Impacto del Omega-3 en la Membrana Plasmática

La membrana plasmática es una estructura celular fundamental e indispensable que compone la totalidad de nuestras células. Esta especialización celular desempeña numerosas funciones de vital importancia mucho más allá de ser una mera barrera física que delimita el interior celular. Entre sus principales cometidos se encuentran regular el tráfico de nutrientes y solutos a su través, mediar en el reconocimiento celular, la recepción y respuesta a diferentes estímulos físicos y químicos o constituir los puntos de anclaje para el citoesqueleto.

 

Sin embargo, un aspecto que a menudo pasa desapercibido y es prioritario comprender, es cómo sus múltiples propiedades y funciones son el resultado de una composición y estructura muy bien definida. Podríamos afirmar que, en lo referente a la composición de la membrana celular, se cumple el dogma “estructura = función”.

 

¿Por qué es tan importante el Omega-3 en la membrana celular?

 

Para poder entender esto, es necesario tener presente que la membrana de todas nuestras células está compuesta en su mayoría por lípidos que se ordenan formando una bicapa lipídica,  esto es, una doble capa de lípidos que orienta las partes hidrosolubles hacia el medio extracelular e intracelular para las hemicapas externa e interna respectivamente.

 

Pues bien, en esta barrera lipídica, uno de los componentes fundamentales, que además determina en gran medida sus propiedades son los ácidos grasos. Entre ellos, se encuentran los Omega-3, ácidos grasos poliinsaturados, que dotan de gran dinamismo y fluidez a estas membranas al presentar una morfología “curvada” debido a los dobles enlaces cis.

 

Estructura química de los Omega-3 de cadena larga Ácido Eicosapentaenoico (EPA) y Docosahexaenoico (DHA). Su geometría curvada se debe a la presencia de dobles enlaces cis (5 en EPA y 6 en DHA) que generan acodamientos en la molécula.

 

Esta forma tan caprichosa hace que los lípidos que integran esta membrana se encuentren más distanciados al empaquetarse menos densamente. Por este motivo, la presencia de los Omega-3 en la membrana confiere fluidez, dotando a la membrana de una extraordinaria capacidad de remodelación rápida necesaria para multitud de procesos fisiológicos vitales.

 

La presencia de ácidos grasos poliinaturdos (Omega-6 y Omega-3) genera defectos de empaquetamiento lipídico y fluidifica la membrana. Modelos de dominio de membrana fluida (izquierda) y en fase de gel. Imagen reproducida de Urry, Lisa A: Campbell Biology (p. 128). Pearson Education. Kindle Edition.

 

 

Ahora bien, ¿son todos los efectos de los Omega-3 mediados por su presencia en las membranas celulares? Obviamente no, pero la respuesta no es tan simple, y es que si bien es cierto que los Omega-3 se localizan en las células formando parte de los lípidos que constituyen las membranas (fosfolípidos y esfingolípidos principalmente), el efecto biológico depende de su lugar de actuación. En este sentido, podemos hacer una distinción entre los “efectos estructurales”, debido a las propiedades dinámicas que confieren estos ácidos grasos a la membrana plasmática, y otros efectos celulares en los que los Omega-3 actúan como “moléculas señalizadoras». En este último caso, y para que desempeñen su función, los Omega-3 han de liberarse de los lípidos de membrana que los contienen para actuar en otras dianas. De este modo, los ácidos grasos Omega-3 pueden actuar regulando la expresión génica uniéndose a receptores nucleares, metabolizarse a través de enzimas dando lugar a moléculas anti-inflamatorias, pro-resolutivas de la inflamación etc [1-4].

 

¿Qué funciones vitales mejora la presencia de Omega-3 en las membranas celulares?

El carácter fluido que aportan los omega-3 en la membrana plasmática se traduce en la capacidad para que ésta pueda fusionarse con otras membranas, curvarse dando lugar a invaginaciones y evaginaciones que posibilitan el transporte de moléculas y nutrientes a su través, permitir cambios conformaciones de proteínas embebidas en su seno requeridos para su activación y o funcionamiento etc [5].

