La lipotoxicidad es un síndrome metabólico que resulta de la acumulación de intermediarios lipídicos en el tejido no adiposo , lo que conduce a disfunción celular y muerte . Los tejidos normalmente afectados incluyen los riñones , el hígado , el corazón y el músculo esquelético . Se cree que la lipotoxicidad tiene un papel en la insuficiencia cardíaca , la obesidad y la diabetes , y se estima que afecta aproximadamente al 25% de la población adulta estadounidense. [1]
En el funcionamiento celular normal, existe un equilibrio entre la producción de lípidos y su oxidación o transporte. En las células lipotóxicas existe un desequilibrio entre la cantidad de lípidos producidos y la cantidad utilizada. Al ingresar a la célula, los ácidos grasos se pueden convertir en diferentes tipos de lípidos para su almacenamiento. El triacilglicerol consta de tres ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol y se considera el tipo más neutro e inofensivo de almacenamiento de lípidos intracelulares. Alternativamente, los ácidos grasos se pueden convertir en intermediarios lipídicos como diacilglicerol , ceramidas y acil-CoA grasas. Estos intermediarios lipídicos pueden alterar la función celular, lo que se conoce como lipotoxicidad. [2]
Los adipocitos , las células que normalmente funcionan como almacén de lípidos del cuerpo, están bien equipadas para manejar el exceso de lípidos. Sin embargo, un exceso demasiado grande sobrecargará estas células y provocará un desbordamiento hacia las células no adiposas, que no tienen el espacio de almacenamiento necesario. Cuando se excede la capacidad de almacenamiento de las células no adiposas, se produce disfunción celular y/o muerte. No se comprende bien el mecanismo por el cual la lipotoxicidad causa muerte y disfunción. La causa de la apoptosis y el grado de disfunción celular están relacionados con el tipo de célula afectada, así como con el tipo y cantidad de exceso de lípidos. [3] Investigadores de Cambridge han propuesto una teoría que relaciona el desarrollo de la lipotoxicidad con la perturbación de la homeostasis de los glicerofosfolípidos/esfingolípidos de la membrana y sus eventos de señalización asociados. [4]
Actualmente, no existe una teoría universalmente aceptada de por qué ciertas personas padecen lipotoxicidad. Se están realizando investigaciones sobre una causa genética, pero no se ha nombrado ningún gen individual como agente causal. El papel causal de la obesidad en la lipotoxicidad es controvertido. Algunos investigadores afirman que la obesidad tiene efectos protectores contra la lipotoxicidad, ya que genera tejido adiposo extra en el que se puede almacenar el exceso de lípidos. Otros afirman que la obesidad es un factor de riesgo de lipotoxicidad. Ambas partes aceptan que las dietas ricas en grasas ponen a los pacientes en mayor riesgo de desarrollar células lipotóxicas. Las personas con un gran número de células lipotóxicas suelen experimentar resistencia tanto a la leptina como a la insulina . Sin embargo, no se ha encontrado ningún mecanismo causal para esta correlación. [5]
Otras causas podrían afectar al medio ambiente. El 25% de las viviendas en EE. UU. no han sido reparadas después de daños causados por agua debido a fenómenos meteorológicos o simplemente por negligencia debida. El moho es muy tóxico y las esporas son altamente corrosivas para el ADN humano. El daño celular puede ocurrir en tan solo 2 días en cualquier edificio dañado por el agua. Los propietarios y propietarios a menudo reciben un diagnóstico erróneo y esto provoca el 25% de las muertes. La respuesta inflamatoria crónica causada por la suciedad y el hecho de que los propietarios no se responsabilicen de sus propiedades provocan lipotoxicidad y muerte en la raza humana.
