El β-sitosterol ( beta-sitosterol ) es uno de varios fitoesteroles (esteroles vegetales) con estructuras químicas similares a la del colesterol . Es un polvo ceroso de color blanco con un olor característico y es uno de los componentes del aditivo alimentario E499 . Los fitoesteroles son hidrófobos y solubles en alcoholes.
El β-sitosterol está ampliamente distribuido en el reino vegetal . Se encuentra en aceites vegetales , nueces , aguacates y alimentos preparados derivados como aderezos para ensaladas . [2] Olavius algarvensis , una especie de anélido marino, incorpora predominantemente sitosterol en sus membranas celulares en lugar de colesterol, aunque el colesterol también está presente en dichas membranas. [3]
El β-sitosterol se está estudiando por su potencial para reducir la hiperplasia prostática benigna (HPB) [4] [5] y los niveles de colesterol en sangre . [6]
Si bien los esteroles vegetales suelen ser beneficiosos, existe un raro trastorno genético autosómico recesivo, la fitosterolemia, que provoca una absorción excesiva de fitoesteroles. [7]
Al ser un esteroide, el β-sitosterol es un precursor del esteroide anabólico Boldenona . El undecilenato de Boldenona se usa comúnmente en medicina veterinaria para inducir el crecimiento del ganado, pero también es uno de los esteroides anabólicos de los que más se abusa en los deportes. Esto llevó a sospechar que algunos atletas que dieron positivo en undecilenato de Boldenona en realidad no abusaban de la hormona en sí, sino que consumían alimentos ricos en β-sitosterol. [8] [9] [10]
El uso de sitosterol como intermediario químico estuvo limitado durante muchos años debido a la falta de un punto de ataque químico en la cadena lateral que permitiera su eliminación. Grandes esfuerzos por parte de muchos laboratorios finalmente llevaron al descubrimiento de un microbio pseudomonas que efectuó esa transformación de manera eficiente. La fermentación digiere toda la cadena lateral alifática en el carbono 17 para producir una mezcla de productos 17-ceto que incluyen dehidroepiandrosterona . [11]
No se ha logrado la síntesis total de β-sitosterol. Sin embargo, se ha sintetizado β-sitosterol a partir de estigmasterol 1 , lo que implica una hidrogenación específica de la cadena lateral de estigmasterol.
El primer paso en la síntesis forma tosilato de estigmasterol 2 a partir de estigmasterol 1 (95 % de pureza) usando p-TsCl, DMAP y piridina (90 % de rendimiento). Luego, el tosilato 2 se somete a solvólisis mientras se trata con piridina y MeOH anhidro para dar una proporción de 5:1 de i-estigmasterol metil éter 3 (74 % de rendimiento) a estigmasterol metil éter 4 , que posteriormente se elimina mediante cromatografía. El paso de hidrogenación de una síntesis propuesta previamente involucró el catalizador Pd/C y el disolvente acetato de etilo. Sin embargo, debido a la isomerización durante la hidrólisis, se probaron otros catalizadores, como el PtO 2 , y disolventes, como el etanol. Hubo pocos cambios con el uso de un catalizador diferente. Sin embargo, el etanol impidió la isomerización y la formación de la impureza no identificada para dar el compuesto 5 . El último paso de la síntesis es la desprotección del doble enlace del anillo β de 5 con p-TsOH, dioxano acuoso y calor (80 °C) para producir β-sitosterol 6 . El rendimiento acumulado de los dos últimos pasos fue del 55% y el rendimiento total de la síntesis fue del 37%. [12]
La regulación de la biosíntesis tanto de esteroles como de algunos lípidos específicos se produce durante la biogénesis de la membrana. [13] A través de patrones de marcaje con 13C, se ha determinado que tanto la vía del mevalonato como la de la desoxixilulosa están involucradas en la formación de β-sitosterol. [14] El mecanismo preciso de formación de β-sitosterol varía según el organismo, pero generalmente se encuentra que proviene del cicloartenol . [15]
La biosíntesis de cicloartenol comienza cuando una molécula de difosfato de isopentenilo (IPP) y dos moléculas de difosfato de dimetilalilo (DMAPP) forman difosfato de farnesilo (FPP). Luego se unen dos moléculas de FPP, cola con cola, para producir escualeno , un triterpeno . El escualeno, a través de una reacción de ciclación con 2,3-oxidoscualeno 6 como intermedio, forma cicloartenol.
El doble enlace del cicloartenol (compuesto 7 en el diagrama) es metilado por SAM para dar un carbocatión que sufre un cambio de hidruro y pierde un protón para producir un compuesto con una cadena lateral de metileno. Ambos pasos están catalizados por la esterol C-24 metiltransferasa (Paso E1 en el diagrama). Luego, el compuesto 8 es catalizado por la esterol C-4 desmetilasa (E2) y pierde un grupo metilo para producir cicloeucalenol. Posteriormente, el anillo de ciclopropano se abre con cicloeucalenol cicloisomerasa (E3) para formar 10 . El compuesto 10 pierde un grupo metilo y sufre una isomerización alílica para formar gramisterol 11 . Este paso está catalizado por la esterol C-14 desmetilasa (E4), la esterol Δ14-reductasa (E5) y la esterol Δ8-Δ7-isomerasa (E6). El último grupo metilo se elimina mediante la esterol desmetilasa (E7) para formar episterol 12 . SAM metila el episterol 12 para producir un segundo carbocatión, que pierde un protón para producir 13 . Este paso está catalizado por la 24-metilensterol C-metiltransferasa (E8). El compuesto 13 ahora sufre reducción por NADPH y modificaciones en el anillo β para formar β-sitosterol. Se describe una vía alternativa para la síntesis de fitosterol en algunos animales, una enzima clave responsable es la esterolmetiltransferasa (SMT). [3]