (S439 en SREBP-1a yS415 en SREBP-1c), lo que conduce a su estabiliza-ción en vez de a su degradación (Bengoechea-Alon-so y Ericsson, 2006). Esta fosforilación, que ocurreen un residuo próximo al dominio phosphodegron,podría afectar bien la fosforilación de este o el reco-nocimiento de SREBP-1 por la ubiquitina ligasaFbw7, cualquiera de esos mecanismos impediría ladegradación de SREBP-1 por el proteasoma (Ben-

goechea-Alonso y Ericsson, 2006). Esta fosforila-ción “activadora” es llevada a cabo por el complejoCdk1-ciclina B que, como se sabe, ejerce su acciónen la transición de G2 a M en el ciclo celular (Ben-goechea-Alonso y Ericsson, 2006). Como resultado,SREBP-1 estimula especialmente la provisión de co-lesterol, tanto por biosíntesis como por captación deLDL, en la fase de mitosis (Bengoechea-Alonso ycols., 2005). Apuntando en esa misma dirección, seha demostrado que las MAP-quinasas fosforilan losSREBP incrementando su actividad transcripcional(Kotzka y cols., 2000), lo que subraya los cambiosen el metabolismo del colesterol que suceden en laproliferación celular.

Recopilando lo dicho, cuando las células tienenabundante colesterol, Scap se une a Insig y SREBPse retiene en el RE; con ello disminuye la forma acti-va de SREBP en el núcleo y se reduce la expresiónde los diversos genes diana, incluido el de INSIG-1.Progresivamente va decayendo la concentración decolesterol y de Insig en la célula. Cuando la concen-tración de colesterol es suficientemente baja, el com-plejo Scap/SREBP se disocia de Insig, degradándo-se esta y permitiéndose el procesamiento de SREBPen el Golgi. Ahora se estimula la transcripción de losgenes de la colesterogénesis y el receptor LDL. Almismo tiempo, se estimula la síntesis de Insig-1, pe-ro mientras no haya suficiente colesterol que permi-ta su unión a Scap, la cantidad de Insig-1 será limita-da porque se degradará de forma rápida. Así pues,el bloqueo del procesamiento de SREBP requiere laconfluencia de dos moléculas en el RE en suficientecantidad: colesterol e Insig (Goldstein y cols., 2006).El bloqueo del procesamiento de SREBP podríaconducir a la inhibición total de la biosíntesis no sólode colesterol, cuya trascendencia sería relativa puesla célula podría adquirirlo de las lipoproteínas, sinotambién de los intermediarios isoprenoides indispen-sables para la supervivencia celular. Precisamente, elrequerimiento de Insig-1 para que pueda producirsetal bloqueo ha sido interpretado como un mecanis-mo de seguridad para evitar que la célula no puedasintetizar aquellos compuestos, pues mientras setranscribe Insig-1 se transcriben los genes necesa-rios para la biosíntesis de esos intermediarios (Golds-tein y cols., 2006).

Es interesante comentar que en el hígado se pro-duce una regulación recíproca de Insig-1 e Insig-2,que puede tener repercusión en la regulación delmetabolismo lipídico. Como se ha dicho, la regula-ción del metabolismo del colesterol está mediadaprincipalmente por SREBP-2, que estimula la trans-cripción de todos los genes de la colesterogénesis yel receptor LDL, mientras que el metabolismo de losácidos grasos está regulado principalmente porSREBP-1c, que estimula la transcripción de los ge-nes implicados en la lipogénesis, la producción deNADPH, y la síntesis de triglicéridos y de fosfolípi-dos (Horton y cols., 2002). Por su parte, el hígadosintetiza una isoforma específica de Insig-2, designa-


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da Insig-2a, que difiere de Insig-2b (ubicua) en su re-gulación (Yabe y cols., 2002). Resulta que la insulinareprime la expresión transcripcional Insig-2a (Yabey cols., 2003), mientras que estimula la de Insig-1secundariamente al aumento de la transcripción deSREBP-1c (Kim y cols., 1998; Horton y cols.,2002; Janowski, 2002). Así pues, durante el ayuno,cuando la concentración de insulina es baja, los nive-les de SREBP-1c y de Insig-1 en el hígado son bajos,mientras que los de Insig-2a son elevados, y lo con-trario sucede en el estado de alimentación (Engel-king y cols., 2005). Aunque no se conoce con exac-titud, este patrón de expresión de Insig y SREBPseguramente contribuye a los grandes cambios me-tabólicos que suceden en los estados de alimenta-ción y ayuno respectivamente (Goldstein y cols.,2006).

