La dipalmitoilfosfatidilcolina ( DPPC ) es un fosfolípido (y una lecitina ) que consta de dos grupos de ácido palmítico C 16 unidos a un grupo de cabeza de fosfatidilcolina .
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.018.322 |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 40 H 80 N O 8 P | |
Masa molar | 734.053 g · mol −1 |
Tensión superficial: | |
4,6 ± 0,5 x 10 −10 millones [1] | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Es el componente principal de los tensioactivos pulmonares, lo que reduce el trabajo respiratorio y previene el colapso alveolar durante la respiración. También juega un papel importante en el estudio de los liposomas y las bicapas humanas. [2] [3]
Surfactante pulmonar
El surfactante pulmonar (LS) es un material tensioactivo producido por la mayoría de los animales que respiran aire con el fin de reducir la tensión superficial de la capa de agua donde se produce el intercambio de gases en los pulmones, dado que los movimientos debidos a la inhalación y exhalación pueden causar daño. si no hay suficiente energía para mantener la integridad estructural alveolar.
La monocapa formada por el LS en la interfase está compuesta principalmente por fosfolípidos (80%), además de proteínas (12%) y lípidos neutros (8%). Entre los fosfolípidos, el más prevalente es la fosfatidilcolina (PC o lecitina) (70 a 85%), que a su vez es la base de un conjunto de diacilfofatidilcolinas similares, de las cuales el 50% es dipalmitoilfosfatidilcolina o DPPC. [4]
Aunque el propio DPPC ya tiene la capacidad de reducir la tensión superficial del líquido alveolar, las proteínas y otros lípidos del tensioactivo facilitan aún más la adsorción de oxígeno en la interfaz aire-líquido.
DPPC es una variante de fosfatidilcolina. Su estructura incluye tanto una "cabeza" hidrófila como "colas" hidrófobas, y es esta disposición la que le permite reducir la tensión superficial de la capa de agua. El radical colina constituye la cabeza hidrófila polar; se orienta hacia el líquido alveolar y se extiende hacia él. Las cadenas de ácido palmítico (C 16 ) forman las colas hidrófobas apolares; estos están orientados hacia el lado exterior.
Biosíntesis
La síntesis de los fosfolípidos contenidos en el surfactante pulmonar tiene lugar en el retículo endoplásmico de los neumocitos tipo II. El tensioactivo pulmonar tiene componentes proteicos y lipídicos. Más específicamente, se ha encontrado que la fosfatidilcolina (PC) es el fosfolípido más abundante (70% -85%), y que PC está presente principalmente como dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC).
La síntesis de novo de fosfatidilcolina en el pulmón surge principalmente de la citidina difosfato-colina (CDP-colina). La transformación de CDP-colina en fosfatidilcolina se efectúa mediante colina fosfato citidiltransferasa. En determinadas condiciones, las enzimas colina quinasa, glicerol-3-fosfato aciltransferasa y fosfatidato fosfatasa pueden desempeñar funciones reguladoras.
Del total de DPPC en el surfactante pulmonar, el 45% proviene de la biosíntesis de novo . El resto está formado por mecanismos de transacilación que intercambian grupos palmitoílo por las cadenas de acilo insaturadas de otras diacilfosfatidilcolinas relacionadas. [5] La eliminación de las cadenas de acilo de estos compuestos relacionados produce lisofosfatidilcolina; La reacilación con palmitoil-CoA se facilita entonces mediante lisofosfatidilcolina aciltransferasa para formar DPPC.
Caracteristicas
Temperatura
Este fosfolípido se encuentra en una fase sólida / gel a 37 ° C (a la temperatura efectiva del cuerpo humano). Su punto de fusión ronda los 41,3 ° C. Por lo tanto, cuando la temperatura es superior a 41 ° C, el DPPC ya no se encuentra en una fase de gel sino en una líquida. [6]
Al entrar en contacto con superficies de sílice, se ha demostrado que las bicapas de DPPC tienen diferentes propiedades dependiendo de la temperatura.
El grosor de la capa permanece igual a 25 ° C y a 39 ° C. Sin embargo, cuando la temperatura aumenta aún más a 55 ° C, la estructura de la bicapa de DPPC cambia significativamente, lo que provoca una disminución en el espesor de la capa. La razón de este rasgo es que, de hecho, a 55 ° C, el DPPC se encuentra en un estado líquido desordenado, mientras que a una temperatura más baja se encuentra en un estado de gel más ordenado.
La temperatura también afecta la rugosidad de la capa, que comienza a cambiar ligeramente cuando la temperatura se baja a 25 ° C.
Finalmente, la capacidad de carga de la bicapa es mayor cuando la temperatura supera la temperatura de transición de fase (debido a su mayor fluidez). Cuando esta molécula se encuentra en estado líquido, donde la fluidez es mucho mayor, se piensa que la bicapa también desarrolla una capacidad de autocuración. [7]
Comportamiento anfipático
DPPC es un lípido anfipático . Esta característica se debe a su cabeza hidrófila, compuesta por el grupo fosfatidilcolina polar, y sus colas hidrófobas, formadas por dos cadenas no polares de ácido palmítico (C 16 ). Este rasgo permite que DPPC forme de manera fácil y espontánea micelas, monocapas, bicapas y liposomas cuando está en contacto con un solvente polar.