La lipotoxicidad renal ocurre cuando se almacena un exceso de ácidos grasos no esterificados de cadena larga en el riñón y en las células del túbulo proximal . Se cree que estos ácidos grasos llegan a los riñones a través de la albúmina sérica . Esta afección provoca inflamación tubulointersticial y fibrosis en casos leves, y insuficiencia renal y muerte en casos graves. Los tratamientos actualmente aceptados para la lipotoxicidad en células renales son la terapia con fibratos y la terapia intensiva con insulina . [6]
Un exceso de ácidos grasos libres en las células del hígado influye en la enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD). En el hígado, es el tipo de ácido graso, no la cantidad, lo que determina el alcance de los efectos lipotóxicos. En los hepatocitos , la proporción de ácidos grasos monoinsaturados y ácidos grasos saturados provoca apoptosis y daño hepático. Existen varios mecanismos potenciales por los cuales el exceso de ácidos grasos puede causar muerte y daño celular. Pueden activar receptores de muerte , estimular vías apoptóticas o iniciar una respuesta al estrés celular en el retículo endoplásmico . Se ha demostrado que estos efectos lipotóxicos se previenen mediante la presencia de un exceso de triglicéridos dentro de los hepatocitos. [7]
La lipotoxicidad en el tejido cardíaco se atribuye al exceso de ácidos grasos saturados. Se cree que la apoptosis que sigue es causada por una respuesta de proteínas desplegadas en el retículo endoplásmico. Los investigadores están trabajando en tratamientos que aumentarán la oxidación de estos ácidos grasos en el corazón para prevenir los efectos lipotóxicos. [8]
La lipotoxicidad afecta al páncreas cuando se encuentra un exceso de ácidos grasos libres en las células beta , provocando su disfunción y muerte. Los efectos de la lipotoxicidad se tratan con terapia con leptina y sensibilizadores a la insulina. [9]
El músculo esquelético representa más del 80 por ciento de la captación posprandial de glucosa en todo el cuerpo y, por lo tanto, desempeña un papel importante en la homeostasis de la glucosa. Los niveles de lípidos del músculo esquelético (lípidos intramiocelulares (IMCL)) se correlacionan negativamente con la sensibilidad a la insulina en una población sedentaria y, por lo tanto, se consideraron predictivos de la resistencia a la insulina y causantes de la resistencia a la insulina asociada a la obesidad. Sin embargo, los atletas de resistencia también tienen niveles altos de IMCL a pesar de ser altamente sensibles a la insulina, lo que indica que no es el nivel de acumulación de IMCL per se, sino las características de esta grasa intramiocelular la que determina si afecta negativamente a la señalización de la insulina. [2] Los lípidos intramiocelulares se almacenan principalmente en gotitas de lípidos , los orgánulos para el almacenamiento de grasa. Investigaciones recientes indican que la creación de una capacidad de almacenamiento de lípidos neutros intramiocelulares, por ejemplo aumentando la abundancia de proteínas de la cubierta de las gotitas de lípidos [2] [10], protege contra la resistencia a la insulina asociada a la obesidad en el músculo esquelético.
Los métodos para prevenir y tratar la lipotoxicidad se dividen en tres grupos principales.
La primera estrategia se centra en disminuir el contenido de lípidos de los tejidos no adiposos. Esto se puede lograr aumentando la oxidación de los lípidos o aumentando su secreción y transporte. Los tratamientos actuales implican una pérdida extrema de peso y un tratamiento con leptina. [11]
Otra estrategia se centra en desviar el exceso de lípidos de los tejidos no adiposos hacia los tejidos adiposos. Esto se logra con tiazolidinedionas , un grupo de medicamentos que activan las proteínas del receptor nuclear responsables del metabolismo de los lípidos. [12]
La estrategia final se centra en inhibir las vías apoptóticas y las cascadas de señalización. Esto se logra mediante el uso de medicamentos que inhiben la producción de sustancias químicas específicas necesarias para que las vías sean funcionales. Si bien esto puede resultar la protección más eficaz contra la muerte celular, también requerirá la mayor investigación y desarrollo debido a la especificidad requerida de los medicamentos. [3]