El papel fisiológico de estas proteínas ha sido de-mostrado en ratones manipulados genéticamente,que son deficientes o bien las sobreexpresan. Así,los animales transgénicos que expresan la forma nu-clear de SREBP-1a, la activa, desarrollan hígadograso, con acumulación de ésteres de colesterol y,preferentemente, triglicéridos (Shimano y cols.,1996). La expresión de la forma nuclear de SREBP-2 en el hígado incrementa sobremanera la biosínte-sis de colesterol (Horton y cols., 1998) y la sobreex-presión de SREBP-1c conduce a la acumulación delípidos en el hígado, en este caso únicamente trigli-céridos (Horton y cols., 2002). Por el contrario, enel ratón carente de Scap o de S1p, que conlleva lafalta de activación de SREBP, la síntesis hepática detriglicéridos y de colesterol y la expresión de los ge-nes implicados están marcadamente reducidas (Hor-ton y cols., 2002; Horton y cols., 2003). Reciente-mente han sido creados los ratones doblementedeficientes para Insig-1 e Insig-2, los cuales desarro-llan hepatomegalia con acumulación de triglicéridosy colesterol, debido a la continua activación de losSREBP y la escasa degradación de la HMG-CoA re-ductasa (Engelking y cols., 2005).

Las implicaciones de la alteración de estas proteí-nas en la patología humana pueden ser relevantes.Por ejemplo, SREBP-1c parece tener un papel en lapatogenia del hígado graso. Así, en el ratón obesoob/ob se ha observado una elevada expresión deSREBP-1c en el hígado como consecuencia de la hi-perinsulinemia causada por la deficiencia de leptina(Shimomura y cols., 1999; Shimomura y cols.,1999). La mantenida elevación de SREBP-1c incre-menta la lipogénesis y la acumulación de triglicéridosen el hígado, conduciendo al hígado graso. Finalmen-te, recientemente se ha desvelado en un amplísimoestudio de diversas poblaciones a nivel mundial queun polimorfismo del gen Insig-2 está presente en el10% de individuos con sobrepeso, tanto en niños co-mo en adultos (Herbert y cols., 2006), lo que sugiereque las alteraciones en la regulación de la activaciónde los factores de transcripción del tipo SREBP pue-den contribuir a la obesidad.

REGULACIÓN ESPECÍFICA DE LAHMG-CoA REDUCTASA

Lo comentado en el apartado anterior es de aplica-ción general para los genes que contienen SRE en supromotor. En el caso de la HMG-CoA reductasa, sinembargo, la situación parece ser diferente. Medianteexperimentos de mutagénesis se ha observado que elSRE presente en el promotor de la HMG-CoA reduc-tasa no está implicado en el aumento de la transcrip-ción en ausencia de esteroles, sino más bien en la re-presión por la presencia de esteroles. Así, además delSRE-1, en el promotor de la HMG-CoA reductasaexisten otras secuencias de reconocimiento para otrosfactores de transcripción. Aparte de presentar cajasGC para la unión de Sp1, destacan dos secuenciasque se solapan con el sitio SRE-1: en el extremo 5’ selocaliza una secuencia de unión para la proteína Red25 y en el extremo 3’ existe una secuencia de uniónpara el factor de transcripción NF-Y o factor de unióna la caja CCAAT (CBF) que, como el Sp1, es un fac-tor corregulador y que también se encuentra adyacen-te a los SRE presentes en los promotores de otras en-zimas de la colesterogénesis, como son la farnesildifosfato sintasa, mevalonato quinasa, escualeno sin-tasa y HMG-CoA sintasa (Edwards y Ericsson, 1999).Red 25 es un factor de transcripción que parece seresencial para la regulación por esteroles aunque no esel único (Osborne y cols., 1992). Todo esto nos indi-ca que la regulación de la transcripción de la HMG-CoA reductasa no se puede explicar por un simplemecanismo positivo o negativo, sino por un complica-do dispositivo en el que participan varios factores detranscripción. De hecho, la función de los SREBP endiferentes genes puede modularse por una interac-ción diferencial de otros factores de transcripción; porejemplo, Red 25 es esencial para la transcripción dela HMG-CoA reductasa regulada por esteroles, sinembargo, no tiene sitio de unión en los promotoresde la HMG-CoA sintasa y del receptor LDL. Por suparte, el factor de transcripción Ying Yang 1 (YY1),que actúa como represor de la expresión de los genesde la HMG-CoA sintasa, farnesil difosfato sintasa y elreceptor LDL, no parece actuar sobre la HMG-CoAreductasa (Ericsson y cols., 1999).

La regulación de la HMG-CoA reductasa tam-bién se da postranscripcionalmente y a distintos ni-veles. Por un lado, el tipo de transcritos de mRNAy su estabilidad varían en distintas situaciones:cuando las células se exponen a estatinas, se incre-mentan los transcritos de clase I, que se asocianpreferentemente a los polisomas pesados y se tra-ducen activamente; por el contrario, en presenciade 25-hidroxicolesterol, la estabilidad del mRNA esmenor y se forman transcritos de clase II que setraducen deficientemente (Choi y Peffey, 1995;Gayen y Peffey, 1995). Por otro lado, el mevalo-nato o alguno de sus derivados reducen la traduc-ción del mRNA, tanto a nivel de la iniciación comode la elongación de la proteína (Peffley y Sinensky,


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1985; Peffley y Gayen, 1995). Este tipo de controltraduccional, se ha propuesto que es uno de losprincipales mecanismos de control in vivo de laHMG-CoA reductasa hepática por el colesterol dela dieta (Chambers y Ness, 1997).

