Las gotas de lípidos como orgánulos se descubrieron en el siglo XIX y durante muchos años se llamaron liposomas. Desde entonces se han llamado con otros nombres como cuerpos lipídicos, cuerpos grasos, cuerpos de aceite, esferosomas o adiposomas. La mayoría de las células animales almacenan el exceso de lípidos en forma de gotas dispersas por el citosol, y en algunos casos en el núcleo. También aparecen en las células de las plantas, incluso en las levaduras y bacterias. De hecho, las gotas de lípidos se estudiaron primero en las células de las semillas de las plantas.
Aunque la mayoría de los tipos celulares presentes en los animales pueden contener gotas de lípidos, los adipocitos son las células especializadas en el almacenamiento de grasa. Los adipocitos de la grasa blanca tienen una gran gota de grasa que ocupa prácticamente todo el interior celular y su principal misión es ser almacén energético, mientras que los adipocitos de la grasa parda poseen en su interior numerosas gotas de grasa cuya misión es proporcionar energía en forma de calor. En los animales, después del tejido adiposo, el segundo lugar de almacenamiento de grasa en forma de gotas de lípidos es el hígado. En los enterocitos, las células epiteliales del intestino, se forman muchas gotas de lípidos consecuencia de la digestión, cuyos triglicéridos serán luego exportados en forma de quilomicrones. También en las semillas de las plantas hay células especializadas en la producción de gotas de lípidos que sirven como almacén de material de reserva.
1. Morfología
Las gotas de lípidos aparecen como estructuras claras y redondeadas en el interior de las células cuando se usan tinciones generales (Figura 1). Se pueden observar con el microscopio óptico tras aplicar colorantes liposolubles como el sudán negro. El número y tamaño de las gotas de lípidos que posee una célula dependen del tipo celular y estado fisiológico en el que se encuentre. Muchas células tienen gotas de lípidos pequeñas, de 100 a 200 nm de diámetro, mientras que en los adipocitos de la grasa blanca pueden llegar hasta las 100 o 200 µm de diámetro. El tamaño y número puede variar rápidamente en una misma célula (Figura 2).
2. Funciones
Las gotas de lípidos tienen numerosas funciones que pueden ser independientes o específicas del tipo celular donde se encuentran. La grasa se utiliza para fabricar lípidos de membrana y para obtener energía (es mucho mejor como fuente de energía que el glucógeno). También poseen muchos enzimas en su superficie relacionados con el metabolismo de las grasas. Una función menos aparente es retirar de la circulación el exceso de ácidos graso, los cuales podrían ir a vías de degradación que producen lípidos reactivos tóxicos para las células (lipotoxicidad). También los lípidos almacenados en las gotas de lípidos se emplean para la síntesis de hormonas esteroideas. En algunas especies las gotas de lípidos se utilizan como aislante térmico cuando se acumulan en tejidos periféricos. Las gotas de lípidos también parecen ser centros donde se degradan proteínas y protegen al retículo endoplasmático y a las mitocondrias del estrés oxidativo.
En la superficie de las gotas de grasa puede haber proteínas que no están relacionadas con el propio orgánulo, pero se acumulan allí. De modo que las gotas de grasa podrían actuar como almacenes temporales de proteínas, como ocurre con las histonas en el embrión de la mosca del vinagre, que utilizan la superficie de las gotas de grasa como residencia temporal para la posterior producción masiva de núcleos. También algunos virus usan la superficie de las gotas de lípidos como superficie de ensamblaje.
Algunas gotas de lípidos quedan conectadas físicamente a cisternas del retículo endoplasmático, como ocurre en las levaduras, pero otras permanecen libres en el citosol, como en las células de mamíferos, aunque en éstas también se observan contactos ocasionales entre los dos orgánulos. Estos contactos entre gotas de lípidos y retículo endoplasmático tienen sentido puesto que hay enzimas en el retículo que participan en la degradación y en la síntesis de los ácidos grasos. A veces se observan cisternas de retículo envolviendo a las gotas de lípidos a modo de copa, lo que sugiere un fuerte intercambio de lípidos o proteínas entre ambos orgánulos. Además, las gotas de lípidos también hacen contacto directo con mitocondrias, lisosomas, peroxisomas, endosomas y envuelta nuclear. A veces los endosomas también envuelven a las gotas de lípidos, lo que puede propiciar su degradación posterior en lisosomas por autofagia.
3. Composición
Las gotas de grasa están formadas por una masa de lípidos neutros rodeada por una monocapa de lípidos anfipáticos donde se encuentran proteínas asociadas. Es el único orgánulo de la célula que está formado por una monocapa de membrana. El interior de lípidos neutros está formado sobre todo por triacilglicéridos y ésteres de colesterol. La proporción de cada uno de ellos depende del tipo celular. Por ejemplo, los adipocitos poseen triacilgliceroles principalmente, mientras que en algunos macrófagos predominan los ésteres de colesterol. La monocapa de membrana está formada sobre todo por fosfolípidos (sobre todo fosfatidil colina, seguido por fostatidil etanolamina y por fosfatidil inositol) y colesterol, y prácticamente no posee esfingolípidos. Esta monocapa tiene insertas numerosas proteínas con diferentes funciones.
