Volver a Biología - Cursillo de ingreso
INTRODUCCIÓN
Las células eucariontes se caracterizan por separar sus diferentes vías metabólicas en
compartimientos discretos aislados por membranas, denominados organelos. Los peroxisomas
son organelos de una sola membrana, se observan como vesículas circulares u ovoides con
diámetro de 0.1 a 1.0 μm. Se caracterizan por inclusiones cristalinas derivadas de una enorme
concentración de enzimas que llevan a cabo una variedad de reacciones metabólicas, cuyas
actividades se ajustan de acuerdo con las necesidades, estados de desarrollo y tipos celulares.
Son muy abundantes en los hepatocitos, aunque todas las células los poseen. Estos organelos
recibieron el nombre de peroxisomas debido a que se encuentran en sitios donde se forma el
peróxido de hidrógeno (H2O2), un agente oxidante tóxico y muy reactivo.
Todas las proteínas peroxisomales están codificadas en el ADN nuclear y son sintetizadas en
el citosol desde donde son internalizadas a través de la membrana del peroxisoma mediante
receptores que reconocen la secuencia de señalización peroxisomal
OBJETIVO GENERAL
El objetivo del presente trabajo es explicar de forma clara y concisa sobre los peroxisomas,
para dar a conocer no solo qué son sino también como se han formado, donde se presentan y
tener el conocimiento de aquellas enfermedades que se encuentran relacionadas con los
peroxisomas.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
❖ Precisar la estructura y el funcionamiento de los peroxisomas.
❖ Identificar cuáles son los tipos de peroxisomas y su especialización dentro de la célula.
❖ Detectar los tipos de enfermedades peroxisomales e interpretar sus síntomas.
MARCO TEORICO
PEROXISOMAS
Son organoides presentes en todos los tipos
celulares, de forma ovoide y limitados por una sola
membrana. Poseen un diámetro medio de 0,6 μ, y su
número varía entre 70 y 100 por célula, aunque en
las células hepáticas y renales suelen ser mucho
más numerosas. Los peroxisomas contienen
enzimas oxidativas, y se les dio ese nombre porque
intervienen en la formación y descomposición de
peróxido de hidrógeno (H2O2).
El peroxisoma se halla en todos los tejidos, pero
predomina en el hígado, en el riñón y en el cerebro
durante el período de formación de la mielina
(material que recubre las fibras nerviosas y forma la
sustancia blanca cerebral).
Las enzimas halladas en los peroxisomas son cerca
de 40. Según la enzima o el conjunto de enzimas
presentes en su interior, existen muchas clases de
peroxisomas, y cada tipo celular contiene una
determinada clase o una variedad particular. Entre las más comunes se encuentran la catalasa,
la D-aminoácido oxidasa y la urato oxidas. Los peroxisomas que contienen urato oxidasa
exhiben en su matriz un pequeño cuerpo cristalino integrado por múltiple cristalito.
Con excepción de la catalasa, que degrada al H2O2 en H2O y O2, las restantes enzimas
oxidan sustratos específicos, por ejemplo, ácido úrico, uratos, oxalacelatos, purinas (adenina,
guanina), aminoácidos, ácidos grasos es llevada a cabo por las enzimas acil CoA oxidasa, enoil
CoA hidratasa, 3-hidroxiacil CoA oxidasa y B-cetoasil CoA tiolasa. (1)
FUNCION DEL PEROXISOMA
La función principal de los peroxisomas se desarrolla en el metabolismo lipídico, principalmente
en el acortamiento de ácidos grasos de cadena larga, para que su oxidación pueda ser
completa en las mitocondrias, y también durante la oxidación del colesterol, necesario para
llevar a cabo la síntesis de ácidos biliares. Además, contiene enzimas que se encargan de
oxidar los aminoácidos, y otros sustratos, usando oxigeno molecular. El agua oxigenada es un
producto tóxico, el cual se degrada dentro del peroxisoma rápidamente, debido a la enzima
oxidativa que es utilizada como intermediaria en algunas sustancias.
Entre otras funciones de los peroxisomas, estos también se encargan de desencadenar
reacciones oxidativas. Esto no proporciona energía en forma de ATP, pero permite producir
calor, teniendo gran importancia fisiológica.
También intervienen en procesos de detoxificación. En las células hepáticas y renales los
peroxisomas detoxifican moléculas que ingresar en circulación. El etanol que bebemos es
oxidado por acción de la catalasa, casi en un 50%.