La HMG-CoA reductasa también se regula pormecanismos de fosforilación-desfosforilación. Laenzima es inactivada por fosforilación de S871,reacción que es catalizada por una familia de pro-teínas quinasas activadas por AMP (Mitchelhill ycols., 1994; Dale y cols., 1995), las cuales tam-bién participan en la regulación de otras enzimas,como la acetil-CoA carboxilasa o la lipasa sensiblea las hormonas. Este mecanismo no está implica-do en el control de la colesterogénesis por produc-to final (Mitchelhill y cols., 1994). La regulaciónpor fosforilación parece más bien ejercer un papelprotector cuando el estado energético está com-prometido, inhibiéndose las rutas biosintéticas, co-mo la colesterogénesis y la síntesis de ácidos gra-sos (Corton y cols., 1994).

La degradación de la proteína parece ser el me-canismo más importante de regulación de la activi-dad de la enzima, junto con la transcripción. LaHMG-CoA reductasa es una proteína de 97 kDa,integral de la membrana del RE. El dominio catalí-tico se localiza en la zona citoplasmática y se anclaa la membrana a través de un brazo flexible que loconecta a un extenso dominio transmembrana,con ocho regiones, cinco de las cuales son homó-logas a las que aparecen en Scap (dominio SSD).La HMG-CoA reductasa es una proteína relativa-mente estable, con una vida media superior a 12 h,pero en presencia de un exceso de esteroles se de-grada rápidamente, con una vida media inferior a1 h. Esta diferente tasa de degradación se conocíadesde hace años que era dependiente del dominiotransmembrana de la proteína (Gil y cols., 1985).Pues bien, recientemente se ha demostrado que losesteroles (colesterol y, especialmente, el lanosterol)estimulan la interacción de la HMG-CoA reductasacon las proteínas Insig, a través de aquel dominio,lo cual conduce a la ubiquitinación de la HMG-CoAreductasa (Sever y cols., 2003) y a su degradaciónpor el proteasoma (Hampton y cols., 1996; Mori-yama y cols., 1998). De hecho, se ha observado,por un lado, que Insig-1 se une a la proteína deno-minada gp78, la cual contiene los dominios pro-pios como para transferir restos de ubiquitina a lasproteínas (E2, transportador de ubiquitina, y E3,ubiquitina ligasa) y para facilitar su degradación(VCP, ATPasa que facilita el traslado de las proteí-nas del RE hacia el proteasoma), y, por otro, quela presencia de lanosterol estimula la unión deHMG-CoA reductasa al complejo Insig-1/gp78(Song y cols., 2005).

Se conocía también desde hace años que la de-gradación de la HMG-CoA reductasa era poten-ciada por el mevalonato (Goldstein y Brown,

1990) y el farnesol (Correll y cols., 1994). Recien-temente, se ha demostrado que el geranilgeraniolpermite la salida de la HMG-CoA reductasa ubi-quitinada del RE (Sever y cols., 2003), sugiriéndo-se la participación de alguna proteína prenilada eneste proceso. Este hecho precisamente se ha in-terpretado como otro mecanismo de seguridad pa-ra evitar que la célula se exponga a una deficienciade intermediarios isoprenoides (Goldstein y cols.,2006). Así, siendo necesarios estos compuestospara la eficiente degradación de la HMG-CoA re-ductasa, la célula podría defenderse de la acciónde las estatinas, pues no se degradaría mientrasno hubiera suficiente mevalonato.

Hemos visto que la retención ejercida por Insigsobre Scap, por un lado, y sobre HMG-CoA re-ductasa, por otro, conduce a la inhibición efectivade la colesterogénesis a través de la disminucióngeneral de la expresión de las enzimas de esa vía yde la degradación de la enzima clave, respectiva-mente. Es interesante el hecho de que la eficienciade los esteroles para estimular la retención deScap y la de HMG-CoA reductasa difieran. Así, laretención de Scap por Insig es facilitada principal-mente por el colesterol, y es la ausencia de coles-terol la que determina el incremento de SREBPactivo en el núcleo, mientras que la retención deHMG-CoA reductasa, y su degradación, es estimu-lada básicamente por el lanosterol, un precursordel colesterol. Esto ha sido interpretado conside-rando que el lanosterol puede llegar a ser tóxicopara las células (Martínez-Botas y cols., 1998; Xuy cols., 2005). Dado que SREBP estimula la ex-presión de todas las enzimas de la colesterogéne-sis, parece ventajoso para la célula que el lanoste-rol estimule fuertemente la degradación de laHMG-CoA reductasa, para evitar su acumulación(Goldstein y cols., 2006).

Finalmente, mencionemos que si bien la formamayoritaria de la HMG-CoA reductasa es una de96 kDa que se localiza en el RE, se ha identificadotambién otra, de 90 kDa, que se localiza en los pe-roxisoma, cuyo significado fisiológico se descono-ce (Keller y cols., 1986). Ambas proteínas proce-den de un mismo gen pero las causas de esasdiferencias en su estructura y localización subcelu-lar no se ha esclarecido todavía (Breitling y Kri-sans, 2002). Además, su expresión varía en res-puesta a distintos agentes, por lo que podríantener funciones diferenciadas (Keller y cols.,1986; Rusnak y Krisans, 1987). Si esto es así enmamíferos, en otros organismos, por ejemplo enlevaduras y plantas, la situación es aún más com-pleja, habiéndose identificado varios genes que co-difican para esta enzima, con diferencias en su ac-tividad enzimática (Breitling y Krisans, 2002). Estavariedad puede dar versatilidad en cuanto a la sín-tesis de isoprenoides y esteroles en los distintosorgánulos subcelulares y tejidos.


