La disfunción de las células cerebrales con poco oxígeno es causada por el mismo sistema de respuesta que está destinado a ser su protector, según un estudio realizado por un equipo de investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad Case Western Reserve, en los Estados Unidos.
“Estos potentes respondedores proteicos inicialmente protegen las células cerebrales del bajo nivel de oxígeno como se esperaba", explica el autor principal del estudio Paul Tesar.
"Pero encontramos que su actividad prolongada conduce a un daño colateral no intencional que finalmente afecta la función de las células cerebrales”, agrega el profesor del Departamento de Genética y Ciencias del Genoma de Case Western Reserve.
Definir este mecanismo de daño brinda la oportunidad de desarrollar terapias efectivas, incluida una clase de medicamentos estudiados en su investigación, que podría informar futuros enfoques clínicos para muchas enfermedades neurológicas causadas por bajo oxígeno.
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Los hallazgos, que fueron publicados en la revista Cell Stem Cell, también aclaran cómo la respuesta al bajo nivel de oxígeno causa enfermedades en otros tejidos por fuera del cerebro.
El cuerpo ante la falta de oxígeno
Con el nacimiento de una atmósfera oxigenada fue posible un estallido de vida multicelular, ya que el oxígeno podría usarse para producir la energía necesaria para sustentar funciones vitales complejas.
Dado el requerimiento de oxígeno para la vida, casi todos los organismos desarrollaron un mecanismo para responder rápidamente cuando éste se encontraba en bajo nivel, una condición llamada hipoxia.
Precisamente, en 2019 se entregó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina por los descubrimientos de cómo las células de nuestro cuerpo detectan los niveles bajos de oxígeno y responden para mantenerse vivas.
En el núcleo de esta antigua respuesta, se encuentran las proteínas llamadas factores inducibles por hipoxia (FIH), que instruyen a la célula para minimizar el consumo de oxígeno y maximizar su acceso al mismo.
De esta manera, los FIH pueden considerarse “héroes valientes” que intentan proteger y resucitar las células en la respuesta inmediata de la falta de oxígeno. Pero la hipoxia prolongada causa disfunción en muchos tejidos.
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En particular, las células madre en el cerebro se ven afectadas por la hipoxia en muchas enfermedades, entre ellas: apoplejía, parálisis cerebral relacionada con el nacimiento prematuro, síndromes de dificultad respiratoria, esclerosis múltiple y demencia vascular.
Incluso el daño neurológico significativo causado por COVID-19 se atribuye a la hipoxia.
El lado oscuro
Hasta ahora, se desconocían las causas precisas del mal funcionamiento celular debido a la falta de oxígeno. En este estudio, los investigadores desarrollaron un nuevo enfoque para estudiar de cerca cómo funcionan las proteínas que responden a la hipoxia.
Al comparar cómo funcionan las células madre del cerebro con otros tejidos, como el corazón y la piel, los científicos confirmaron que las proteínas que responden a la hipoxia desempeñan una función beneficiosa para promover la supervivencia celular con poco oxígeno en todos los tejidos.
Sin embargo, estas mismas proteínas que responden a la hipoxia tenían un “lado oscuro” que antes no se apreciaba, ya que también activaban otros procesos celulares fuera de la respuesta beneficiosa central.
El equipo demostró que esta respuesta adicional, y previamente desconocida, es lo que afecta la función de las células madre del cerebro.
Si bien las proteínas que responden a la hipoxia evolucionaron para promover la supervivencia celular en todos los tejidos del cuerpo en condiciones de bajo oxígeno, el estudio sugiere que sus poderosos efectos también pueden tener “consecuencias no deseadas para alterar la función celular”.
Terapia promisoria
Los autores probaron “miles de medicamentos” para intentar restaurar la función de las células madre del cerebro con el fin de superar los efectos dañinos de las proteínas que responden a la hipoxia.
Y descubrieron un grupo de fármacos que superan específicamente la respuesta inductora de daño, dejando intacta la respuesta beneficiosa.
“Una de las avenidas emocionantes que se derivan de este trabajo es la identificación de fármacos que se dirigen específicamente al lado dañino de la respuesta a la hipoxia mientras que evitan afectar el lado beneficioso", destaca el primer autor Kevin Allan.
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“Esto ofrece una nueva perspectiva sobre la lucha contra el daño tisular debido a la hipoxia”, continúa el estudiante graduado del Programa de Capacitación para Científicos Médicos de Case Western. “Aún se desconoce si el lado dañino de la respuesta a la hipoxia es únicamente un efecto patológico involuntario o potencialmente un proceso normal no descubierto previamente que sale mal en la enfermedad”, añade Tesar.
Y concluye: "Nuestro trabajo abre la puerta a una nueva forma de pensar cómo las células responden a la falta de oxígeno en la salud y la enfermedad”.
Fuente: Europa Press