En las plantas, los peroxisomas se ocupan de la fotorrespiración, este es el proceso de
oxidación de productos residuales de la fijación de dióxido de carbono, llevado a cabo por los
peroxisomas. (12)
TIPOS DE PEROXISOMAS Y FUNCIÓN
Los peroxisomas suelen llevar a cabo numerosas y variadas funciones metabólicas,
normalmente en cooperación con otros orgánulos celulares. En las plantas y en los hongos la
β-oxidación se lleva a cabo exclusivamente en los peroxisomas, mientras que en las células
animales también se realiza en las mitocondrias. En las plantas, los peroxisomas
también oxidan productos residuales de la fijación de CO
2
. A este proceso se le
denomina fotorrespiración porque usa oxígeno y libera CO
2
. En las semillas, sin embargo, su
función es la de almacenar sustancias de reserva y durante la germinación transformarán los
ácidos grasos en azúcares. A estos peroxisomas se les llama glioxisomas, que también
aparecen en las células de los hongos filamentosos. Es interesante reseñar que cuando
comienza la fotosíntesis, tras la aparición de las primeras hojas, los glioxisomas se transforman
en peroxisomas de las hojas. En los tripanosomas, parásitos causantes de la malaria, existen
unos peroxisomas especializados en llevar a cabo glucolisis y se denominan glucosomas. (2)
BIOGÉNESIS
La biogénesis o formación de nuevos peroxisomas en una célula ha sido históricamente
controvertida. Imágenes tempranas de microscopía electrónica indicaban su formación a partir
del retículo endoplasmático. Algunas imágenes de microscopía electrónica muestran un
proceso continuado de estructuras que se van formando desde el retículo endoplasmático
como son lamelas, retículo preperoxisomal y peroxisoma maduro, lo cual demuestra que los
peroxisomas se pueden formas a partir del retículo endoplasmático.
Los peroxisomas, a pesar de que pueden formarse desde el retículo, tienen la capacidad de
dividirse mediante su crecimiento y estrangulamiento. Esto ocurre fundamentalmente durante la
división celular. El proceso es llevado a cabo por el citoesqueleto y por proteínas motoras,
ayudados por puntos de anclaje a ciertos lugares de la célula. (3)
HERENCIA PEROXISOMAS
La distribución de estos organelos, particularmente durante la división celular, requiere de su
movimiento a lo largo del citoesqueleto, el cual se efectúa por proteínas motoras. En levaduras,
cuando la yema se hace visible los peroxisomas se reúnen en la corteza de la célula madre y
son rápidamente transportados a la yema, esto ocurre a través de filamentos de actina y la
fuerza motriz se realiza por una miosina de tipo V, la mitad de los peroxisomas se transportan a
la célula hija y el resto permanecen fijos a la superficie de la célula madre. Las proteínas Inp1 e
Inp2 participan en la retención y movilidad de los peroxisomas, respectivamente. La Inp1 es
una proteína periférica de la membrana del peroxisoma que se une a la membrana plasmática
y permite la retención del organelo a la célula madre. La Inp2 es una proteína integral de la
membrana que funciona como un receptor de peroxinas que reclutan a la miosina. (4)
PROLIFERACIÓN
Los receptores activados por proliferadores de peroxisomas (PPARs) son una familia de
factores de transcripción nucleares que pertenecen a la super familia de receptores
esteroideos. Los PPARs controlan la expresión de genes de la síntesis y de la oxidación de
ácidos grasos, y están involucrados en el almacenamiento de ácidos grasos en diferentes
tejidos. Los PPARs se localizan en la mayoría de los tejidos, lo encontramos de manera más
abundante en el hígado y el músculo esquelético, se localiza también en el tejido adiposo. Los
ligandos naturales de los PPARs son los ácidos grasos poliinsaturados y algunos eicosanoides,
sin embargo, también los activan compuestos como los fibratos y las tiazolidinedionas (TZDs).
(5)
IMPORTACIÓN DE PROTEÍNAS AL PEROXISOMA
Debido a que los peroxisomas no contienen DNA, todas las proteínas de la membrana del
peroxisoma son codificadas en el núcleo, sintetizadas en ribosomas libres en el citoplasma y
transportadas al interior del peroxisoma totalmente plegadas y aún en forma oligomérica.
Existen al menos dos tipos de señal para dirigir a las proteínas al peroxisoma, las proteínas de
membrana de clase I y II; las primeras requieren de Pex19, que funciona como receptor para la
importación de estas proteínas. Las proteínas de clase II no se dirigen directamente al
peroxisoma, viajan al RE por una ruta desconocida y después se insertan en la membrana.