 

En este sentido, la presencia del Omega-3 Ácido Docosahexaenoico (DHA) en las membranas tiene un papel predominantemente estructural, generando dominios fluidos de membrana que son determinantes para diferentes funciones vitales [6]. Entre estos procesos se encuentran algunos tan importantes como la visión [7], el correcto desarrollo y funcionamiento del cerebro [8, 9], la fertilidad masculina [10] o la señalización de hormonas como la insulina a través de su receptor, lo que permite gestionar correctamente el metabolismo de glúcidos y lípidos en nuestro organismo [11, 12].

 

A este respecto, es importante mencionar que la EFSA (Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria) avala que el mantenimiento de la función visual y el correcto funcionamiento del cerebro se consigue con una ingesta diaria de 250 mg de DHA [13].

 

 

Izquierda: Modelo de incorporación del DHA en la posición 2 de los fosfolípidos de membrana y su contribución a general dominios fluidos de membrana. Derecha: Imagen de Microscopía electrónica de células de tipo bastón de la retina y esquema de la localización de los discos externos de la retina con gran contenido en DHA. Imágenes reproducidas de  [6] y [5] respectivamente.

 

Esto se debe a que tanto las neuronas del sistema nervioso central como las células epiteliales de la retina tienen un alto requerimiento de DHA para constituir adecuadamente sus membranas celulares. Por esta razón, el correcto desempeño de los procesos cognitivos, memoria, gestión de las emociones [8, 9], así como la función visual subyace en gran medida a unos niveles adecuados de DHA en estas membranas celulares [5, 7].

 

Pero hay otras muchos procesos biológicos dependientes de la presencia de DHA en las membranas. Un ejemplo representativo lo encontramos en la fagocitosis, esto es, la capacidad de algunas células de nuestro sistema inmunitario (macrófagos y neutrófilos principalmente) para internalizar y digerir microorganismos patógenos y potencialmente dañinos para nuestra salud. Esta función representa un mecanismo fundamental de defensa de nuestro sistema inmunitario, y  es el principal punto de partida de la respuesta inmunológica, por lo que podemos concluir que una ingesta adecuada de DHA es clave para un funcionamiento óptimo de nuestro sistema inmunitario [14, 15].

 

Por su parte, el Ácido Eicosapentaenoico (EPA), se distribuye en las membranas celulares de una manera diferente. Este Omega-3 se intercala en las bicapas lipídicas de manera homogénea estabilizando la membrana celular, dotándola de una fluidez intermedia y previniendo la oxidación de los lípidos constituyentes [16]. Precisamente por esta diferente segregación en la membrana celular con relación al DHA, el EPA se localiza en mayor proporción en la membrana plasmática de otras células tales como fibras cardíacas, musculares o células endoteliales [17, 18].

 

En relación a la salud cardiovascular, se ha descrito que tanto el DHA como el EPA desempeñan un papel clave. De acuerdo a las recomendaciones de EFSA, la ingesta  combinada de 250 mg/día de EPA y DHA contribuye a mantener una correcta salud cardiovascular [13].

Modelo de inserción y distribución homogénea del EPA en la membrana plasmática. Sus principales efectos son la estabilización de membrana, la prevención de la oxidación lipídica y su efecto antiinflamatorio. Imagen extraída de [16]

 

De entre estos dos Omega-3, el más estudiado y conocidos sus resultados en estudios clínicos con relación a la salud cardiovascular es el EPA. Este Omega-3 tiene un especial protagonismo como molécula antiinflamatoria y antioxidante, razón por la cual su presencia en la membrana de cardiomiocitos y células endoteliales mejora muchas de las alteraciones cardiovasculares [17-19]. Esto se debe a que muchas de estas patologías tienen como denominador común un fuerte componente inflamatorio (diabetes, obesidad, síndrome metabólico, hipertrigliceridemia, aterosclerosis) [6, 17, 20], que con frecuencia se ven agravadas por el estrés oxidativo al que se ven sometidas estas células [21].

 

Sin embargo, estas no son las únicas funciones biológicas que se han visto beneficiadas e incluso potenciadas por la presencia de EPA en sus membranas. También a nivel de la función visual, la suplementación dietética con EPA ha demostrado importantes efectos terapéuticos en el tratamiento de problemas que comprometen la visión. El ejemplo más representativo lo encontramos en el síndrome del ojo seco, una alteración que representa la principal causa de deterioro de calidad visual en personas mayores de 50 años. Este síndrome está producido por una deficiente producción de una película grasa a cargo de las glándulas de Meibomio, glándulas sebáceas situadas en los párpados superior e inferior cuya función es lubrificar el ojo. Estudios científicos han demostrado que la suplementación con EPA incrementa los niveles de este omega-3 en las células de la glándula de Meibomio, restituyendo la producción de la película lipídica lubrificante y atenuando la irritación e inflamación responsables de la degeneración visual [22].

