MADRID 26 Ago. (EUROPA PRESS) -
Los microbiólogos de la Universidad de California en los Ángeles (Estados Unidos) han descubierto en un nuevo estudio que, además de producir energía para la célula, las mitocondrias también contribuyen a reducir las infecciones.
Sus hallazgos, publicados en 'Science', muestran que las mitocondrias matan de hambre a los patógenos compitiendo con ellos por la vitamina B9 (folato) para prevenir infecciones. Los investigadores descubrieron que el folato utilizado por las mitocondrias como parte de su metabolismo normal reducía la cantidad de folato disponible para un parásito específico, el 'Toxoplasma gondii', que posteriormente crecía más lentamente.
El 'Toxoplasma gondii' es un microorganismo parásito transmitido por las heces de los gatos o la carne poco cocinada que causa la toxoplasmosis, una infección que a menudo no presenta síntomas, pero que puede ser especialmente peligrosa para las personas inmunodeprimidas y durante el embarazo.
En los ratones, la infección por 'T. gondii' provoca cambios cerebrales que los hacen menos cautelosos con los gatos. Algunos investigadores piensan que el parásito tiene una relación simbiótica con los gatos, que no se ven afectados por el parásito, pero se benefician de una presa más fácil de atrapar.
Los seres humanos pueden experimentar algunos cambios similares en el cerebro, como ser más tolerantes al olor de la orina de gato. Para los seres humanos, el riesgo mucho mayor es la infección del feto en crecimiento, donde puede provocar un desarrollo inadecuado de algunos órganos internos.
El nuevo descubrimiento plantea la posibilidad de que un régimen vitamínico pueda reconfigurar el metabolismo mitocondrial para que sea aún más eficaz en la prevención de infecciones, como la toxoplasmosis, en las personas.
"Mucha gente piensa que las mitocondrias son fábricas de energía y que los patógenos pueden simplemente explotar esta fuente de energía consumiendo la energía que generan", afirma la autora correspondiente y profesora de microbiología, inmunología y genética molecular de la Universidad de California en los Ángeles (UCLA), Lena Pernas.
"Pero la realidad es que las mitocondrias son en realidad una especie de bacterias domesticadas que compiten con los patógenos invasores por los nutrientes", ha añadido la investigadora.
Las mitocondrias evolucionaron hace mucho tiempo, cuando algún tipo de bacteria antigua entró en una célula y estableció una relación simbiótica en la que recibía los nutrientes que necesitaba para vivir y la célula recibía la energía que producía a través de su metabolismo. A través de este proceso, llamado endosimbiosis, las bacterias evolucionaron hasta convertirse en las mitocondrias que existen hoy en día. Debido a que comenzaron como bacterias, las mitocondrias aún contienen ADN, llamado ADN mitocondrial o mtDNA, que es distinto del ADN nuclear.
AGOTAN LOS NUTRIENTES DE LOS INVASORES
"Si pensamos en las mitocondrias como bacterias intracelulares domesticadas que quieren proteger a su célula de nuevos invasores, ¿cuál sería la forma más sencilla de hacerlo?", se pregunta Pernas.
"Pues bien, podrían agotar los nutrientes de los que dependen los invasores. Y hay cientos o miles de mitocondrias por célula y probablemente solo unos pocos invasores iniciales en un momento dado, lo que significa que puede que no queden muchos nutrientes para los invasores", detalla Pernas.
Este nuevo descubrimiento se produjo cuando la primera autora, Tânia Catarina Medeiros, becaria postdoctoral del grupo de Pernas en su antigua institución, el Instituto Max Planck de Biología del Envejecimiento, observó que la cantidad de ADN mitocondrial aumentaba durante una infección.
Al infectar células humanas cultivadas con 'T. gondii', los investigadores descubrieron un aumento en la producción de una proteína llamada ATF4 que regula la expresión génica y que se activa por estrés, como la invasión de microbios. La ATF4 provocó un aumento de la cantidad de ADN mitocondrial, pero también indicó que la célula era capaz de detectar la presencia del patógeno, lo que activó una respuesta que aumentó el metabolismo mitocondrial. La célula fue capaz de hacerlo porque podía detectar las proteínas que secreta el parásito.
Para averiguar si los parásitos se beneficiaban del aumento del metabolismo mitocondrial, los investigadores eliminaron el ATF4 y descubrieron que los parásitos se desarrollaban mejor cuando el metabolismo mitocondrial no se alteraba. Esto demostró que el aumento del metabolismo, que era una respuesta a la infección, en realidad estaba actuando para suprimirla.
APLICACIÓN AL PARÁSITO QUE CAUSA LA MALARIA
Investigaciones posteriores revelaron que el aumento del metabolismo mitocondrial consumía más folato, que el parásito necesita para la forma especial en que produce nucleótidos, los componentes básicos del ADN. Sin la capacidad de producir este componente fundamental, los parásitos 'T. gondii' crecían más lentamente.
"Existe una competencia por los nutrientes en la que nuestro microbio domesticado está matando de hambre al microbio invasor", afirma Pernas.
El estudio es el primero en identificar una vía del huésped que activa la competencia por los nutrientes mitocondriales y en demostrar que desempeña un papel en la prevención de infecciones.
"Creo que esto podría aplicarse a cualquier microbio que dependa del folato para producir ese nucleótido en particular. Esto incluiría, por ejemplo, al 'Plasmodium', que causa la malaria. En el futuro, podremos preguntarnos si la restricción de folato a través del metabolismo mitocondrial defiende contra otros tipos de infecciones", finaliza Pernas,
