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Un defecto en las mitocondrias del corazón causa muerte prematura

Un fallo en las mitocondrias, las fábricas de energía celular, produce miocardiopatía dilatada, una enfermedad frecuente en humanos donde el corazón sufre una dilatación importante y pierde fuerza de contracción.

Estudios de PET en animal sano (izquierda) y animal con miocardiopatía dilatada e insuficiencia cardíaca por falta de la proteína YME1 (derecha). El corazón en ambos casos está señalado por el recuadro de línea discontinua blanca. Ver la captación intensa de glucosa en el estudio de la derecha (color amarillo), que está ausente en el animal sano de la izquierda. / Science

Un defecto en un proceso mitocondrial vital para las células del corazón causa un tipo de miocardiopatía dilatada, una enfermedad del corazón que en la mayoría de los casos en humanos termina en insuficiencia cardiaca y muerte prematura.

Científicos del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC) de Madrid, en colaboración con el Centro de Investigación CECAD de la Universidad de Colonia/Instituto Max Planck (Alemania) y la participación del Hospital Universitario Fundación Jiménez Díaz y el CEU de Madrid, desvelan el papel clave de la proteína YME1 en la regulación del número, tipo y forma de las mitocondrias.

El trabajo, publicado hoy en la revista Science, describe cómo su ausencia favorece un tipo de metabolismo deletéreo y típico de los pacientes con insuficiencia cardiaca. El estudio muestra también que el empleo de estrategias metabólicas ha sido suficiente para reinstaurar el funcionamiento correcto del corazón, lo que abre la posibilidad de, en un futuro, tratar a los pacientes con esta enfermedad.

“El corazón es el órgano responsable de bombear sangre y abastecer de nutrientes y oxígeno a todos los órganos y células del cuerpo. Las células encargadas de dicha función son los cardiomiocitos”, explica Jaime García-Prieto, coprimer firmante del trabajo junto a su homólogo en Alemania, Timothy Wai.

El corazón precisa mucha energía, por lo que cualquier fallo en el abastecimiento supone insuficiencia cardiaca y, finalmente, muerte

“Y para que funcione correctamente”, señala, “precisa una gran cantidad de energía -cada día quema aproximadamente 20 veces su peso en forma de ATP (fuente de energía molecular), late más de 100.000 veces y bombea aproximadamente 8 toneladas de sangre-, por lo que cualquier fallo en el abastecimiento energético supone un deterioro de la función de bombeo seguido de insuficiencia cardiaca y finalmente la muerte”.

Las mitocondrias son las estructuras celulares encargadas de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular. Actúan, como ‘centrales energéticas’ de la célula y producen energía a partir del metabolismo de ‘carburantes’ orgánicos como son los azúcares, lípidos (ácidos grasos) y aminoácidos.

Si por cualquier motivo hay una falta de sustrato disponible o un fallo en la coordinación de los procesos bioquímicos que intervienen en la producción de energía, las consecuencias son letales para cualquier célula, y en el caso de los cardiomiocitos, para el paciente.

Enfermedad frecuente

La miocardiopatía dilatada es una enfermedad relativamente frecuente en humanos donde el corazón sufre una dilatación importante y pierde fuerza de contracción. En la mayoría de los casos, desemboca en insuficiencia cardiaca (el corazón no es capaz de bombear sangre de manera adecuada), y en estadios terminales causa la muerte o la necesidad de realizar un trasplante cardiaco.

Aunque puede aparecer a cualquier edad, es más común en personas de entre 40-50 años y su incidencia es de 3 a 10 casos por cada 100.000 habitantes. Debido a que no hay tratamientos específicos, resulta imprescindible “entender los mecanismos fundamentales que la ocasionanpara diseñar estrategias terapéuticas o preventivas en el futuro”, explica Borja Ibáñez, investigador del CNIC y cardiólogo del Hospital Universitario Fundación Jiménez Díaz, y autor senior del trabajo junto a Thomas Langer, del Instituto CECAD.

En personas sanas, se sabe que los cardiomiocitos de un corazón normal consumen más ácidos grasos que azúcares como sustrato para la producción de energía por su mayor rendimiento energético; sin embargo, los niveles de captación en pacientes con insuficiencia cardiaca se invierten. “Hasta ahora se consideraba que este fenómeno era un mecanismo de defensa en insuficiencia cardiaca, pero podría ser que la utilización prolongada de glucosa por los cardiomiocitos causara la enfermedad”, comenta Ibáñez.

Los investigadores Ibáñez y García Prieto. / CNIC

Con el fin de revertir dicha disfunción en la mitocondria y así evitar la miocardiopatía dilatada, los investigadores probaron distintos abordajes genéticos y dietéticos. Uno de ellos consistió en modificar la dieta de los animales por otra con alto contenido en ácidos grasos, con el objetivo de “forzar a las células del corazón con el problema mitocondrial a consumir más ácidos grasos que azúcares y así ‘bypasear’ su anomalía mitocondrial”, explica García-Prieto.

Así los investigadores observaron que las células retomaban su metabolismo normal y que, pese a mantener el defecto mitocondrial, el corazón recuperaba su función. Los resultados del estudio muestran que se ha logrado impedir el desarrollo de la enfermedad y alargar la vida de los ratones mediante este abordaje.

La insuficiencia cardiaca es más común entre los 40-50 años y su incidencia es de 3 a 10 casos por cada 100.000 habitantes

Prudencia en la interpretación de los resultados

El empleo experimental de una dieta grasa como medida terapéutica en un modelo de miocardiopatía dilatada supone un hallazgo que avanza en el conocimiento de los mecanismos que intervienen en la insuficiencia cardiaca y que puede tener implicaciones terapéuticas futuras para posibles tratamientos frente a miocardiopatías dilatadas.

“Este resultado confirma la necesidad de dedicar más recursos a la investigación básica que avance en el conocimiento de los sistemas biológicos a nivel molecular para entenderlos mejor y así ser capaces de resolver los problemas que desencadenan enfermedades en los pacientes”, indica Ibáñez. En este sentido, el director general del CNIC, Valentín Fuster, sugiere prudencia en la interpretación de los resultados.

“Está sobradamente demostrado que una dieta rica en grasas es a grandes rasgos perjudicial para la salud, ya que aumenta la incidencia de aterosclerosis. La posibilidad de que ante ciertos casos de insuficiencia cardiaca esta dieta pueda beneficiar al paciente es muy provocativo y atractivo, pero todavía queda mucha investigación traslacional por hacer antes de valorarlo como definitivo. Aun así, esta línea de investigación multicéntrica debe continuar y quizá, en un futuro a medio plazo, estemos en disposición de contestar a esta pregunta y eventualmente derribar otro paradigma establecido”, afirma.

Referencia bibliográfica:

"Imbalanced OPA1 processing and mitochondrial fragmentation cause heart failure in mice". Science, 3 de diciembre de 2015. http://www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aad0116

Fuente: CNIC
Derechos: CNIC
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