Seramida

Seramida adalah keluarga molekul lipid zat malam. Seramida terdiri dari sfingosina dan asam lemak yang disatukan oleh ikatan amida. Seramida ditemukan dalam konsentrasi tinggi di dalam membran sel eukariotik, karena merupakan komponen lipid yang membentuk sfingomielin, salah satu lipid utama dalam lapisan lipid ganda.^[1] Bertentangan dengan asumsi sebelumnya bahwa seramida dan sfingolipid lain yang ditemukan di membran sel murni merupakan elemen struktural pendukung, seramida dapat berpartisipasi dalam berbagai pensinyalan seluler: contohnya termasuk mengatur diferensiasi, proliferasi, dan kematian sel terprogram (PCD) pada sel.

Kata seramida berasal dari bahasa Latin cera (zat malam) dan amide. Seramida merupakan komponen vernix caseosa, zat putih seperti malam atau keju yang ditemukan melapisi kulit bayi manusia yang baru lahir.

Hidrolisis sfingomielin dikatalisis oleh enzim sfingomielinase. Karena sfingomielin adalah salah satu dari empat fosfolipid umum yang ditemukan dalam membran plasma sel, implikasi dari metode pembuatan seramida ini adalah bahwa membran sel merupakan target sinyal ekstraseluler yang mengarah pada kematian sel terprogram. Telah ada penelitian yang menunjukkan bahwa ketika radiasi pengion menyebabkan apoptosis pada beberapa sel, radiasi tersebut menyebabkan aktivasi sfingomielinase dalam membran sel dan akhirnya, pada pembentukan seramida.^[2]

Sintesis seramida secara de novo dimulai dengan kondensasi palmitat dan serina untuk membentuk 3-keto-dihidrosfingosin. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim serina palmitoiltransferase dan merupakan langkah pembatas laju dari jalur tersebut. Pada gilirannya, 3-keto-dihidrosfingosin direduksi menjadi dihidrosfingosin, yang kemudian diikuti oleh asilasi oleh enzim (dihidro)seramida sintase untuk menghasilkan dihidroseramida. Reaksi akhir untuk menghasilkan seramida dikatalisis oleh dihidroseramida desaturase. Sintesis seramida secara de novo terjadi di retikulum endoplasma. Seramida selanjutnya diangkut ke badan Golgi baik melalui pengangkutan vesikular maupun protein transfer seramida CERT. Setelah berada di badan Golgi, seramida dapat dimetabolisme lebih lanjut menjadi sfingolipid lain, seperti sfingomielin dan glikosfingolipid kompleks.^[3]

Degradasi konstitutif sfingolipid dan glikosfingolipid terjadi di kompartemen subselular asam, endosom akhir, dan lisosom; dengan tujuan akhir menghasilkan sfingolipid. Dalam kasus glikosfingolipid, eksohidrolase yang bekerja pada pH asam optimum menyebabkan pelepasan unit monosakarida secara bertahap dari ujung rantai oligosakarida, sehingga hanya menyisakan bagian sfingosin dari molekul tersebut, yang kemudian dapat berkontribusi pada pembentukan seramida. Seramida dapat dihidrolisis lebih lanjut oleh seramidase asam untuk membentuk sfingosin dan asam lemak bebas, yang keduanya dapat meninggalkan lisosom, tidak seperti seramida. Basa sfingoid rantai panjang yang dilepaskan dari lisosom kemudian dapat memasuki kembali jalur untuk sintesis seramida dan/atau sfingosin-1-fosfat. Jalur penyelamatan menggunakan kembali basa sfingoid rantai panjang untuk membentuk seramida melalui aksi sintase seramida. Dengan demikian, anggota keluarga sintase seramida mungkin memerangkap sfingosin bebas yang dilepaskan dari lisosom di permukaan retikulum endoplasma atau di membran yang terkait dengan retikulum endoplasma. Jalur penyelamatan diperkirakan berkontribusi 50% hingga 90% dari biosintesis sfingolipid.^[4]