Surfactante
El DPPC es el principal fosfolípido del surfactante pulmonar, y es tensioactivo debido a su comportamiento anfipático y su capacidad de adsorción . [8] Sin embargo, la adsorción no es óptima a la temperatura del cuerpo humano para DPPC solo, porque a 37 ° C se encuentra en una fase de gel. La presencia de algunos fosfolípidos insaturados (como dioleoilfosfatidilcolina [DOPC] o fosfatidilglicerol ) y colesterol aumenta la fluidez del surfactante, por lo que puede adsorber oxígeno de manera más eficiente. [9] Cuando esta mezcla entra en contacto con el agua, por ejemplo, se acumula en la interfaz agua-aire y forma una fina película superficial de tensioactivo. Las cabezas polares de las moléculas que componen el tensioactivo son atraídas por las moléculas polares del líquido (en este caso, moléculas de H 2 O), provocando una disminución significativa de la tensión superficial del agua.
Usos actuales
Usos de investigación
El DPPC se usa generalmente con fines de investigación, como la creación de liposomas y bicapas que están involucrados en estudios más grandes. La técnica de Langmuir-Blodgett permite la síntesis de bicapas de DPPC liposomales. Actualmente, estos liposomas se utilizan en el estudio de las propiedades de esta fosfatidilcolina y de su uso como mecanismo de liberación de fármacos en el cuerpo humano.
Además, debido a que la dinámica de fusión de vesículas es diferente para los lípidos en la fase de gel frente a la fase fluida, permite a los científicos usar DPPC junto con DOPC en Microscopía de Fuerza Atómica y Espectroscopía de Fuerza Atómica. [10] [11]
Usos farmacéuticos
La dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) se usa habitualmente para formular algunos medicamentos que se usan para el tratamiento del síndrome de dificultad respiratoria (SDR) en recién nacidos. Los tensioactivos sintéticos actuales son combinaciones de DPPC junto con otros fosfolípidos, [12] lípidos neutros y lipoproteínas .
El tratamiento de bebés prematuros con SDR con surfactantes se desarrolló inicialmente en la década de 1960, y estudios recientes han demostrado una mejora en los resultados clínicos. [13] El primer tratamiento que se les dio a algunos recién nacidos con SDR fueron los fosfolípidos tensioactivos, específicamente DPPC, mediante un aerosol (Robillard, 1964). [Se necesita cita completa ] Sin embargo, este tratamiento resultó ineficaz porque la administración de DPPC sola no proporcionó ningún efecto beneficioso. Posteriormente, se realizaron diversos estudios para intentar encontrar fármacos más efectivos para el tratamiento de esta enfermedad.
Los tensioactivos pulmonares se pueden clasificar en tres tipos: [14]
La primera generación de tensioactivos sintéticos sin proteínas contenía solo DPPC. El más conocido es el palmitato de colfosceril . [14]
La segunda generación de tensioactivos era de origen natural (animal) y se obtenía de los pulmones de bovinos o cerdos. Los tensioactivos extraídos de pulmones bovinos fueron Infasurf y Alvofact , los extractos de pulmón porcino incluyeron Curosurf y los elaborados a partir de extractos de pulmón bovino modificados incluyeron Survanta o Beraksurf ( Beractant ). A diferencia de los recién nacidos con SDR a los que se les administraron medicamentos de primera generación, los que fueron tratados con estos surfactantes de segunda generación requirieron menos oxígeno y soporte ventilatorio dentro de las 72 horas posteriores a la administración del medicamento.
La tercera generación de tensioactivos incorpora péptidos sintéticos o proteínas recombinantes. Estos utilizan una mezcla de diferentes componentes. El DPPC es el agente que se utiliza para disminuir la tensión superficial y el resto de los componentes ayudan a aumentar la adsorción de oxígeno. Los más conocidos son Venicute y Surfaxin. [14] Estos medicamentos aún están en desarrollo, por lo que aún no hay evidencia de si poseen ventajas en comparación con los preparados de segunda generación.
El DPPC también se usa para formar liposomas que se usan como componentes de sistemas de administración de fármacos . [15]
El trastorno por disfunción del surfactante es una enfermedad que afecta a los niños recién nacidos cuyo surfactante pulmonar es insuficiente para una respiración adecuada, lo que resulta en el síndrome de dificultad respiratoria (SDR). [dieciséis]
A pesar de que el DPPC es uno de los componentes principales del surfactante pulmonar, la mayoría de los errores genéticos que están relacionados con el trastorno de disfunción del surfactante no están relacionados con el DPPC. Más bien, las principales causas de esta enfermedad son las diferencias en la producción de las proteínas B y C del surfactante debido a anomalías genéticas.
Sin embargo, existe una condición genética relacionada con la DPPC que causa una deficiencia en la producción de la proteína ABCA1 . Esta proteína es crucial en el transporte de fosfolípidos - y por lo tanto DPPC - a los cuerpos lamelares de las células alveolares, donde DPPC interactúa con proteínas surfactantes para formar surfactante pulmonar. [17]
Los estudios actuales no pueden encontrar una correlación entre el porcentaje de DPPC en el surfactante pulmonar y la edad de gestación, aunque se ha encontrado una relación probada entre el porcentaje de DPPC y POPC (palmitoil-oleoilfosfatidilcolina) en bebés con síndrome de dificultad respiratoria en comparación con bebés sin esta condición. Estas conexiones sugieren que una composición particular de tensioactivo conducirá al síndrome de dificultad respiratoria, independientemente de la edad gestacional.
La correlación entre el porcentaje de DPPC y el síndrome de dificultad respiratoria es la razón por la que se utiliza DPPC para fabricar medicamentos para tratar a los recién nacidos con la enfermedad. [18]
Además, se ha demostrado que la DPPC está relacionada con la infección de células polarizadas por un tipo específico de adenovirus humano (HAdV-C2). Algunos estudios han indicado que la DPPC disaturada aumenta la infección de las células A59 con HAdV-C2 (posiblemente al permitir la entrada del virus a través del lado apical de las células polarizadas). [19]
Referencias
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