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111

Observaciones recientes demuestran que en bac-terias, algas y los cloroplastos de plantas superioresexiste otra ruta alternativa para la síntesis de isopen-tenil pirofosfato (IPP), el precursor de todos los iso-prenoides, una vía que es independiente de mevalo-nato (Lichtenthaler y cols., 1997; Schwender ycols., 1997) (Fig. 6).

El primer paso de esta ruta alternativa es la uniónde una molécula de piruvato con una de gliceraldehí-do-3-fosfato para formar 1-deoxi-xilulosa-5-fosfato.La enzima responsable de esta reacción, la 1-desoxi-xilulosa-5-fosfato sintasa (DOXP sintasa), ha sido ca-racterizada recientemente en E. coli (Lois y cols.,1998). Esta molécula sufre una reducción, con gastode NADPH, por acción de la DOX reductoisomera-

sa, dando lugar a 2C-metil-D-eritritol 4-fosfato(MEP), que se une a CTP, se fosforila, se disocia deCTP y, a través de dos últimas reducciones, se for-ma IPP (Hunter y cols., 2003) (Fig. 6). Dado que es-ta ruta está presente en patógenos tan relevantescomo Mycobacterium tuberculosis o Plasmodiumfalciparum, causantes de la tuberculosis y de la ma-laria respectivamente, los inhibidores específicos dela misma pueden tener un alto valor terapéutico,puesto que interferirían en el metabolismo de esosagentes patógenos sin afectar las células del hués-ped. En este sentido, recientemente se ha demostra-do que dos inhibidores de la DOXP sintasa inhibenla proliferación del plasmodio, al interferir en la bio-síntesis de IPP en el epicoplasto (Reichenberg ycols., 2001). Es más, administrados a ratones pre-viamente inoculados con Plasmodium, esos inhibi-dores consiguen reducir totalmente la parasitemiasin afectar al huésped (Reichenberg y cols., 2001).A la espera de los resultados de los ensayos clínicosen humanos, estos inhibidores tienen un alto poten-cial para combatir la malaria y otras parasitosis(Kuntz y cols., 2005; Sato y Wilson, 2005).

El colesterol es un constituyente principal de lasmembranas de las células animales, pudiendo lle-gar a ser la molécula unitaria más abundante, porencima de la fosfatidilcolina. Su concentración enlas membranas, no obstante, varía de unas célulasa otras y, en las membranas intracelulares, su pre-sencia es minoritaria. El colesterol que se localizaen las membranas es la forma libre, con el grupoalcohol en C3 no esterificado, y se encuentra eníntima asociación con fosfoacilglicéridos y esfingo-lípidos. De hecho, la molécula de colesterol pare-ce estar diseñada especialmente para ello: la caraα interacciona perfectamente con el ácido grasosaturado en sn-1 de los fosfolípidos, mientras quela cara β, donde se proyectan los grupos metilo,interacciona óptimamente con los ácidos grasosinsaturados, que normalmente se localizan en po-sición sn-2. De esta manera, la molécula de coles-terol puede disponerse entre dos moléculas de fos-folípidos de una monocapa, orientando el grupoalcohol hacia el mismo lado que la cabeza polar deaquellos. A su vez, la cadena lateral del colesterol,hidrofóbica y relativamente flexible, puede interac-cionar con los ácidos grasos de los fosfolípidos dela monocapa opuesta, cohesionando el conjunto(Bloch, 1979; Yeagle, 1985; Ranadive y Lala,1987; Tabas, 2002). Todo ello contribuye a deter-minar las propiedades físicas de la membrana, asícomo la fluidez y la permeabilidad pasiva (Mourit-sen y Zuckermann, 2004).

VÍA ALTERNATIVA DE SÍNTESIS DEISOPENTENIL PIROFOSFATO EN OTROSORGANISMOS

Piruvato + D-gliceraldehído 3-fosfato

1-desoxi-xilulosa 5-fosfato sintasa

1-desoxi-D-xilulosa 5-fosfato

DOX reductoisomerasa

MEC citidiltransferasa

CO2

NADPH

NADP+

2C-metil-D-eritritol 4-fosfato

CTP

PPi

4-difosfocitidil-2C-metil-D-eritritol

ATP

ADPmetilteritritol quinasa

4-difosfocitidil-2C-metil-D-eritritol 2-fosfato

MECP sintasaCMP

2C-metil-D-eritritol 2,4-ciclodifosfato

IspG

1-hidroxi-2-metil-(')-butenil 4-difosfato

IspH

isopentenil-PP

Fig. 6. Ruta de la desoxixilulosa fosfato para la síntesis de iso-pentenil pirofosfafo en plantas y bacterias.