Sebagai lipid bioaktif, seramida telah terlibat dalam berbagai fungsi fisiologis termasuk apoptosis, penghentian pertumbuhan sel, diferensiasi, penuaan sel, migrasi sel, dan adhesi.^[3] Peran seramida dan metabolit hilirnya juga telah disarankan dalam sejumlah kondisi patologis termasuk kanker, neurodegenerasi, diabetes melitus, patogenesis mikroba, obesitas, dan peradangan.^[5][6]

Beberapa seramida yang berbeda secara ampuh memprediksi kejadian kardiovaskular yang merugikan (MACE), yaitu C16:0, C18:0, dan C24:1, meskipun C24:0 memiliki hubungan terbalik.^[7][8] C16-C18 berbahaya di hati.^[7] Kadar seramida berkorelasi positif dengan peradangan dan stres oksidatif di hati, dan timbulnya dan perkembangan penyakit perlemakan hati non-alkoholik (NAFLD) dikaitkan dengan peningkatan seramida di hepatosit.^[8] Asupan lemak jenuh dari makanan telah terbukti meningkatkan serum seramida dan meningkatkan resistensi insulin.^[7] Meskipun penelitian awal menunjukkan peningkatan resistensi insulin pada otot, penelitian selanjutnya juga menunjukkan peningkatan resistensi insulin pada hati dan jaringan adiposa.^[8] Intervensi yang membatasi sintesis seramida atau meningkatkan degradasi seramida menghasilkan peningkatan kesehatan (misalnya penurunan resistensi insulin dan penurunan penyakit hati berlemak).^[7]

Seramida menginduksi resistensi insulin otot rangka ketika disintesis sebagai hasil aktivasi reseptor TLR4 oleh lemak jenuh. Lemak tak jenuh tidak memiliki efek ini.^[9] Seramida menginduksi resistensi insulin di banyak jaringan melalui penghambatan sinyal Akt/PKB.^[10] Agregasi kolesterol LDL oleh seramida menyebabkan retensi LDL di dinding arteri, yang menyebabkan aterosklerosis.^[11] Seramida menyebabkan disfungsi endotel dengan mengaktifkan protein fosfatase 2 (PP2A).^[12] Di mitokondria, seramida menekan rantai transpor elektron dan menginduksi produksi spesies oksigen reaktif.^[13]

Salah satu peran seramida yang paling banyak dipelajari berkaitan dengan fungsinya sebagai molekul proapoptotik. Apoptosis, atau kematian sel terprogram Tipe I, sangat penting untuk mempertahankan homeostasis sel normal dan merupakan respons fisiologis penting terhadap berbagai bentuk stres sel. Akumulasi seramida telah ditemukan setelah perawatan sel dengan sejumlah agen apoptosis, termasuk radiasi pengion,^[2][14] sinar UV,^[15] TNF-alfa,^[16] dan agen kemoterapi. Hal ini menunjukkan peran seramida dalam respons biologis semua agen ini. Karena efeknya yang menginduksi apoptosis pada sel kanker, seramida telah disebut sebagai "lipid penekan tumor". Beberapa penelitian telah berupaya untuk lebih jauh mendefinisikan peran spesifik seramida dalam peristiwa kematian sel dan beberapa bukti menunjukkan fungsi seramida di hulu mitokondria dalam menginduksi apoptosis. Namun, karena sifat penelitian yang saling bertentangan dan bervariasi mengenai peran seramida dalam apoptosis, mekanisme yang digunakan lipid ini untuk mengatur apoptosis masih belum jelas.^[17]

Stratum korneum adalah lapisan terluar epidermis.^[18][19][20] Stratum korneum terdiri dari korneosit yang berdiferensiasi dan terenukleasi secara terminal yang berada dalam matriks lipid, seperti "batu bata dan mortar." Bersama dengan kolesterol dan asam lemak bebas, seramida membentuk mortar lipid, penghalang kedap air yang mencegah hilangnya air akibat penguapan. Sebagai aturan praktis, matriks lipid epidermis terdiri dari campuran ekuimolar seramida (~50% berat), kolesterol (~25% berat), dan asam lemak bebas (~15% berat), dengan jumlah lipid lain yang lebih sedikit juga hadir.^[21][22] Penghalang lipid juga melindungi dari masuknya mikroorganisme.^[20]

