Describen cómo responden las células del cerebro ante la falta de oxígeno

Un equipo liderado por Irene Díaz Moreno y Miguel Ángel de la Rosa, profesores de la Universidad de Sevilla en el cicCartuja, han descrito las bases moleculares de la respuesta de las células del cerebro ante la falta de oxígeno. En concreto, los autores concluyen que la proteína citocromo c – modulador clave del metabolismo energético – puede actuar como agente neuroprotector cuando está fosforilado, es decir, cuando se producen mecanismos de regulación de la actividad de dicha proteína.

Grupo de investigación Biointeractomica del cicCartuja

Este hallazgo sienta las bases para testar el eventual uso de especies fosfomiméticas (que simulan químicamente la fosforilación natural) de dicha proteína en terapias contra patologías inducidas por hipoxia aguda, tales como la isquemia cerebral y ciertos tipos de cáncer.

Así, los expertos han centrado su estudio en la mitocondria, orgánulos encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular. Una proteína clave de su metabolismo es el citocromo c, de cuya actividad depende la eficiencia global del proceso de producción de energía. Sin embargo, como subproductos se forman radicales de oxígeno altamente dañinos para la célula, que a su vez se defiende desarrollando determinados mecanismos antioxidantes.

El correcto funcionamiento de la mitocondria, tanto para producir energía como para eliminar las especies reactivas de oxígeno, es esencial para el equilibrio celular y, por tanto, para el buen hacer del organismo completo. Por ello, cualquier alteración en su metabolismo puede  conducir  a enfermedades neurodegenerativas, patologías cardiovasculares y diversos tipos de cáncer. Todas estas afecciones tienen un denominador común: el estrés celular asociado a la falta de oxígeno, conocido como hipoxia, y que se traduce en la imposibilidad de “quemar” el combustible en la mitocondria.

Así, los investigadores de la Universidad de Sevilla han revelado las bases moleculares de la respuesta mitocondrial a hipoxia aguda en el contexto de ciertas enfermedades, como la isquemia cerebral. En efecto, los científicos del grupo de Biointeractómica, adscritos al Instituto de Investigaciones Químicas (centro mixto de la Universidad de Sevilla y el CSIC en el Centro de Investigaciones Científicas Isla de la Cartuja (cicCartuja)), han demostrado que el citocromo c sufre una modificación en su estructura –y, por consiguiente, en su actividad funcional– al fosforilarse en la tirosina (un aminoácido) en posición 97 que explica la disminución de la muerte neuronal en el cerebro post-isquémico tras el tratamiento con insulina.

En este trabajo, que se publicó ayer 16 de julio en la revista oficial de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, una de las revistas científicas más prestigiosas del mundo, los autores concluyen que la disminución en la muerte neuronal post-isquemia se debe a cambios sustanciales en el metabolismo mitocondrial, incluyendo mayor eficiencia de la cadena respiratoria, menor producción de especies reactivas de oxígeno y menor capacidad de activación de la muerte celular programada, proceso de suicidio en el que entran las células al recibir un estímulo específico con el fin de poner sus componentes celulares a disposición de las células vecinas.

Estos hallazgos permiten una mejor comprensión del metabolismo mitocondrial a nivel molecular y sientan las bases para testar el eventual uso de especies fosfomiméticas de citocromo c en terapias más eficientes contra patologías inducidas por la falta de oxígeno.