PEXOFOGIA
La degradación selectiva de peroxisomas ocurre vía un proceso relacionado con la autofagia
llamado pexofagia es un proceso celular conservado crítico para mantener la homeostasis
celular a través de la selección de proteínas citosólicas alteradas, organelos envejecidos y
citosol redundante, aún organismo patogénico también está involucrada en otras funciones
tales como el crecimiento y la diferenciación, la regulación metabólica y como una fuente
alternativa de energía luego de una deficiencia de alimentos.
Esta autofagia puede ser clasificada cualitativamente, basándose en el tipo de carga que está
siendo degradada; por ejemplo, la mitofagia media la degradación mitocondrial, mientras que la
ribofagia, la reticulofagia y la pexofagia son requeridas para la degradación de ribosomas,
retículo endoplasmático y peroxisomas respectivamente. (6)
¿QUÉ SON LAS ENFERMEDADES PEROXISOMALES?
Son enfermedades metabólicas hereditarias de muy baja incidencia, producidas por una
alteración en la formación y/o en una o varias funciones del peroxisoma.
¿QUÉ SÍNTOMAS PRODUCEN LAS ENFERMEDADES DE LA BIOGÉNESIS
PEROXISOMAL?
Presentan gran variedad de manifestaciones clínicas. Aquéllos que padecen Síndrome de
Zellweger son diagnosticados al nacimiento por su fenotipo peculiar (frente amplia y abombada,
anti oblicuidad palpebral y fontanela anterior amplia), severa hipotonía y convulsiones en las
primeras horas de vida. Presentan hepatomegalia, sordera, ceguera y un punteado óseo
característico en las rótulas. Es la forma más grave y pueden fallecer en el primer año de vida.
En los pacientes con adrenoleucodistrofia neonatal y enfermedad de Refsum infantil
predominan el déficit nutricional y los síntomas digestivos (diarrea, pérdida de peso...) además
de convulsiones y espasticidad. La ALDN presenta gravedad intermedia, mientras que la ERI
es la forma más leve de enfermedad. Los pacientes con CDPR tipo I, también presentan mayor
supervivencia, diagnosticándose al nacimiento por el acortamiento de las extremidades,
cataratas y dismorfia facial.
¿TIENEN TRATAMIENTO LAS ENFERMEDADES PEROXISOMALES?
No existe un tratamiento curativo, es principalmente sintomático o paliativo. Se ha utilizado el
ácido docosahexanoico (DHA) porque sus niveles están disminuidos en cerebro, retina y
plasma de pacientes con Síndrome de Zellweger y otras enfermedades peroxisomales. En el
caso de las enfermedades peroxisomales que cursan con acúmulo de ácido fitánico (como la
enfermedad de Refsum infantil) es de gran utilidad realizar una dieta baja en este ácido. Las
enfermedades de la biogénesis del peroxisoma conllevan graves consecuencias para quien las
padece. El diagnóstico precoz, tratamiento sintomático y buen control del estado nutricional
pueden ayudar a estos pacientes. (7)
ENFERMEDADES PEROXISOMALES
Las leucodistrofias, que pertenecen al grupo de las enfermedades peroxisomales, representan
enfermedades genéticas que se caracterizan por un mal funcionamiento de las enzimas del
peroxisoma.
El peroxisoma es una estructura especializada de la célula desprovista de genoma y encargada
de la desintoxicación de la célula, particularmente de la degradación de los ácidos grasos de
cadena muy larga.
El mal funcionamiento de los peroxisomas lleva a la acumulación de algunas moléculas en las
células. Dicha acumulación puede dar origen a la enfermedad.
En este grupo de enfermedades, encontramos:
• La adrenoleucodistrofia/adrenomieloneuropatía neonatal.
• La enfermedad de Refsum adulta.
• Las enfermedades del espectro Zellweger, también conocidas como enfermedades con
defecto de formación de los peroxisomas. (8)
SÍNDROME DE ZELLWEGER
El síndrome de Zellweger es una enfermedad rara, congénita que se caracteriza por una
disminución o ausencia de peroxisomas en las células del hígado, los riñones y el cerebro.
El síndrome de Zellweger es parte de la familia de los trastornos genéticos llamados
leucodistrofias que afectan al crecimiento de la vaina de mielina, el recubrimiento graso que
actúa como un aislante de las fibras nerviosas en el cerebro.
El síndrome de cerebro-hepato-renal de Zellweger se caracteriza por la combinación de:
• Un inicio prenatal de anomalías morfogenéticas incluyendo una apariencia facial
característica y anomalías de la migración neuronal.
• Hipotonía neonatal severa con arreflexia, convulsiones y nistagmo sin adquisición
psicomotriz.
