Investigadores espa?oles detectan un elemento clave durante la falta de ox¨ªgeno en el organismo

Lo que ocurre durante la respuesta a la hipoxia en la cadena respiratoria de la mitocondria, responsable de suministrar la energ¨ªa a las c¨¦lulas, estaba lleno de incertidumbres a las cuales faltaban piezas para completar el puzzle. Pero este mi¨¦rcoles algunas partes esenciales se encajan. Unos investigadores espa?oles han logrado grandes resultados, gracias a un estudio que supone un gran avance en el entendimiento de los mecanismos intr¨ªnsecos de este org¨¢nulo celular. Las conclusiones publicadas en la prestigiosa revista Nature demuestran que el sodio juega un papel clave: controla la se?alizaci¨®n y por lo tanto la respuesta a una posible deficiencia de ox¨ªgeno (hipoxia). Este hallazgo constituye un gran paso para desarrollar futuros tratamientos para patolog¨ªas asociadas, como podr¨ªan ser el ictus o el paro card¨ªaco.

En investigaciones previas ya se hab¨ªa detectado las implicaciones de ciertos elementos qu¨ªmicos en el correcto funcionamiento del organismo. El calcio era lo que m¨¢s destacaba, pues tiene un papel importante, ampliamente estudiado, como regulador fisiol¨®gico para el cuerpo humano, ya que se une a las prote¨ªnas y regula su funci¨®n. ¡°Hay otros iones que son cruciales para mantener concentraciones en el interior y exterior de la c¨¦lula, pero antes no les prest¨¢bamos la misma atenci¨®n. Demostramos en nuestro trabajo que hay otro ion que es esencial y que act¨²a como segundo mensajero. Que tuviera esa capacidad informativa fue muy sorprendente¡±, explica Jos¨¦ Antonio Enr¨ªquez, uno de los autores e investigador del CNIC (Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares).

Las c¨¦lulas aprovechan las ROS para dar una se?al y a partir de ah¨ª desencadenar una respuesta adaptativa frente a la hipoxia. Una de las funciones de estos elementos moleculares es redirigir el flujo sangu¨ªneo hacia zonas del pulm¨®n mejor ventiladas para mejorar la oxigenaci¨®n

Cuenta Enr¨ªquez que este proyecto que empez¨® hace casi 10 a?os, naci¨® para contestar a una pregunta: ?C¨®mo las c¨¦lulas son capaces de darse cuenta cuando bajan los niveles de ox¨ªgeno? El sodio, al entrar en la mitocondria a la vez que sale calcio, regula la funci¨®n de la cadena de transporte electr¨®nico mitocondrial (CTE) y causa la producci¨®n controlada de lo que se llaman las especies reactivas de ox¨ªgeno (ROS, por sus siglas en ingl¨¦s). Estas entidades moleculares estaban consideradas hasta ahora como sustancias t¨®xicas del metabolismo. ¡°Pero hemos visto que la entrada del sodio cambia el funcionamiento de la CTE y hace que produzca ROS¡±, espec¨ªfica Antonio Mart¨ªnez, otro de los autores e investigador del Hospital Santa Cristina en el Instituto de Instituto de Investigaci¨®n Sanitaria Princesa (IIS Princesa). Las c¨¦lulas aprovechan esas ROS para dar una se?al y a partir de ah¨ª desencadenar una respuesta adaptativa frente a la hipoxia. Una de las funciones de estos elementos moleculares es redirigir el flujo sangu¨ªneo hacia zonas del pulm¨®n mejor ventiladas para mejorar la oxigenaci¨®n.

Jos¨¦ L¨®pez Barneo, catedr¨¢tico de fisiolog¨ªa de la Universidad de Sevilla y del Hospital Universitario Virgen del Roc¨ªo, reconoce la complejidad de este estudio y destaca su calidad. ¡°Es muy novedoso al describir el papel del sodio y el proceso de la regulaci¨®n de la producci¨®n de ROS. Sabemos que pueden hacer da?o, pero ahora, a partir de este estudio, podemos desarrollar f¨¢rmacos y disminuir, entre otras posibilidades, los da?os de los ¨®rganos o las complicaciones que pueden surgir tras un trasplante¡±, opina. El mecanismo se divide en m¨²ltiples etapas que est¨¢n conectadas, pero es posible actuar en cada una de ellas en caso de necesidad cl¨ªnica.

Este estudio abre muchas puertas para futuras aplicaciones cl¨ªnicas, entre ellas el desarrollo de f¨¢rmacos y tratamientos para disminuir los da?os que pueden surgir tras un trasplante

Patricio Fern¨¢ndez Silva, del Departamento de Bioqu¨ªmica y Biolog¨ªa Molecular y Celular de la Universidad de Zaragoza, va en la misma l¨ªnea. La complejidad metodol¨®gica, por la cantidad y variedad de t¨¦cnicas aportan ¡°gran solidez a los resultados¡±, opina. Al ayudar a entender la respuesta celular a la hipoxia, Fern¨¢ndez Silva, tambi¨¦n est¨¢ convencido de que ¡°modulando la actividad de los transportadores de calcio y sodio, que median el aumento en la producci¨®n de ROS se podr¨ªa modificar la intensidad de la respuesta a trav¨¦s de intervenciones farmacol¨®gicas¡±.

Metodolog¨ªa compleja

En este estudio, los investigadores han unido varias t¨¦cnicas para descifrar el mecanismo al m¨¢ximo detalle. En primer lugar, para ver el papel del intercambiador, fueron inhibiendo o permitiendo su correcto funcionamiento mediante t¨¦cnicas gen¨¦ticas y moleculares. Para desvelar el papel del sodio, hicieron experimentos sobre c¨¦lulas enteras o aislando trozos de mitocondria. Vieron que el transportador NCLX era capaz de introducir sodio gracias al cambio de acidez en la mitocondria y mediante las membranas modelo entendieron c¨®mo regulaba la fluidez de la membrana.

Al ver que el calcio sal¨ªa pero tambi¨¦n se acumulaba dentro, los cient¨ªficos hicieron micrograf¨ªas para ver qu¨¦ ocurr¨ªa. ¡°Medimos los gr¨¢nulos para estudiarlos en detalle, comprobamos que ah¨ª hab¨ªa calcio, y vimos que eran m¨¢s peque?os durante la hipoxia, por lo que se formaba calcio soluble¡±, explica Mart¨ªnez. En realidad, el calcio estaba en los gr¨¢nulos mitocondriales en forma de peque?as piedras y, seg¨²n cuenta el experto, ya hab¨ªan sido descritos en la primera edici¨®n del libro Bioqu¨ªmica de Albert L. Lehninger de 1972 (edici¨®n espa?ola). Pero en los ¨²ltimos a?os, todo el mundo parec¨ªa haberse olvidado de ello. ¡°Hemos visto este mecanismo b¨¢sico. Pero ?en qu¨¦ situaci¨®n no funciona? Todav¨ªa no lo sabemos. Queda mucho por estudiar y por ahora hemos abierto una l¨ªnea de investigaci¨®n que podr¨ªa tener diversas aplicaciones¡±, reconoce Mart¨ªnez. ¡°Espero que el reconocimiento que hemos obtenido promueva la investigaci¨®n hospitalaria¡±, a?ade.

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