FUNCIONES DEL COLESTEROL


El colesterol se localiza tanto en la semicapa ex-terna de la membrana celular como en la interna,lo cual parece depender del estado metabólico dela célula. Por otra parte, su distribución a lo largo yancho de la membrana no es homogénea. En lamembrana se distinguen unas pequeñas platafor-mas o balsas lipídicas (lipid rafts en inglés), cuyacara externa es rica en colesterol y esfingolípidos,mientras que la cara interna o citoplasmática es ri-ca en colesterol y fosfolípidos. Estas plataformastienen estructura fluida pero más ordenada y em-paquetada que las adyacentes, debido al mayorgrado de saturación de los ácidos grasos de aque-llas (Simons y Ehehalt, 2002). Unas plataformasespeciales son las denominadas caveolas, que soninvaginaciones que contienen la proteína denomi-nada caveolina u otras homólogas. Estas estructu-ras son plataformas donde se incorporan de formapreferente y regulada ciertas otras proteínas confunciones destacadas, como son las proteínas an-cladas por glicofosfatidilinositol (GPI), proteínasdoblemente aciladas (tirosina quinasas de la familiaSrc, las subunidades Gα de las proteínas G hetero-triméricas, la óxido nítrico sintasa endotelial, etc.),proteínas de la familia de Hedgehog (ver después);proteínas transmembrana palmitoiladas (hemoaglu-tinina del virus de la gripe, β-secretasa -BACE),etc. En contraposición, las proteínas preniladas(por ejemplo, las GTPasas de la superfamilia deRas) tienen preferencia por otros dominios de lamembrana más desordenados, debido a la insatura-ción de los grupos isoprenilo que contienen (Wangy cols., 2001; Maxfield y Tabas, 2005). El caso esque las balsas lipídicas están implicadas en impor-tantes funciones celulares, como la endocitosis, laseñalización celular y el transporte intracelular y,de hecho, numerosas patologías parecen deberse aalteraciones de dichas estructuras (Simons Ehehalt,2002; Rajendran Simons, 2005). Experimental-mente, la modificación del contenido de colesterolen esas plataformas se ha observado que altera lafuncionalidad de los procesos que ahí se desarro-llan (Simons y Ehehalt, 2002; Pike, 2003; Matt-hews y cols., 2005; Maxfield y Tabas, 2005;Zhuang y cols., 2005; Lu y cols., 2006). Además,los distintos esteroles no son igualmente efectivospara la elaboración de esas estructuras (Mouritseny Zuckermann, 2004; Vainio y cols., 2006). Todoello sugiere que la actividad de la biosíntesis de co-lesterol puede tener algún papel en la fisiopatolo-gía relacionada con los procesos que tienen lugaren las balsas lipídicas.

Un fenómeno estrechamente relacionado con lamembrana es la formación y estabilidad de las sinap-sis, para lo cual es indispensable el colesterol. Señale-mos también que este lípido se ha identificado comoel factor producido por la glía que permite la sinapto-génesis neuronal (Mauch y cols., 2001; Pfrieger,2003; Goritz y cols., 2005). En este mismo sentido,nosotros hemos demostrado que el colesterol es ne-

cesario para la formación de las neuritas (Fernández-Hernando y cols., 2005). Las relaciones entre el me-tabolismo del colesterol y la neuritogénesis no se limi-tan a ello. Así, bloqueando la HMG-CoA reductasacon estatinas, hemos demostrado que la deficienciade isoprenoides dispara la formación de neuritas, através de la inhibición de ROCK (Fernández-Hernan-do y cols., 2005). Esto sugiere que la biosíntesis decolesterol tiene un papel clave en la diferenciación yla comunicación neuronales.

El colesterol interviene directamente en la adhe-sión de ciertas proteínas a la membrana, facilitandosu función. Este es el caso de las proteínas de la fa-milia de Hedgehog, que regulan el desarrollo. Estasproteínas de secreción interaccionan con su recep-tor de membrana, Patched, y controlan la morfogé-nesis y la proliferación en el embrión (Stone y cols.,1996; Guerrero y Ruiz i Altaba, 2003; Eaton,2006). El caso es que Hedgehog tiene actividad au-tocatalítica, por la cual une una molécula de coleste-rol a un resto de cisteína mediante un enlace tioés-ter. Seguidamente, la proteína se escinde en dosmitades y la que contiene el colesterol actúa comosubunidad reguladora interaccionando con Patched(Porter y cols., 1996). La formación de este aductocon el colesterol facilita la efectiva retención de Hed-gehog por Patched y el desarrollo del programamorfogénico (Jeong y McMahon, 2002). Es intere-sante señalar aquí que tanto las alteraciones de estasdos proteínas, como las alteraciones en la formaciónde esteroles conducen a graves alteraciones en laembriogénesis (Farese y Herz, 1998; Porter, 2002).

Es bien conocido el papel del colesterol comoprecursor metabólico en la biosíntesis de los ácidos ysales biliares. Estos compuestos se sintetizan en loshepatocitos, por hidroxilación del anillo de esteranoy pérdida parcial de la cadena lateral del colesterol.La formación de sales biliares se considera una víade degradación del colesterol en sí misma pero, a suvez, estos compuestos, junto con fosfolípidos, solu-bilizan el colesterol en la bilis facilitando su excre-ción. Su acción solubilizadora de lípidos en la luz in-testinal es clave para la asimilación de los lípidos dela dieta.

