Sfingolipidi: ceramidi, cerebrosidi, catabolismo
Gli sfingolipidi sono tra i principali costituenti delle membrane plasmatiche dei mammiferi e sono particolarmente abbondanti nella sostanza bianca del sistema nervoso centrale. Gli sfingolipidi (tra cui ceramide, sfingomielina, lattosilceramide, glicosilcerebroside, ganglioside), furono scoperti dal chimico-fisico Johann Thudichum circa un centinaio di anni fa e si presentavano enigmatici per la loro funzione biologica.
Pertanto il loro nome deriva dal greco Σφιγξ come la Sfinge che proponeva enigmi di cui hanno preso il nome. Nelle membrane cellulari umane sono stati identificati almeno 60 tipi diversi di sfingolipidi, classe di lipidi complessi contenenti la sfingosina un amminoalcol insaturo il cui nome I.U.P.A.C. è trans-D-eritro-2-ammino-4-ottadecen-1,3-diolo. La sfingosina è costituita da tre parti: una catena di tre atomi di carbonio contenente due gruppi alcolici e un gruppo amminico legati a una lunga catena idrocarburica.
Principali sfingolipidi
Sfingosina
La sfingosina è un aminoalcol a 18 atomi di carbonio costituita da una lunga catena alifatica e un gruppo amminico posizionato nella posizione 2. La presenza del gruppo amminico rende la sfingosina anfifilica, consentendo la sua interazione con le regioni idrofile e idrofobiche della membrana cellulare.
Il gruppo amminico è, infatti, prevalentemente in forma neutra, e ciò conferisce alla sfingosina la possibilità di trasferirsi liberamente tra le membrane e di traslocare, caratteristiche ritenute essenziali per la sua funzione biologica. In particolare, la sfingosina ha un ruolo importante nella morte cellulare (apoptosi) e nella differenziazione e nella crescita
Ceramidi
Il prodotto della reazione tra la sfingosina e un acido grasso è chiamata ceramide (il nome deriva dal legame carboammidico che unisce i due composti).
Una ceramide è costituita da sfingosina e acido grasso e si trovano in alta concentrazione nelle membrane cellulari. Le ceramidi si presentano come una lunga catena di base sfingoide legata a un acido grasso tramite legame ammidico.
Le ceramidi sono una delle componenti lipidiche fonte di sfingomilelina che è uno dei principali lipidi del doppio strato lipidico delle membrane cellulari. La sfingomielina partecipa alla costituzione delle membrane cellulari comportandosi esattamente come un fosfogliceride. Essa è un componente importante di alcune membrane molto particolari come quelle dei neuroni e della guaina mielinica.
La ceramide è l’unità invariante di tutti gli sfingolipidi e ne costituisce la porzione idrofobica. A seconda della parte idrofilica si hanno tre categorie diverse di sfingolipidi: sfingomieline, cerebrosidi e gangliosidi.
Cerebrosidi
I cerebrosidi sono costituiti da sfingosina, da un acido grasso come acido lignocerico, acido idrossilignocerico o cerebronico e da uno zucchero a sei atomi di carbonio, generalmente il galattosio.
I cerebrosidi sono presenti ad elevata concentrazione prevalentemente nella sostanza nervosa bianca e grigia del cervello. Si trovano in piccole quantità in altri organi quali il cuore, il rene e i polmoni. Molti cerebrosidi fungono da precursori delle diglicosilceramidi e quindi anche dei glicosfingolipidi con più di due zuccheri nella testa
I gangliosidi sono formati da una molecola di sfingosina con una molecola di acido sialico e sono particolarmente abbondanti nel cervello. Presentano una parte idrofila oligosaccaridica rivolta alla superficie esterna della membrana cellulare e una parte lipofila (ceramide) legata alla matrice della membrana stessa.
Catabolismo
Il catabolismo degli sfingolipidi ha alcune importanti caratteristiche:
1) Tutte le reazioni avvengono nei lisosomi
2) Gli enzimi coinvolti sono le idrolasi
3) Per le varie reazioni di degradazione il valore di pH ottimale è compreso tra 3.5 3 5.5
4) Molti enzimi coinvolti sono presenti in diverse isoforme ovvero, pur differendo parzialmente per struttura sono molecole che esplicano la stessa funzione
5) Il catabolismo è organizzato in modo che i substrati sono trasformati in prodotti per rimozione successiva dei gruppi che costituiscono gli sfingolipidi tramite reazioni idrolitiche irreversibili
