Regulación Térmica y Fisiología Celular: Adaptación Homeoviscosa y Coeficiente Q10

Adaptación Homeoviscosa de las Membranas Celulares

Los lípidos tienen un amplio rango de variación en su viscosidad a una temperatura dada, según sea su especie. Dada la importante contribución lipídica a la composición de las membranas celulares, se puede comprender su influencia sobre la viscosidad de estas, la cual es fundamental para su adecuado funcionamiento. De modo que, si la viscosidad de la membrana es inadecuada, podría producirse un mal funcionamiento en fenómenos tan críticos como la transmisión nerviosa.

Sabemos por experiencia que las grasas saturadas (como la grasa de cerdo) son generalmente sólidas a temperatura ambiente, mientras que las insaturadas (aceites) son líquidas. Esto es así porque los ácidos grasos saturados y de cadena larga forman moléculas de grasa más empaquetadas y, por ello, más viscosas. Por su parte, los ácidos grasos insaturados y de cadena corta producen moléculas de grasa menos empaquetadas y más fluidas, tanto más cuanto mayor sea el número de dobles enlaces. Esto se debe a que la presencia de los dobles enlaces genera un cierto ángulo en la estructura del ácido graso que produce un menor empaquetamiento.

Mecanismo de Adaptación a la Temperatura

Supongamos un animal adaptado a 20 °C de temperatura corporal. Al descender rápidamente la temperatura hasta 5 °C, aumentaría la viscosidad de sus membranas celulares de modo peligroso. Sin embargo, el mismo animal adaptado a 5 °C tiene, a 5 °C, un grado similar de viscosidad en sus membranas que el animal adaptado a 20 °C tiene a 20 °C.

Esto es posible gracias a la adaptación homeoviscosa de la membrana celular: una modificación de la composición lipídica de la membrana, incrementándose el grado de insaturación de los lípidos de la membrana en respuesta a un factor ambiental, en este caso el descenso de la temperatura corporal. Este fenómeno ocurre porque el descenso de la temperatura incrementa la actividad de la enzima desaturasa, capaz de producir dobles enlaces; es decir, insatura los ácidos grasos haciéndolos menos viscosos. El incremento de la concentración de la desaturasa es agudo inicialmente, incrementándose notablemente en los primeros días para luego descender en los siguientes, aunque manteniéndose por encima del nivel basal.

El Coeficiente Q10 en Fisiología

La velocidad de las reacciones químicas, en especial las catalizadas enzimáticamente, depende de la temperatura. En consecuencia, ocurre lo mismo con el metabolismo y los procesos funcionales de los animales. Las reacciones químicas y los procesos funcionales de los animales suelen tener un Q10 de un valor comprendido entre 2 y 3.

Definición y Aplicación del Q10

El Q10 es el factor de incremento de la constante de velocidad de una determinada reacción química o proceso fisiológico cuando la temperatura ambiental se incrementa en 10 °C. Esta expresión se puede generalizar para cualquier incremento de temperatura bajo la forma: [Fórmula 1] o, alternativamente: [Fórmula 2].

Por lo tanto, si el Q10 se mantuviera a lo largo de todo el rango de temperaturas, tendríamos un incremento exponencial de la referida constante K: [Fórmula 3]. En los organismos, este incremento exponencial supondría un fenómeno antihomeostático con consecuencias deletéreas. Por eso, el Q10 no se mantiene estable a lo largo del rango de temperaturas corporales posibles, sino que disminuye con el incremento de la temperatura.