El colesterol es el precursor de las hormonas este-roídicas en animales, además de las ecdisonas en in-sectos. Análogamente, los fitosteroles son los pre-cursores de los brasinoides en plantas, también confunciones reguladoras. En animales, estas hormonasse sintetizan en células especializadas, por pérdidade la cadena lateral y pequeños cambios en el anillode esterano. Estas hormonas actúan en sus respecti-vas células diana, interaccionando con receptoresnucleares que modulan la transcripción génica. Losreceptores de estrógenos fueron los primeros de es-ta clase en ser identificados. Los andrógenos, losprogestágenos y los corticoides también actúan deesta manera. También se han identificado recepto-res de este tipo que reconocen las sales biliares


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(FXR), siendo este un mecanismo a través del cualestos compuestos regulan el metabolismo (Rizzo ycols., 2005). Ciertos oxiesteroles, derivados hidroxi-lados del colesterol, también interaccionan con re-ceptores nucleares específicos como, por ejemplo,el LXR. Por último, mediante estudios de difracciónde rayos X se ha identificado la presencia de coleste-rol, o un derivado sulfatado suyo, en el centro deunión de ligando del receptor nuclear RORa (Kalleny cols., 2002; Boukhtouche y cols., 2004). Esto su-giere que el colesterol es el ligando natural de dichoreceptor y, por lo tanto, que este lípido puede ejer-cer acciones reguladoras directas sobre la transcrip-ción génica, independientemente de las mediadas através de los SREBP.

El papel del colesterol en la división celular seconsidera en el apartado siguiente.

Las células animales requieren colesterol paraproliferar (Chen y cols., 1974; Goldstein y Brown,1974; Chen y cols., 1975; Quesney-Huneeus ycols., 1979; Haeffner y cols., 1984). En coherenciacon ello, las células proliferantes, tumorales o no,muestran una alta tasa de síntesis de colesterol(Chen y cols., 1977; Chen y cols., 1978), con au-mento de la actividad de HMG-CoA reductasa (Si-perstein, 1984; Trentalance y cols., 1984), y un in-cremento del número de receptores LDL (Ho ycols., 1978).

Nuestro interés por el estudio del papel del coles-terol en la proliferación celular surgió al comprobarla utilidad de este fenómeno como ensayo de la acti-vidad del receptor LDL (Martínez-Botas y cols.,1999; Suárez y Lasunción, 2002). Cuando se esti-mulan con fitohemoaglutinina, los linfocitos prolife-ran a una determinada tasa, que no se afecta se aña-da o no al medio de cultivo LDL como fuente decolesterol. Si las células se tratan con lovastatina, uninhibidor de la HMG-CoA reductasa, a dosis sufi-cientes como para inhibir la biosíntesis de colesterolpero no como para impedir la síntesis de isoprenoi-des no esteroídicos, cesa la proliferación. Pues bien,en el caso de células procedentes de individuos con-troles, la adición de LDL revertía esa inhibición, aldisponer ahora de una fuente de colesterol, pero enel caso de células procedentes de pacientes con hi-percolesterolemia familiar homocigótica, deficientesde receptor LDL, las LDL no recuperaban la prolife-ración. Estos resultados demostraban claramente lanecesidad de colesterol para la proliferación celulary, por extensión, del papel de la biosíntesis de coles-terol y del receptor LDL para la provisión de este lí-pido.

En un primer momento, nos interesó utilizar estemodelo para estudiar la capacidad de otras lipopro-teínas para donar colesterol a las células. Compro-bamos que la alteración química de la apo B100 im-pedía que las LDL pudieran mantener laproliferación de los linfocitos (Carrero, 1994 #73).La peroxidación de las LDL también alteraba estecomportamiento, de forma variable según el gradode oxidación. Por un lado, las LDL plenamente oxi-dadas inducían la apoptosis, mientras que las LDLoxidadas mínimamente, si bien no eran tóxicas,tampoco sostenían de forma eficiente la prolifera-ción (Carrero y cols., 1994). Fue interesante obser-var que los flavonoides –potentes antioxidantes–añadidos al medio de cultivo, evitaban estos efectoscitotóxicos de las LDL (Carrero y cols., 1998). Estosresultados sugieren que, además de la vitamina Epresente en las LDL, otros antioxidantes puedencontribuir a evitar la peroxidación y preservar el pa-pel biológico de las LDL. Por otro lado, comproba-mos que las HDL no eran capaces de mantener laproliferación de los linfocitos; únicamente las HDLcon apo E lo hacían, pero con menor eficiencia quelas LDL (Carrero y cols., 1998). Todos estos resulta-dos reflejaban la especificidad del receptor de LDLy, por ende, el papel de este receptor para el abaste-cimiento de colesterol con fines proliferativos.

