Los ácidos biliares son un grupo de sustancias bioquímicas que pertenecen a la gran familia de los esteroides, moléculas que durante el pasado siglo adquirieron mala fama debido a su asociación con enfermedades cardiovasculares, dopaje deportivo o bien a la toma descontrolada de hormonas o medicamentos de tipo corticoide.
Sin embargo, los esteroides, con el colesterol a la cabeza, son totalmente imprescindibles para el correcto funcionamiento de las células, ya que sus funciones como sustancia química son muchas y variadas: reguladoras, estructurales, mediadoras, emulsionantes, precursoras de otras moléculas importantes, etc.
En este artículo, como proveedores de química fina en España nos introduciremos de manera sucinta en sus características y propiedades, ya que se trata de un campo amplio de estudio y profundizar más en él, requiere la consulta de bibliografía especializada.
Estructura de los ácidos biliares
Como se ha comentado, los ácidos biliares son esteroides y, por consiguiente, en su molécula está presente el sistema de 4 anillos fusionados del ciclopentanoperhidrofenantreno (también llamado “gonano” o “esterano”).
Esqueleto carbonado del esterano, el esteroide más simple que existe. Se muestra la numeración del esqueleto carbonado, siguiendo las recomendaciones de la IUPAC.
Los anillos A y B suelen estar fusionados en configuración cis aunque el anillo A puede optar por una conformación de silla (más estable) o de nave (menos estable). Por otra parte, los restantes anillos, B/C y C/D, se fusionan según una configuración trans.
Estructura del ácido 5a-colánico (izquierda) y 5b-colánico (derecha), en donde se puede observar el efecto en la estructura de las conformaciones A/B cis y A/B trans.
En cuanto a su funcionalidad, como proveedores de química fina en España podemos afirmar que el grupo hidroxilo es común y se puede encontrar en los anillos A, B y C, y en concreto, suelen presentarse en las posiciones C3, C6, C7, C12 y C23. También es común encontrar grupos metilo en las posiciones C10 y C13.
La estereoquímica de los esteroides es muy importante. Tomando como referencia la sustancia química del metilo de la posición C19, los hidrógenos en C5 y C8 presentan isomería cis, mientras que los que se hallan en C9 y C14 presentan isomería trans.
Estructura del colesterol con la numeración del esqueleto carbonado.
Finalmente, como proveedores de química fina en España, es común encontrar una cadena alifática en la posición C17 con mayor o menor grado de funcionalidad. La longitud y funcionalidad de dicha cadena, la presencia de grupos metilo e hidróxido y la estereoquímica de la molécula son las principales características de esta sustancia química que diferencian un esteroide en concreto de otros.
Biosíntesis y clasificación
En la naturaleza, el ácido biliar de base es el ácido colánico, a partir del cual se obtienen los diversos ácidos biliares por hidroxilación de diversas posiciones del esqueleto carbonado. Sin embargo, este ácido apenas se encuentra en los mamíferos.
De hecho, la fuente principal de los ácidos biliares es el colesterol, una molécula altamente hidrófoba a pesar de contar con una función alcohol, y que es constituyente fundamental de las membranas celulares. Sin embargo, cuando se oxida el extremo de la cadena alifática, obtenemos un ácido biliar, y ésta es la función que realizan las células hepáticas, proporcionando lo que se conoce como los ácidos biliares primarios: ácido cólico y el ácido quenodesoxicólico:
Estos ácidos pasan al tracto digestivo a través de la vejiga de la bilis, en concreto al duodeno, donde existe un pH relativamente ácido (5-6.5). Sin embargo, el pKa de estos ácidos es inferior, entre 3 y 5. Como proveedores de química fina en España, sabemos que esto representa un problema porque en estas condiciones los ácidos se encontrarán mayoritariamente protonados, haciéndolos muy poco solubles en medio acuoso. Es por eso por lo que antes de verterse al intestino, el hígado conjuga estos ácidos con glicina o taurina, de manera que se forma un par iónico que los vuelve solubles en medio acuoso.
Más adelante, la flora intestinal entra en acción deshaciendo este par iónico y transformando estos ácidos en otros nuevos, los ácidos biliares secundarios, fundamentalmente por deshidroxilación de la posición C7. La flora intestinal puede ir más allá y experimentar otras transformaciones como epimerización o conjugación con N-acetilglucosamina, obteniéndose los ácidos biliares terciarios.
Finalmente, estos ácidos pueden recuperarse del intestino y regresar al hígado para ser reutilizados de nuevo. Es lo que se conoce como circulación enterohepática:
Funciones de los ácidos biliares
Los ácidos biliares tienen propiedades tensioactivas cuando se encuentran en un medio neutro o básico, siendo el extremo alifático, que contiene el grupo carboxilo, la parte hidrófila, mientras que el resto de la molécula bastante lipófila. Por eso, su principal función es emulsionar grasas y sustancias apolares formando agregados conocidos como micelas, lo que permite su absorción por parte del intestino delgado y que se mantengan solubles en la sangre. Esto facilita la labor de las lipasas, enzimas que degradarán los lípidos a ácidos grasos libres y glicerol.
Además de su función emulsionante, esta sustancia química también actúa como mediadores químicos, ya que se unen a diversos receptores celulares con el fin de desencadenar importantes procesos bioquímicos (señalización celular). Incluso están presentes en los mecanismos que regulan la inflamación de los tejidos.
Así, entre otras funciones, se sabe que intervienen en la movilización del calcio, en la activación de la proteína C quinasa, en la síntesis del AMP cíclico o en la segregación de citoquinas proinflamatorias. También intervienen en procesos oxidativos que tienen lugar en las mitocondrias e incluso participan en la señalización del receptor de la insulina. Además, regulan el nivel de colesterol o participan en la eliminación de catabolitos como la bilirrubina.
En resumen, son muchas las funciones de los ácidos biliares y aunque hoy día nos parezca paradójico, hemos visto que la presencia de colesterol es indispensable para el correcto funcionamiento del organismo. Siempre, claro está, que se encuentre en las cantidades adecuadas, con lo que el problema se reduce a controlar la ingesta de este esteroide.
Para saber más:
- Kuhajda, K. et al, “Structure and origin of bile acids: an overview”, European Journal of Drug Metabolism and Pharmacokinetics 2006, Vol. 31, No.3, pp. I3S-143
- Chiang, J.Y.L., “Bile acids: regulation of synthesis”, Journal of Lipid Research, Volume, 50, 2009, 1955-66.
- Singh, J. et al., “A Review on Bile Acids: Effects of the Gut Microbiome, Interactions with Dietary Fiber, and Alterations in the Bioaccessibility of Bioactive Compounds”, J. Agric. Food Chem., Just Accepted Manuscript • DOI: 10.1021/acs.jafc.8b07306