Seramida epidermis memiliki keragaman struktur dan secara garis besar dapat diklasifikasikan sebagai seramida AS dan NS; dihidroseramida ADS dan NDS; AH, EOH, dan NH 6-hidroksiseramida; fitoseramida AP dan NP; serta asilseramida EOH dan EOS, lihat gambar.

Keragaman struktur seramida tidak diragukan lagi memainkan peran penting dalam atribut unik stratum korneum di berbagai lokasi tubuh. Misalnya, stratum korneum wajah tipis dan fleksibel untuk mengakomodasi berbagai ekspresi wajah. Sebaliknya, stratum korneum yang menutupi tumit kaki tebal dan kaku untuk melindungi dari trauma. Sesuai dengan perubahan struktural ini, terdapat perubahan spesifik lokasi tubuh pada lipidom epidermis, termasuk perubahan dalam kelimpahan relatif berbagai struktur seramida epidermis.^[18]

Mirip dengan perubahan spesifik lokasi tubuh dalam kelimpahan seramida, terdapat juga perubahan yang terkarakterisasi dengan baik dalam ekspresi seramida epidermal pada pasien dengan penyakit kulit inflamasi. Pada psoriasis kelainan hiperplastik, peneliti telah melaporkan peningkatan pada seramida AS dan NS serta penurunan pada seramida EOS, AP, dan NP, yang dapat menyebabkan kerusakan pada penghalang kedap air pada kulit.^[22][23][24] Dengan mempelajari ekspresi seramida pada pasien dermatitis atopik dan psoriasis, peneliti lain telah melaporkan bahwa alih-alih berfokus pada kelas seramida, panjang basa sfingoid seramida dan panjang rantai asam lemak memiliki pengaruh terkuat pada kemungkinan struktur seramida tertentu mengalami peningkatan atau penurunan regulasi pada kulit yang meradang.^[18] Kadar seramida pada kulit, rambut, dan kuku dapat berkurang karena perubahan lingkungan (seperti udara kering/tercemar), penggunaan sulfat yang keras, panas yang berlebihan (termasuk penataan rambut yang panas), paparan sinar UV, dan penuaan biologis.^[25]

Penghambatan sintesis seramida dengan miriosin pada mencit obesitas dapat menyebabkan peningkatan sinyal leptin dan penurunan resistensi insulin dengan menurunkan ekspresi SOCS-3.^[26] Peningkatan kadar seramida dapat menyebabkan resistensi insulin dengan menghambat kemampuan insulin untuk mengaktifkan jalur transduksi sinyal insulin dan/atau melalui aktivasi JNK.^[27]

Pada penyakit metabolik gabungan malonik dan metilmalonik aciduria (CMAMMA) yang disebabkan oleh ACSF3, terjadi perubahan komposisi lipid kompleks yang sangat besar akibat gangguan sintesis asam lemak mitokondria (mtFAS).^[33][34] Misalnya, sementara konsentrasi sfingomielin meningkat secara nyata, konsentrasi seramida menurun secara proporsional.^[33]

Seramida dapat ditemukan sebagai bahan dalam beberapa obat topikal kulit yang digunakan untuk melengkapi pengobatan kondisi kulit seperti eksem.^[35] Seramida juga digunakan dalam produk kosmetik seperti beberapa sabun, sampo, krim kulit, dan tabir surya.^[36] Selain itu, seramida juga sedang dieksplorasi sebagai terapi potensial dalam mengobati kanker.^[37]

Seramida jarang ditemukan pada bakteri.^[38]

Scholia memiliki profil chemical-class tentang Seramida.

• MeSH Ceramides