 

Por otra parte, a nivel metabólico, un estudio reciente ha esclarecido la relación existente entre los niveles de EPA en células musculares y la capacidad de respuesta a insulina para la internalización de glucosa. Se trata de un mecanismo decisivo en el metabolismo de la glucosa, de especial interés en pacientes con resistencia a la insulina o Diabetes Mellitus de Tipo II [23].

 

Principales efectos de los Omega-3 en la señalización por Insulina. La presencia de DHA en la membrana celular aporta fluidez necesaria para la activación del receptor de Insulina. El EPA posibilita la inserción del transportador de glucosa en la membrana. Imagen adaptada de https://www.dietdoctor.com/a-new-paradigm-of-insulin-resistance.

 

 

 

Pero aún hay más, y es que la suplementación dietética con EPA en dosis de 1-2 g/día ha mostrado importantes efectos beneficios en la prevención e incluso tratamiento sintomático de diversos trastornos psiquiátricos tales como ansiedad y estrés, trastorno bipolar [24], depresión [25-27], e incluso mejora la calidad del sueño [28]. Aunque en este tipo de alteraciones no se conoce con detalle el mecanismo de actuación por el cual la presencia de EPA en las membranas neuronales mejora la sintomatología, lo cierto es que la suplementación con EPA se perfila como una importante estrategia terapéutica en estos pacientes.

 

¿Qué cantidad de EPA y DHA necesitan nuestras membranas celulares para el mantenimiento de las funciones vitales?

Esta es sin duda la pregunta más importante, sin embargo no hay una respuesta única, ya que la ingesta diaria recomendada de EPA y DHA, así como sus proporciones dependen en buena medida de factores individuales como la edad, sexo, metabolismo, embarazo, determinadas patologías y/o hábitos como tabaquismo o alcoholismo. Estos factores pueden hacer necesario un mayor consumo de DHA y EPA en determinadas situaciones, como por ejemplo patologías cardiovasculares, o aumentar la ingesta diaria en alguno de ellos, como sucede con el mayor requerimiento nutricional de DHA en mujeres embarazadas o lactantes. Del mismo modo, al igual que sucede con la cantidad total recomendada diaria, la proporción entre uno y otro también puede fluctuar. Un ejemplo de este último caso lo encontramos en pacientes afectados de ciertos trastornos psiquiátricos como la depresión, insomnio, ansiedad, trastorno bipolar o esquizofrenia entre los más frecuentes [29]. Ante estas situaciones se recomienda un mayor consumo de EPA, un Omega-3 que ha demostrado resultados eficaces en el tratamiento sintomático y preventivo de estos trastornos.

Con carácter general, podemos decir que la ingesta diaria recomendada de DHA y EPA debería situarse entre 1000 y 2000 mg/día, en la proporción 4:1 para DHA y EPA respectivamente.

¿Podemos saber de algún modo si la composición de Omega-3 y resto de ácidos grasos de nuestras membranas es la adecuada?

Pues sí, estamos de enhorabuena, y es que hoy en día es muy fácil conocer en términos cuantitativos y cualitativos la salud de nuestras membranas celulares mediante un test diagnóstico de gran precisión: “El Perfil de Ácidos Grasos” (PAG). Se trata de una herramienta diagnóstica de suma relevancia, que consiste una simple analítica de los ácidos grasos que componen la membrana de nuestros eritrocitos, también conocido como «Omega-3 Index» [30]. El resultado es un análisis porcentual de los diferentes ácidos grasos que integran la membrana, así como su distribución por categorías y series (omega-6, omega-3, omega-9…). Esta sencilla técnica permite detectar desequilibrios entre diferentes tipos de ácidos grasos, como sucede por ejemplo con el cociente Omega-6/Omega-3, que pueden desembocar en patologías metabólicas, coronarias, conductuales etc. Por otra parte, permite elaborar regímenes individualizados de suplementación con ácidos grasos para revertir estas alteraciones, y constituye una sencilla herramienta de monitorización y seguimiento para pacientes con este tipo de desequilibrios.

 

 

Bibliografía:

 

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