Peroxisomas: Estructura, Funciones y Enfermedades Asociadas

Descubrimiento e Introducción

En 1954, Rhodin descubrió en el túbulo contorneado proximal del riñón de ratón unos orgánulos de pequeñas dimensiones a los que denominó "Microcuerpos". En 1962, Novikoff descubrió los microperoxisomas. Los peroxisomas son orgánulos autorreplicables, limitados por una membrana, presentes en todas las células eucariotas. Con un contenido enzimático, son previos a las mitocondrias y participan en:

• Control de la homeostasis de los lípidos por ß-oxidación.
• Conversión del colesterol en sales biliares (solo en el hígado).
• Biosíntesis de plasmalógeno (o ésteres fosfolípidos).
• Respiración celular.

En los vegetales, los peroxisomas de las semillas son responsables de la conversión de los ácidos grasos en glúcidos por mediación del ácido glioxílico.

Morfología y Composición

El número de peroxisomas varía en función del tipo celular, siendo muy abundantes en hígado y riñón. En el hígado intervienen en el metabolismo del colesterol o en la gluconeogénesis. Son orgánulos ovoides cuyo diámetro oscila entre 0,15 y 1,7 µ. Están limitados por la membrana peroxisómica y contienen una matriz homogénea, un nucleoide y una placa marginal. La membrana peroxisómica presenta una estructura tripartita. La matriz es moderadamente densa a los electrones. La placa marginal es plana, lineal, con un grosor de 8,5 nm y se caracteriza por su homogeneidad y por su densidad. Está separada de la membrana del peroxisoma. Los peroxisomas se disponen en forma de red. Se observan unos canalículos muy finos que los asocian entre sí. Los canalículos y los peroxisomas tienen las mismas funciones. En la especie humana, los peroxisomas tienen una matriz homogénea y raramente presentan placa marginal. La membrana de los peroxisomas está formada por un 30% de lípidos y un 70% de proteínas. Contiene transportadores de electrones, citocromo P-450, citocromo b, enzimas que intervienen en el metabolismo de los lípidos, oxidorreductasas y peroxinas.

Biogénesis

Los peroxisomas se forman a partir de peroxisomas ya preexistentes. Los genes PEX son los responsables del ensamblaje y del mantenimiento de los peroxisomas. Codifican todas las proteínas de la matriz y de la membrana de estos. Los genes PEX están controlados por los proliferadores peroxisómicos. Las peroxinas actúan como lanzadera entre el citosol y la membrana peroxisómica; en el citosol, forman complejos con las proteínas portadoras de las señales PTS1 o PTS2. La biogénesis peroxisómica se acompaña de proliferación celular.

Función

Catabolismo:

• Degradación de las purinas.
• Participación en la ß-oxidación de los ácidos grasos.
• Degradación de los alcoholes.
• Degradación de los derivados del colesterol.

Anabolismo:

• Biosíntesis de ésteres lipídicos (plasmalógenos).
• Neoglucogénesis.
• Minicadena respiratoria.

Biopatología: Enfermedades Peroxisómicas

En la especie humana se han descrito 17 enfermedades genéticas peroxisómicas, 15 de las cuales se caracterizan por afectar al sistema nervioso. Estas enfermedades genéticas son enfermedades letales recesivas y se deben a la mutación de uno o varios genes codificantes de las enzimas peroxisómicas. Son enfermedades infantiles y generalmente resultan letales durante los primeros diez años de vida. Afectan a menos de un recién nacido por cada 50.000.

Enfermedades del Grupo A

Son consecuencia de la ausencia de numerosas enzimas peroxisómicas.

• Síndrome de Zellweger: Este síndrome está dominado por las manifestaciones siguientes: dismorfia craneofacial, cataratas bilaterales, retinopatías, afección hepática, pequeños quistes renales y una severa displasia cerebral con hipomielinización.
• Adrenoleucodistrofia neonatal: Enfermedad genética ligada al cromosoma X. La causa es un déficit de acil-CoA oxidasa. En su forma más severa produce una afección del SNC. La insuficiencia suprarrenal puede ser la única manifestación clínica. Esta enfermedad se caracteriza también por una acumulación de ácidos grasos de cadena muy larga, provocada por la ausencia de ß-oxidación en los peroxisomas.
• Enfermedad de Refsum.
• Acidemia hiperpipecólica.

Enfermedades del Grupo B

Solo está representada por la condrodisplasia rizomélica puntiforme. Esta enfermedad se caracteriza por un problema en el crecimiento de tipo rizomélico (retraso en el crecimiento de las regiones proximales de las extremidades), cataratas, calcificaciones e ictiosis (formación de escamas en la piel).

Enfermedades del Grupo C

Incluye la adrenoleucodistrofia y las enfermedades producidas por el déficit de una sola enzima peroxisómica.

• Adrenoleucodistrofia: Enfermedad genética ligada al cromosoma X que se caracteriza bioquímicamente por una acumulación de ácidos grasos de cadena muy larga en la sustancia blanca del sistema nervioso, las glándulas suprarrenales, los fibroblastos y el plasma sanguíneo. Esta afección está ligada a la ausencia de VLCFA-CoA. Es la más frecuente de las enfermedades peroxisómicas, ya que afecta a 1 de cada 15.000 varones. Presenta síntomas neurológicos procedentes de una desmielinización de las neuronas cerebrales y afectación de los nervios periféricos y de la médula espinal.
• Enfermedad de Refsum: Está producida por un déficit de dihidroxiacetona fosfato aciltransferasa y se caracteriza por generar problemas en el SNC y periférico.
• Hiperoxaluria: Se debe a la mutación de un gen de la AGT peroxisómica (alanita glioxilato aminotransferasa). Esta deficiencia permite que el glioxilato sea oxidado en oxalato. El oxalato de calcio, muy insoluble, es secretado por los riñones y provoca litiasis renal o nefrocalcinosis.