• Trastornos neuro-sensoriales (cataratas, coriorretinitis, atrofia óptica, sordera
neurosensorial).
• Una talla pequeña con puntuación epifisiaria, criptorquidia en los niños, o hipertrofia del
clítoris en las niñas;
• Anormales quistes hepato-renales con fibrosis hepática y renal o cirrosis y la ausencia
de peroxisomas morfológicamente identificable.
• La muerte ocurre generalmente antes de los 6 meses. (9)
LA ADRENOLEUCODISTROFIA NEONATAL
La adrenoleucodistrofia neonatal (o NALD) es una enfermedad neurodegenerativa que
pertenece a la familia de las enfermedades peroxisomales. Es una variante del síndrome de
Zellweger. A pesar de su nombre, esta enfermedad es muy distinta de la adrenoleucodistrofia
ligada al cromosoma X.
Descripción
La adrenoleucodistrofia neonatal comienza con el nacimiento o en la primera infancia y afecta
tanto a niñas y niños. Su frecuencia varía entre 1 por cada 50 000 y 1 de cada 100 000
nacimientos.
Se caracteriza por convulsiones en el nacimiento, una encefalopatía difusa, deterioro de la
visión y la audición, neuropatía periférica, dimorfismo facial, problemas de crecimiento y un
desarrollo psicomotor retrasado seriamente. La regresión neurológica progresiva. La hipotonía
y la moderada hipertrofia severa del hígado también se describen.
En la mayoría de los casos, una insuficiencia suprarrenal severa: las glándulas adrenales se
ven muy atrofiadas y los niveles de la hormona ACTH en plasma son significativamente más
altos.
La mayoría de los niños mueren en la infancia.
Genética
La adrenoleucodistrofia neonatal es una enfermedad hereditaria, transmitida como un rasgo
autosómico recesivo. Así, para una pareja cuyos miembros son portadores de la mutación, el
riesgo de tener un niño (niña o niño) es de 25% en cada embarazo.
Los genes responsables de la enfermedad pertenecen a la familia de genes PEX (genes
implicados en la formación de peroxisomas y proteínas de transporte) y específicamente PEX5
PEX1.
Tratamientos
El tratamiento de la insuficiencia suprarrenal
El tratamiento se basa en la prescripción de hidrocortisona o fludrocortisona. El tratamiento oral
diario es esencial y nunca debe detenerse.
El tratamiento de los síntomas
Un enfoque multidisciplinario para mejorar la calidad de vida de los niños: la lucha contra el
dolor, rigidez, espasticidad, el tratamiento de las complicaciones ortopédicas, alimentación por
sonda para asegurar la ingesta nutricional adecuada. (10)
LA ENFERMEDAD DE REFSUM INFANTIL
La enfermedad de Refsum infantil es una enfermedad degenerativa que pertenece al tipo de
leucodistrofia peroxisomal.
Es un trastorno neurodegenerativo de peroxisomas. Se asemeja al síndrome de Zellweger,
pero es distinta de la enfermedad de Refsum de adultos. Se manifiesta por la retinitis
pigmentosa y neuropatía periférica. La esperanza de vida puede llegar a los 20 años. Esta es
una enfermedad extremadamente rara que afecta a 1 de cada 20 millones de personas.
Clínica
Los signos clínicos aparecen al
nacer, frecuentemente con retinitis
pigmentosa que a menudo conduce a
la ceguera y pérdida de audición
severa. Otros síntomas, tales como
la ataxia cerebelosa, nistagmo
(movimientos involuntarios
espasmódicos del ojo), hipotonía,
retraso del crecimiento, retraso
mental, dimorfismo facial,
osteoporosis, un agrandamiento del
hígado y puede producir
hipocolesterolemia. La formación
anormal de los peroxisomas y su
disfunción da lugar a
concentraciones plasmáticas
elevadas de ácido fitánico, ácido
pristánico.
Genética
Los genes responsables de la forma infantil de la enfermedad de Refsum son la familia del gen
PEX: PEX1, PEX2 PEX26 que contribuyen a la formación y mantenimiento de los peroxisomas.
Dieta
Una dieta sin ácido fitánico, es decir, nada de lácteos, carne de res, cordero o la grasa de
pescado, reduce la tasa de ácido fitánico. Una dieta de ácidos grasos poliinsaturados y ácidos
oleico y erúcico podría ser beneficiosa.
La plasmaféresis
La plasmaféresis (filtración plasmática diseñada para eliminar sustancias tóxicas del plasma) a
veces puede ser indicada. (11)
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