SFINGOZYNA: SYNTEZA, BUDOWA, FUNKCJE I CHOROBY - BIOLOGIA - 2025

Sfingozyny jest złożonym aminoalkohol o dużym znaczeniu, ponieważ jest on składnikiem prekursor sfingolipidów w ogóle. Najbardziej istotnymi złożonymi fosfolipidami lub sfingolipidami są sfingomielina i glikosfingolipidy. Pełnią one określone funkcje w zachowaniu struktury błon komórek nerwowych, umożliwiając im spełnianie ich funkcji.

Wspólną cechą wszystkich sfingolipidów jest to, że powstają z tej samej substancji podstawowej, ceramidu, który składa się z sfingozyny i acetylo-CoA, dlatego jest również nazywany N-acylofingoną.

Struktura chemiczna sfingozyny

Wśród złożonych fosfolipidów sfingomielina jest jedną z najważniejszych i występujących powszechnie w mózgu i tkance nerwowej. Występuje głównie jako składnik otoczki mielinowej pokrywającej nerwy.

Natomiast glikosfingolipidy to sfingolipidy zawierające glukozę. Do najbardziej znanych należą cerebrozydy (galaktocerebrozyd i glukocerebrozyd) i gangliozydy. Te ostatnie biorą udział w przekazywaniu impulsów nerwowych, ponieważ tworzą zakończenia nerwowe.

Znaleziono również inne, takie jak globozydy i siarczany, które są częścią błon plazmatycznych całego organizmu i są ważne jako receptory błonowe.

Synteza

Aminoalkoholowa sfingozyna jest syntetyzowana w retikulum endoplazmatycznym. Proces syntezy przebiega następująco:

Aminokwas seryna, po aktywacji poprzez wiązanie się z fosforanem pirydoksalu w obecności jonów manganu, wiąże się z palmitoilo-CoA, tworząc 3-ketosfinganinę. Ta reakcja uwalnia CO ₂ .

Sfingozyna powstaje po dwóch etapach redukcji. Pierwsza dotyczy enzymu reduktazy 3-ketosfinganiny. Ta reakcja wykorzystuje NADPH jako donor H ⁺ , tworząc dihydrosfingozynę.

W drugim etapie działa enzym reduktaza sfinganiny, przy udziale flawoproteiny, z której otrzymywana jest sfingozyna.

Z drugiej strony sfingozyna może być syntetyzowana na drodze katabolizmu sfingolipidów. Na przykład, gdy sfingomielina jest hydrolizowana, powstają kwasy tłuszczowe, kwas fosforowy, cholina i sfingozyna.

Struktura

Nazwa chemiczna aminoalkoholu sfingozyny to 2-amino-4-oktadekeno-1,3-diol. Strukturę chemiczną można opisać jako łańcuch węglowodorowy składający się łącznie z 18 atomów węgla, z grupą aminową i alkoholem.

cechy

Sfingozyna

W normalnych warunkach sfingozyna wytwarzana w wyniku katabolizmu sfingolipidów jest ponownie wykorzystywana do odnawiania i tworzenia nowych sfingolipidów.

Sfingozyna bierze udział w procesach regulacji metabolizmu komórkowego związanych ze szlakami sygnałowymi lipidów, jako zewnątrzkomórkowy mediator, działając na kinazę białkową C, która kontroluje enzymy biorące udział w procesie wzrostu i śmierci komórek.

Działa również jako wewnątrzkomórkowy drugi posłaniec. Substancja ta jest zdolna do zatrzymywania cyklu komórkowego, indukując komórkę do zaprogramowanej śmierci komórki lub apoptozy.

Ze względu na tę funkcję wzbudził zainteresowanie badaczy jako terapia przeciwnowotworowa wraz z czynnikiem martwicy guza α.

Zwiększenie degradacji sfingomielin powoduje gromadzenie się sfinganiny i sfingozyny (zasad sfingoidalnych). Substancje te w dużych stężeniach hamują prawidłowe funkcjonowanie błon komórkowych.

Taka kumulacja sfingozyny może wystąpić w przypadku zatrucia w wyniku spożycia ziaren skażonych fumonizynami, rodzajem mykotoksyn wytwarzanych przez grzyby z rodzaju Fusarium podczas przechowywania.

Fumonizyna hamuje enzym syntetazę ceramidów, co oznacza, że ​​ceramid (N-acylosfingozyna) nie może powstać.

Z kolei nie pozwala również na syntezę sfingomieliny, dlatego sfingozyny razem z sfinganiną są zbyt skoncentrowane, powodując niekorzystne skutki.

Pochodna sfingozyny (1-fosforan sfingozyny)

Z fosforylacji sfingozyny przez dwa enzymy (kinazę sfingozyny 1 i kinazę sfingozyny 2) powstaje jej pochodna zwana fosforanem sfingozyny 1.

