En 1954, E. Klenk en colaboración con H. Faillard, en Colonia (Alemania), prosiguiendo sus trabajos anteriores, establecieron la estructura correcta del ácido N-acetilneuramínico (Neu5Ac). En 1962, H. Faillard y J. A. Cabezas, también en Colonia, separaron y cuantificaron por primera vez los ácidos Neu5Ac y Neu5Gc (ácido N-glicolilneuramínico) de sueros de mamíferos (terneras) y aves (gallinas). En 2011 se habían identificado por varios autores, además de estos dos ácidos siálicos (que son los mayoritarios), otros ¡53! a partir de diversos materiales biológicos. Esta peculiaridad relativa a la gran diversidad estructural de un mismo compuesto no ocurre con ningún otro monosacárido. Asimismo, otra peculiaridad es la de no haberse encontrado ácidos siálicos en el reino vegetal, como demostró J. A. Cabezas por primera vez en 1964; aunque sí se han hallado en algunos invertebrados y en algunos tipos de bacterias y virus. Entre 1960 y 2004, J. A. Cabezas y colaboradores identificaron y valoraron las concentraciones de dichos dos ácidos y, en ocasiones, las de otros dos ácidos N,O-diacetilneuramínicos, en los siguientes materiales, cuyos resultados han dado origen a 21 publicaciones:
En lágrimas humanas ha sido detectado, identificado y cuantificado el Neu5Ac (por primera vez, en 1962, por J. A. Cabezas); y por él y otros en orina, leche, calostro y bilis de esta procedencia; en leche, calostro y plaquetas de ganado vacuno; en suero e hígado de rata; en leche, calostro, hígado, eritrocitos y cerebro de cabras; en eritrocitos, leche y calostro de ovejas; en eritrocitos, leucocitos y bilis de cerdos; en eritrocitos, plaquetas y cerebro deasnos, caballos y mulos; y en huevas e hígado de lamprea.
La proporcíón de Neu5Gc respecto a la de Neu5Ac en estos materiales varía según la especie , el órgano y la edad (aumentando la de NeuGc con ésta). Dos peculiaridades más son: la prácticamente carencia (o insignificante presencia) de Neu5Gc en la especie humana, y también la misma carencia pero sólo en el cerebro de los otros mamíferos antes indicados.
Tanto el Neu5Ac como el Neu5Gc ejercen importantísimas funciones biológicas, cuyo estudio se ha intensificado recientemente, después de conocerse su estructura química, metabolismo y localización. Tales funciones son debidas principalmente a: a) su carga negativa; b) ser antígenos; c) ser sitios de reconocimiento celular o, por el contrario, factores de enmascaramiento; d) modular las interacciones de su entorno celular.
Ambos ácidos participan en procesos biológicos como los siguientes: A/ Fisiológicos: El Neu5Ac de la zona pelúcida del óvulo facilita la unión y penetración en él del espermatozoide. B/ Inmunitarios: El Neu5Gc ocasiona la “enfermedad del suero” y el rechazo a los xenotrasplantes o héterotrasplantes. C/ Infecciosos: Ambos ácidos se comportan en relación con la malaria de forma muy diferente, y tienen vinculación con la gripe y otras enfermedades. D/ Dietéticos: El Neu5Ac de la leche humana actúa favorablemente como agente antiinfeccioso, mientras que el Neu5Gc se cree es potencialmente tóxico; por lo que el aporte que se recibe de este (principalmente por las carnes rojas u otros alimentos) se elimina en el caso de los seres humanos. E/ Cancerígenos: El Neu5Gc es un “antígeno onco-fetal” que se expresa en tejidos fetales y desaparece en la vida adulta, pero que puede re-expresarse durante la transformación maligna. Entonces, se produce una hipersialilación en la superficie celular, incrementándose la concentración de Neu5Gc que favorece la inflamación. Por otro lado, varios antígenos sialiladoshan sido detectados en distintos tipos de cáncer, en los que no es este sino el Neu5Ac el ácido siálico integrante de los mismos. También otras enfermedades como la sialuria, la esquizofrenia, la diabetes tipo II, y la de Alzheimerse hallan relacionadas con este ácido. F/ Aplicaciones farmacéuticas son algunas como las derivadas de la glicosilación de numerosas proteínas terapéuticas obtenidas por glicoingeniería; ejemplo de las cuales es la eritopoyetina, en la que el aumento de su concentración en Neu5Ac mejora sus propiedades; así como los anticuerpos glicosilados.
Palabras clave: Ácido siálico; Ácido N-acetilneuramínico (Neu5Ac); Ácido N-glicolilneuramínico (Neu5Gc); enfermedad del suero; trasplantes; malaria, gripe; sialuria; antígeno onco-fetal; antígenos sialilados; eritropoyetina; sialoglicoproteínas; glicosilación de proteínas terapéuticas.
Biological functions of the N-acetylneuraminic and N-glycolylneuraminic acids in physiological, immunitary, infectious, dietetic and cancerogenic processes, and their pharmaceutical applications
Since about 60 years ago, the chemical structure, localization and biological functions of the sialic acids N-acetylneuraminic (Neu5Ac) and N-glycolylneuraminic (Neu5Gc) acids, mainly, have been investigated. At present, other 53 sialic acids, at least, have been identified. The Neu5Gc exhibits some functional peculiarities which have contributed to a recent and unexpected interest to it, taken into consideration its implication in certain biological processes such as those indicated in the title of this work.
Keywords: Sialic acid; N-acetylneuraminic acid (Neu5Ac); N-glycolylneuraminic acid (NeuGc); “serum sickness”; xeno-autoantigens; malaria; influenza; sialuria; onco-fetal antigen; sialilate antigens; eritropoyetin; sialoglycoproteins; glycosilation of therapeutical proteins.