Las proteínas que forman parte de la monocapa membranosa tienen dos orígenes, el retículo endoplasmátco y el citosol. Enviar proteínas a la monocapa de la vesícula es difícil porque las proteínas transmembrana diseñadas para una bicapa no se ajustan bien al espesor de una monocapa. Se proponen dos tipos de proteínas según su origen. Clase I: aquellas que vienen desde las membranas del retículo endoplasmático. . Clase II: proteínas que se insertan desde el citosol, como las perilipinas (ver más abajo). Éstas proteínas tiene cadenas alfa que se insertan en la monocapa de la gota de lípido. Cómo estas proteínas se insertan de manera específica en la membrana de la gota de grasa no está claro.
En los animales las proteínas características de las gotas de grasa se denominan perilipinas, que en realidad son una familia de proteínas con varios miembros. Todas las gotas de grasa de los animales tienen perilipinas. Además de las perilipinas, asociadas a las gotas de grasa hay numerosos tipos de enzimas relacionadas con el metabolismo de los lípidos. Se estima que hay unas 50 proteínas diferentes asociadas las gotas de lípidos de las células animales. Se pueden clasificar según su función: estructurales, enzimáticas, involucradas en la interacción con membranas del tráfico vesicular, proteínas de señalización, y aquellas que usan la superficie de la gota de lípidos para realizar funciones no relacionadas con la propia gota de lípidos. Algunas de estas proteínas no son exclusivas de las gotas de grasa sino que pueden aparecer en otros compartimentos. Por ejemplo, las enzimas que sintetizan los triglicéridos están presentes en las membranas del retículo y en la superficie de la propia gota de lípidos. En otras ocasiones, como se mencionó antes, la superficie de las gotas de grasa pueden servir como almacén temporal de proteínas.
En las plantas las proteínas que rodean a las gotas de grasa se pueden dividir en tres tipos: oleosinas (con carácter estructural que penetran hasta los triglicéridos), enzimáticas (caleosina, dioxigenasa, esteroleosina; relacionadas con situaciones de estrés), y proteínas asociadas sin segmentos hidrofóbicos. La más abundante sin duda es la oleosina, que pude cubrir la mayor parte de la superficie de la gota de lípidos. Las oleosinas tienen una cadena polipeptídica que se inserta en el núcleo de triglicéridos de la gota de grasa. El resto de proteínas asociadas a la superficie de estas gotas de grasa tienen cadenas hidrófobas muy cortas o no la tienen.
4. Formación
Las gotas de lípidos se forman a partir de una acumulación creciente de lípidos esterificados entre las dos hemicapas de la membrana del retículo endoplasmático (Figura 3). Estos lípidos se generan por proteínas residentes en el propio retículo. Por ejemplo, en el caso de los triacilglicéridos son importantes las proteínas DGAT1 y 2. La acumulación de lípidos entre las dos monocapas genera un depósito de lípidos en forma de lente. Esto ocurre preferentemente en los túbulos del retículo endoplasmático, no en las cisternas.
Cuando alcanzan un tamaño este cúmulo de lípidos se separa y queda libre en el citosol rodeado por la monocapa externa de la membrana del retículo. No está claro el tamaño necesario para la escisión. También se desconoce qué proteínas están involucradas en esta escisión, pero hay proteínas que parecen indicar dónde se va a producir la evaginación, como son las seipinas.
La gota de lípidos, una vez liberadas, crecerá por la síntesis local de nuevos lípidos gracias a enzimas que se traspasan desde el retículo. Se llaman entonces gotas de lípidos en expansión. También puede crecer por fusión con otras gotas preexistentes. La monocapa de la gota lípidica regula este proceso de fusión. Las gotas de lípidos no parecen formarse siempre de nuevo sino que las más grandes podrían estrangularse y formar dos gotas a partir de una inicial. Hay dos mecanismos para la eliminación de las gotas de grasa. Mediante la actividad de lipasas, enzimas que están presentes en la superficie de la gota de grasa o se adhieren a ella y que degradan progresivamente la grasa, y mediante autofagia.
Existen proteínas, como las Pex 30, que aparecen en las regiones del retículo endoplasmático donde se van a formar las gotas de grasa. Curiosamente estas proteínas también aparecen en aquellas regiones donde se forman los peroxisomas. Así, parece que los mecanismos de formación de nuevos peroxisomas y nuevas gotas de grasa pueden ser compartidos.
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Bibliografía ↷
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Bibliografía
Beller M, Thiel K, Thul PJ, Jäckle H. (2010).Lipid droplets: A dynamic organelle moves into focus. FEBS letters 584: 2176-2182.
Fujimoto T, Ohsaki Y. (2006). Annals of the academy of sciences of New York. 1086: 104-115.
Gao Q, Goodman JM. (2015).The lipid droplet—a well-connected organelle. Frotiers in cell and development biology.
Walther TC, Cheung J, Farese Jr, RV. (2017). Lipid droplets biogenesis. Annual review of cell and developmental biology. 33: 491-510.
Walther TC, Farese Jr.RV. (2012). Lipid droplets and cellular lipid metabolism. Annual review of biochemistry. 81: 687–714.
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Cloroplastos 
