Hallan una red molecular que regula los efectos celulares defectuosos en las enfermedades mitocondriales

(31/07-31/08/2013) - E.P.

La enfermedad mitocondrial puede tener muy diversos efectos y gravedad en diferentes tejidos causando trastornos progresivos tanto en niños como en adultos

Científicos del Hospital Infantil de Philadelphia (CHOP), en Estados Unidos, han identificado una red principal de moléculas de señalización que actúa como un interruptor para regular los efectos celulares defectuosos en el flujo de energía a la cadena respiratoria en las enfermedades mitocondriales, un conjunto diverso de trastornos de energía difíciles de tratar. Usando este conocimiento, mostraron que el ácido nicotínico (vitamina B3), restaura parcialmente el funcionamiento normal en las células afectadas de pacientes con enfermedad mitocondrial, según publica Plos One.
"Encontrar una respuesta celular común revela que existe un poco de orden en el caos de estas enfermedades básicas de energía", afirmó el autor del estudio, Marni J. Falk, director médico y clínico de la enfermedad mitocondrial en CHOP.
Las enfermedades mitocondriales primarias interfieren directamente con la función de la cadena respiratoria (RC), la secuencia altamente conservada de las reacciones químicas dentro de las mitocondrias que generan energía a partir de oxígeno y nutrientes.
"Hay cientos de razones diferentes individuales para el mal funcionamiento de RC", sañala Falk, "pero hemos identificado una respuesta celular común integrada, que reconoce cuando el flujo de energía se ve afectado. Esa respuesta altera una serie de vías biológicas y, en muchos tejidos, los cambios bioquímicos secundarios son en realidad una contribución a los síntomas de la enfermedad".
El mal funcionamiento de la RC en la enfermedad mitocondrial puede causar síntomas como convulsiones, accidentes cerebrovasculares, ceguera, enfermedades del corazón, debilidad muscular progresiva o vulnerabilidad a las infecciones, entre otros problemas. No existe cura y los tratamientos más actuales para las enfermedades de la RC son en gran medida ineficaces.
En el estudio actual, Falk y su equipo analizaron las respuestas celulares en el músculo esquelético humano y líneas celulares de la piel y en la búsqueda de esa enfermedad RC interrumpieron las vías biológicas cruciales controladas por un grupo de factores maestros de señalización: FOXO, PPAR, las sirtuinas, AMPK y mTORC1, todos ellos componentes integrales de las redes de señalización celular que detectan la disponibilidad de nutrientes y regulan el crecimiento.
"La buena noticia en nuestra investigación es que las vías de señalización que regulan la respuesta del organismo a las enfermedades mitocondriales son ya conocidos por otras razones, apuntó Falk. El uso de un agente que restaura la actividad colectiva hacia un funcionamiento más normal ofrece posibles tratamientos para los diversos síntomas de la enfermedad mitocondrial de la RC".
Sobre la base de estudios previos del equipo en modelos experimentales, en los que se mostró que un medicamento para reducir el colesterol, probucol, restauró la función renal en un modelo con un defecto de la RC, Falk y sus colegas utilizaron una forma de vitamina B3, ácido nicotínico, que igual que el probucol, se sabe que estimula la vía de señalización de PPAR.
En esta investigación, los autores añadieron ácido nicotínico a una línea celular de fibroblastos cultivados de la piel de un paciente con la enfermedad mitocondrial conocida como el síndrome de Leigh que causa accidentes cerebrovasculares en niños pequeños. El ácido nicotínico normalizó la actividad de señalización no sólo en PPAR, sino a través de una red de señalización integrada, y también mejoró la respiración celular en general, la capacidad de las células para utilizar el oxígeno.
"A pesar de que el defecto genético subyacente en la función RC persistió, hemos sido capaces de revertir algunos de sus principales efectos posteriores perjudiciales en las funciones celulares esenciales que están deterioradas en muchas variedades de la enfermedad mitocondrial", afirma Falk, quien advirtió que aún queda mucho trabajo por hacer, incluyendo estudios en modelos experimentales, para determinar si este descubrimiento en los tejidos de los pacientes con cultivos de células puede conducir a tratamientos clínicos eficaces.
Sin embargo, agregó: "La búsqueda de un mecanismo de señalización central común a la muy diversa enfermedad RC debe permitir a los investigadores clasificar mejor las diferencias sutiles en la respuesta de señalización para entender los subtipos de la enfermedad mitocondrial y diseñar tratamientos personalizados que restauren la señalización en alteraciones específicas en cada paciente".