Posteriormente estudiamos el papel del colesterolen la progresión del ciclo celular. Para ello utiliza-mos tanto células de la línea promielocítica humanaHL-60, como de linfoblastoma MOLT-4, incubadasen un medio básico carente de colesterol. Primeroanalizamos los efectos de las estatinas. El tratamien-to con una concentración relativamente baja de lo-vastatina, que sólo afecta el abastecimiento de coles-terol, conducía a la acumulación de células enG2/M; por el contrario, a concentraciones más ele-vadas (> 10 µM), que comprometen la biosíntesis defarnesol y de geranilgeraniol y, por tanto, la prenila-ción de las proteínas, las células se detenían en la fa-se G1 (Martínez-Botas y cols., 2001). Estos resulta-dos muestran que el mevalonato o sus derivadosisoprenoides no esteroídicos son necesarios para laentrada en fase S, mientras que el colesterol lo espara la conclusión del ciclo desde G2 (Fig. 7).

Posteriormente utilizamos inhibidores distales dela biosíntesis de colesterol, como el SKF104976, unpotente inhibidor de la lanosterol 14α-desmetilasa.De nuevo en este caso, donde las células manifiestanuna carencia de colesterol, aunque acumulan lanos-terol y dihidrolanosterol, las células se detenían enG2/M (Martínez-Botas y cols., 1998; Martínez-Bo-tas y cols., 1999; Martínez-Botas y cols., 2001). Es-te efecto se acompañaba de la fosforilación y pérdi-da de actividad de Cdk1 -proteína quinasa quegobierna la transición de G2 a M. El tratamiento concafeína –un activador de la Cdk1– evitaba parcial-mente ese bloqueo en G2, lo que sugería que el con-tenido intracelular de colesterol modulaba la activi-


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PAPEL DEL COLESTEROL EN LAPROLIFERACIÓN CELULAR


dad de Cdk1. Este resultado constituía la primerademostración del papel regulador del colesterol en elciclo celular y permitía proponer la existencia de unsensor intracelular del mismo que conectaba directa-mente con la maquinaria del ciclo celular. Si se pro-longaba la incubación en demasía (más de 72 h), lascélulas entraban en apoptosis (Martínez-Botas ycols., 1998; Martínez-Botas y cols., 1999), pero siuna vez producida la parada en G2/M, se suplemen-taba el medio con LDL o colesterol libre, no sólo seevitaba la apoptosis, sino que se completaba la mito-sis y proseguía el ciclo celular normalmente (Martí-nez-Botas y cols., 1999). Estos resultados sugierenque, una vez se completada la duplicación del DNA(fase S del ciclo celular), la célula controla su conte-nido de colesterol: si es suficiente, se activa Cdk1 yprosigue el ciclo hacia mitosis; si no, se detiene enG2 durante un cierto tiempo para proveerse de co-lesterol y, en caso de no lograrlo, induce su apopto-sis. Debe señalarse que en otras células distintas aHL-60 y MOLT-4, la deficiencia de colesterol pro-duce la parada del ciclo celular en G1, antes de ini-ciarse S (Fernández-Hernando, 2003). Esta diferen-cia probablemente se debe a la existencia de algúnmecanismo de control que se dispara al reconocer lafalta de colesterol como un estrés. En cualquier ca-so, parece claro que las células deben disponer dealgún sensor o sensores que informen sobre la dis-ponibilidad de colesterol y de sus precursores antesde duplicar su DNA o de dividirse. A este respecto,

señalemos que se ha demostrado de forma inequívo-ca la presencia de colesterol en el núcleo de los he-patocitos, tanto en la matriz nuclear como asociadoa la cromatina, en una cantidad variable que aumen-ta rápidamente al inducirse la regeneración hepática(Albi y Magni, 2002; Albi y cols., 2003). Tambiénse ha descrito el transporte efectivo de colesterol alnúcleo en las células con alta tasa de proliferación, através de un receptor relacionado con el de benzo-diazepina (Hardwick y cols., 1999). Todo ello vienea apoyar la acción del colesterol en el núcleo duran-te la división celular.

El requerimiento de colesterol es muy selectivo.Con diferentes aproximaciones hemos demostradoque entre más de 16 análogos del colesterol o deri-vados, sólo el colesterol y, en menor medida, el dihi-drocolesterol (5α-colestán-3β-ol), sostienen la proli-feración de las células HL-60, siendo requisitosestructurales imprescindibles la posesión del grupohidroxilo en C3 con configuración β, el doble enlaceen C5 o, en su defecto, la configuración trans entrelos anillos A y B, y la cadena lateral de 7 C caracte-rística del colesterol (Suárez y cols., 2005). Tanto esasí, que algunos análogos del colesterol, como elepicoprostanol (5β-colestán-3α-ol) y su epímero 3β,son directamente citostáticos (Suárez y cols., 2005).Los fitosteroles tampoco permiten que se completela mitosis en las células tratadas con SKF104976(Suárez y cols., 2002). El caso es que, si las célulasdisponen de una pequeña cantidad de colesterol, in-


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��

��

��

Separación del materialgenético y celular en dos lotes

Duplicación delresto de

componentes

Duplicación delmaterial genético

Preparación parasíntesis de ADN

Señales mitogénicas

Citocinesis

�

�

��

�

��

Cdk1

Ciclina B

Ciclina ECiclina A

Cdk1

Cdk4,6

Cdk2

Ciclina A

Cdk2

CiclinasD1, D2, D3

Fig. 7. Representación esquemática del ciclo celular. Se indican los complejos de quinasas y ciclinas más relevantes para cada fase otransición, así como el requerimiento de colesterol y de mevalonato (o sus derivados isoprenoides no esteroídicos) en cada caso.