1-fosforan sfingozyny działa odwrotnie niż jego prekursor. Stymuluje wzrost komórek (mitogenny), a nawet zapobiega apoptotyce niektórych leków stosowanych w lecznictwie przeciwnowotworowym, czyli ma działanie przeciwapoptotyczne.

Substancja ta została znaleziona w dużych stężeniach w różnych procesach złośliwych i tkankach nowotworowych. Ponadto występuje przesadna ekspresja receptorów dla tej substancji lipidowej.

Z drugiej strony, 1-fosforan sfingozyny razem z 1-fosforanem ceramidu działa w regulacji komórek odpornościowych, wiążąc się ze specyficznymi receptorami obecnymi w tych komórkach.

Szczególnie limfocyty prezentują tego typu receptory, przyciągane przez obecność 1-fosforanu sfingozyny. W taki sposób, że limfocyty opuszczają węzły chłonne, przechodzą do limfy, a później do krążenia.

Następnie koncentrują się w miejscu syntezy sfingolipidu i tak biorą udział w procesach zapalnych.

Gdy limfocyty połączą się z substancją przez jej receptor i wywołają odpowiedź komórkową, internalizują receptory, aby je zawrócić lub zniszczyć.

Działanie to zostało zaobserwowane przez naukowców, którzy opracowali substancje podobne do fosforanu sfingozyny 1, które zajmują określone receptory w celu stymulowania internalizacji i niszczenia receptora, bez wywoływania aktywacji komórkowej, a tym samym zmniejszania odpowiedzi immunologicznej.

Ten rodzaj substancji jest szczególnie przydatny jako terapia immunosupresyjna w chorobach autoimmunologicznych, takich jak stwardnienie rozsiane.

Choroby wywołane niedoborem sfingozyny

Lipogranulomatosis Farbera lub choroba Farbera

Jest to rzadka choroba dziedziczna autosomalna recesywna, bardzo rzadka, z zaledwie 80 przypadkami na całym świecie.

Przyczyną choroby jest mutacja w genie ASAH1, który koduje lizosomalny enzym kwaśną ceramidazę. Enzym ten hydrolizuje ceramid i przekształca go w sfingozynę i kwasy tłuszczowe.

Brak enzymu powoduje kumulację ceramidu, niedobór objawiający się w pierwszych miesiącach życia (3-6 miesięcy). Choroba nie objawia się w ten sam sposób u wszystkich dotkniętych nią osób, obserwuje się łagodne, umiarkowane i ciężkie przypadki.

Łagodne przypadki mają dłuższą oczekiwaną długość życia i mogą osiągnąć wiek młodzieńczy, a nawet dorosłość, ale ciężka postać jest zawsze śmiertelna na początku życia.

Do najczęstszych objawów klinicznych choroby należą: silna chrypka spowodowana zajęciem krtani, która może prowadzić do afonii z powodu zapalenia strun głosowych, zapalenia skóry, deformacji szkieletu, bólu, zapalenia, paraliżu, pogorszenia neurologicznego lub upośledzenia umysłowego.

W ciężkich przypadkach może objawiać się obrzękiem płodu, powiększeniem wątroby i śledziony, letargiem i naciekami ziarniniakowymi w płucach i narządach układu siateczkowo-śródbłonkowego, takich jak śledziona i wątroba, przy bardzo krótkiej długości życia.

W przypadkach o dłuższej oczekiwanej długości życia nie ma specjalnego leczenia, leczone są tylko objawy.

Bibliografia

1. Torres-Sánchez L, López-Carrillo L. Zużycie fumonizyn i szkody dla zdrowia ludzkiego. Zdrowie publiczne Mex. 2010; 52 (5): 461–467. Dostępne pod adresem: scielo.org.
2. Baumruker T, Bornancin F, Billich A. Rola kinaz sfingozyny i ceramidów w odpowiedziach zapalnych. Immunol Lett. 2005; 96 (2): 175–85.
3. Ponnusamy S, Meyers-Needham M, Senkal CE i wsp. Sfingolipidy a rak: ceramid i 1-fosforan sfingozyny w regulacji śmierci komórek i lekooporności. Future Oncol. 2010; 6 (10): 1603-24.
4. Bazua-Valenti S; Garcia-Sainz A. 1-fosforan sfingozyny i jego receptor S1P1: regulatory odpowiedzi immunologicznej. Fac. Med. (Mex.), 2012; 55 (6): 53–57. Dostępne w Scielo. Org
5. Murray R., Granner D, Mayes P, Rodwell V. (1992). Biochemia Harpera. 12 ^th edition, Editorial Nowoczesny Podręcznik. DF Mexico.