Estabilidad térmica de Membranas Modelo - Efectos de la Oxidación Lipídica

Abstract

El estudio de la estabilidad de las membranas lipídicas es fundamental para comprender los efectos del estrés oxidativo en células biológicas. La peroxidación lipídica altera las funciones fisiológicas de las membranas celulares y desempeña un papel clave en el daño de estas. Se cree que la peroxidación está implicada en el envejecimiento celular y en diversas enfermedades, como el Parkinson, el Alzheimer, así como en la esquizofrenia, la aterosclerosis, las enfermedades inflamatorias y la lesión por isquemia-reperfusión cardíaca (Wong-ekkabut, Xu, Triampo, Tang, Peter Tieleman & Monticelli, 2007). En este trabajo, se analiza el comportamiento de membranas monocomponentes compuestas por 1-palmitoil-2-oleoil-sn-glicero-3-fosfocolina (POPC), considerado uno de los principales constituyentes fosfolipídicos de las membranas celularey cómo la oxidación lipídica modifica sus propiedades estructurales y térmicas. Para ello, se realizaron simulaciones de Dinámica Molecular, estudiando el comportamiento estructural de bicapas lipídicas a diferentes temperaturas. Cabe destacar que, además de su relevancia biológica, el POPC es uno de los lípidos más utilizados como modelo en estudios computacionales y experimentales de membranas, debido a su capacidad para formar bicapas estables en fase líquida desordenada bajo condiciones fisiológicas. Esta propiedad lo convierte en un sistema de referencia ideal para explorar los efectos de la oxidación sobre la organización y estabilidad de membranas lipídicas (Raghunathan & Katsaras, 1996). A esto se suma que, según estudios experimentales, el POPC presenta una respuesta reversible y bien caracterizada frente a cambios de presión y temperatura, con un comportamiento estructural altamente reproducible en fase fluida.(Rappolt, Vidal, Kriechbaum, Steinhart, Amenitsch, Bernstorff & Laggner, 2003). Estas propiedades lo convierten en un sistema de referencia confiable para estudiar, con resolución molecular, los efectos físicos y químicos sobre la organización y estabilidad de las membranas lipídicas Se analizaron dos sistemas modelo con el fin de evaluar el impacto de la oxidación lipídica: Una membrana formada exclusivamente por POPC puro. Una membrana de POPC oxidado, que simula condiciones de estrés oxidativo en la célula. El objetivo principal fue evaluar si la oxidación lipídica altera la estabilidad térmica de la membrana, promoviendo perturbaciones estructurales asociadas a una transición de fase del tipo gel (ordenada) a líquida (desordenada). Además, se evaluó la estabilidad térmica de los sistemas mediante un protocolo de annealing que incluyó ciclos de heating (calentamiento) y cooling (enfriamiento). Los resultados obtenidos fueron contrastados con datos previos de la literatura para validar los modelos y discutir las implicancias de la oxidación en la dinámica de membranas biológicas. “Para aplicar con éxito las tecnologías de biomembranas a problemas reales, es necesario profundizar en la comprensión de los mecanismos que regulan la movilidad relativa (fluidez) de las moléculas lipídicas individuales en la bicapa y aclarar cómo esta movilidad se ve influenciada por cambios en las condiciones ambientales” (Wong-ekkabut, Xu, Triampo, Tang, Peter Tieleman & Monticelli, 2007).