suficiente en sí misma para sostener la proliferación,la adición de ergosterol al medio estimula la prolife-ración de forma sinérgica (Suárez y cols., 2002). Es-te efecto rememora el descrito inicialmente en mi-croorganismos, que llevó a sugerir un doble papel delos esteroles en la proliferación celular: uno estructu-ral, manteniendo la integridad de la membrana, yotro regulador. Mientras el papel estructural puedeser ejercido por una gran variedad de esteroles, elpapel regulador está restringido al esterol caracterís-tico de la especie (Dahl y cols., 1980; Rodríguez ycols., 1982; Ramgopal y Bloch, 1983; Rodríguez yParks, 1983; Casey y cols., 1991; Smith y cols.,1996). Así, en levaduras, el papel regulador es ejer-cido por el ergosterol, y el estructural, en condicio-nes fisiológicas normales, preferentemente tambiénpor el ergosterol, pero puede ser sustituido por otrosesteroles suministrados exógenamente, por ejemploel colesterol, sufriendo algunos cambios compensa-torios en la proporción de los ácidos grasos en lamembrana para ajustar su fluidez. En células huma-nas, el papel de esos dos esteroles está invertido(Suárez y cols., 2002).

Por su parte, los efectos de otros inhibidores de labiosíntesis de colesterol fueron también muy ilustra-tivos acerca de los requerimientos estructurales delos esteroles para permitir la proliferación. Así, ob-servamos que el tratamiento con ácido zaragózico,que inhibe la escualeno sintasa, y con ello la biosín-tesis de cualquier esterol, o con SR31747, que inhi-be la esterol ∆8,7 isomerasa, inhibieron la prolifera-ción celular acumulándose las células en G2/M(Fernández y cols., 2005). Por el contrario, las célu-las tratadas con BM 15766, que inhibe la esterol ∆7

reductasa, proliferaban normalmente (Fernández ycols., 2005). Estos resultados muestran que el 7-des-hidrocolesterol puede sustituir al colesterol en su ac-ción proliferativa, mientras que el latosterol o los in-termediarios anteriores en la ruta de biosíntesis delcolesterol son incapaces (Fernández y cols., 2005).

Con el objetivo de profundizar en los mecanismosa través de los cuales el colesterol permite la transi-ción de G2 a M, analizamos la expresión de ciclinaB, esencial para la actividad de Cdk1 en esa etapa.En las células tratadas con SKF104976 y paradasen G2/M, observamos que la adición de colesterolproducía un rápido incremento de los niveles demRNA de ciclina B1, seguido de un incremento dela actividad del complejo Cdk1-ciclina B1 (Suárez ycols., 2002). Este efecto era específico, pues el er-gosterol no lo producía. Interesantemente, el ergos-terol, en las mismas células HL-60 ejercía accionesreguladoras sobre el metabolismo lipídico equipara-bles a las del colesterol, mediadas a través de losSREBP (Suárez y cols., 2002). Estos resultados su-gieren que las acciones reguladoras del colesterol so-

bre la proliferación celular y, en concreto, sobre laexpresión de ciclina B1, están mediadas por meca-nismos distintos a los que se emplean en la regula-ción del metabolismo lipídico.

La deficiencia persistente de colesterol en las cé-lulas HL-60 conduce a la aparición de células poli-ploides (Fernández y cols., 2004). Esto significa queuna parte de las células detenidas inicialmente enG2/M reinicia la síntesis de DNA sin haber comple-tado la mitosis, probablemente por algún fallo en lacoordinación entre los distintos controles, que soncomunes en las células tumorales. Esta circunstan-cia, sin embargo, permitió evidenciar la necesidadde colesterol para la citocinesis. Otros autores handemostrado la presencia de colesterol en el anillo dedivisión (Ng y cols., 2005). En la actualidad, estamosanalizando el papel del colesterol en la citocinesis.

En resumen, estos estudios han permitido demos-trar la necesidad de colesterol para la transición G2/My la conclusión de la mitosis, así como esclarecer algu-nos de los mecanismos implicados. Estas acciones delcolesterol son algo más que la expresión de su papelmeramente estructural y vienen a sumarse a las queejerce en otros y diversos procesos, comentadas arri-ba. Estas características perfilan al colesterol como unade las moléculas más polivalentes, con enorme reper-cusión en la fisiología humana.

AGRADECIMIENTOS

Se agradecen las ayudas de investigación recibidasde la Comunidad de Madrid (08.4/0037.1/2001),Instituto de Salud Carlos III (FIS 020241), Instituto Na-cional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimen-taria (VIN03-027) y Ministerio de Educación y Ciencia(AGL2004-07075-C02-00 y SAF2005-07308), asícomo los comentarios y sugerencias de D. Gómez-Co-ronado, P. Carrero, J. Martínez-Botas, Y. Suárez, A.Ferruelo, C. Fernández-Hernando, B. Ledo y C. C.Sánchez Martín


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CORRESPONDENCIA:Miguel Ángel Lasunción RipaServicio de Bioquímica-InvestigaciónHospital Universitario Ramón y CajalCtra. de Colmenar, km 928034 Madride-mail: [email protected]


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