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25 de Febrero de 2020
Medicina cardiovascular

El metabolismo de las mitocondrias influye en la capacidad regenerativa del corazón

Cambiar el tipo de nutrientes que consumen estos orgánulos celulares favorece, en ratones, la proliferación de los cardiomiocitos.

De confirmarse en humanos, los resultados de la investigación podrían ayudar a tratar la insuficiencia cardíaca ocasionada por infartos o infecciones. En la imagen, tinción del músculo cardíaco observada bajo microscopio. [iStock/BeholdingEye]

Modificar la fuente de alimento de las mitocondrias favorecería la reparación del tejido cardíaco. Así concluye un estudio publicado en tiempo reciente por la revista Nature Metabolism y realizado en ratones.

Durante la primera semana de vida, el corazón de los mamíferos neonatos presenta la capacidad de recuperarse de cualquier daño que pudieran sufrir las células que lo conforman. Sin embargo, la pérdida de dicha habilidad coincide con un cambio en el modo en que las mitocondrias obtienen energía. Es decir el paso de la glucólisis anaeróbica, que degrada la glucosa en ausencia de oxígeno, a la fosforilación oxidativa, que utiliza los ácidos grasos como principal recurso de sustento.

A pesar de que la transformación de estos últimos nutrientes aporta mayor cantidad de energía al organismo, la producción de especies reactivas de oxígeno, como los radicales libres, durante el proceso inhibiría la división celular y, por consiguiente, la producción de nuevos cardiomiocitos.

Así pues, Hesham A. Sadek y su equipo del Centro Médico del Suroeste de la Universidad de Texas, junto con científicos de otras instituciones de Estados Unidos, Brasil, Singapur y China, resolvieron ahondar en el estudio del papel que los ácidos grasos desempeñan en el cambio de la capacidad regenerativa.

Para ello, en primer lugar, los investigadores modificaron genéticamente a ratones hembra a fin de que produjeran leche baja en grasas. Asimismo, a los 12 días de vida, sus crías recibieron una dieta sin lípidos como primer alimento sólido. A la edad de 21 días, el corazón de estos animales presentaba mayor número de cardiomiocitos, así como células en estado de división, en comparación con el grupo de control. No obstante, y a pesar de mantener un régimen libre de grasas, la capacidad de regeneración desapareció una vez los animales alcanzaron la edad adulta; pues, al parecer, el organismo de los roedores aumentó la síntesis lipídica para compensar el déficit nutricional de la dieta.

En consecuencia, los científicos exploraron el efecto de actuar de forma directa sobre el metabolismo de las grasas. En concreto, delecionaron el gen de la enzima piruvato deshidrogenasa quinasa 4 (PDK4, por sus siglas en inglés), cuya acción inhibe la oxidación de la glucosa. Como resultado, las mitocondrias incrementaron el consumo de este azúcar como sustrato para obtener energía, hecho que favoreció la proliferación de las células cardíacas.

De forma interesante, en ausencia de PDK4, la función sistólica del ventrículo izquierdo de los ratones mejoró de forma notable 6 meses después de sufrir un infarto de miocardio. Ello sugiere la existencia de una respuesta regenerativa en el tejido. La inhibición farmacológica de la enzima corroboró este resultado.

Para Sadek y sus colaboradores, el hallazgo señala a PDK4 como diana terapéutica. Futuras investigaciones confirmaran la efectividad del uso de fármacos diseñados contra esta molécula como estrategia para revertir el daño cardíaco ocasionado por un infarto.

Marta Pulido Salgado

Referencia: «Mitochondrial substrate utilization regulates cardiomyocyte cell-cycle progression», A. C. Cardosso et al., en Nature Metabolism; 2: páginas 167-178, publicado el 20 de febrero de 2020.

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