Las mitocondrias son partes esenciales de la célula, que actúan como central energética de la misma. La unión de dos o más mitocondrias, así como la división de una mitocondria en dos unidades son fenómenos habituales que se conocen como “dinámica mitocondrial” y son necesarios para el buen funcionamiento de estas estructuras, así como de la propia célula.
Investigadores del IRB Barcelona, liderados por Antonio Zorzano, jefe de grupo del CIBERDEM y Catedrático de la Facultad de Biología de la Universidad de Barcelona (UB) han descrito un nuevo mecanismo de inflamación celular, relacionado con alteraciones en las dinámicas mitocondriales y que deriva en atrofia muscular. Los investigadores han descubierto que, tanto el bloqueo de la unión de mitocondrias, como el bloqueo de la fragmentación, ponen en marcha el proceso inflamatorio, aunque lo hacen mediante distintos mecanismos.
“La inflamación crónica es uno de los procesos que condicionan nuestra salud, ya que está vinculada con un amplio abanico de enfermedades como pueden ser, la diabetes, el Alzheimer, el párkinson, el cáncer o, también, el envejecimiento. Por eso es importante entenderla, para poder atajarla y prevenir los trastornos relacionados”, explica el Dr. Zorzano, jefe del laboratorio de enfermedades metabólicas complejas y mitocondria del IRB Barcelona.
El fenómeno, caracterizado en la revista Nature Communications, se ha observado en células de músculo en cultivo, y también en músculos de modelos experimentales de ratón. El tipo de inflamación descrita se conoce como inflamación estéril, ya que no está vinculada a un proceso infeccioso. Estos estudios abren la vía a explorar el papel de las alteraciones en la dinámica mitocondrial en el desarrollo de enfermedades humanas, en particular enfermedades que afectan al músculo.
“Uno de los hallazgos más notorios de nuestro estudio es que cuando forzamos la dinámica mitocondrial hacia cada uno de sus dos extremos (fragmentación o bien elongación mitocondrial), dichas vías inflamatorias son activadas de diferente manera. En ambos casos, eso sí, la activación de estas vías pasa por el reconocimiento de ADN mitocondrial por sensores de ADN intracelulares.” dice la Dra. Andrea Irazoki, primera autora del estudio, anteriormente estudiante de doctorado en el IRB Barcelona y actualmente investigadora postdoctoral en la Universidad de Copenhague.
El equipo de científicos también ha validado que este mecanismo tiene relevancia fisiológica, ya que ratones con fragmentación mitocondrial en sus músculos presentan inflamación y atrofia muscular, lo cual impacta negativamente en su capacidad física.
El Dr. David Sebastián, quien ha co-liderado el trabajo junto al Dr. Zorzano destaca que: “En este trabajo hemos descubierto un papel esencial de la dinámica mitocondrial en procesos inflamatorios. Junto con resultados previos del grupo que muestran alteraciones en la dinámica durante el envejecimiento, estos nuevos hallazgos podrían explicar el aumento de inflamación asociado al envejecimiento”. El Dr. Sebastián, investigador asociado en el IRB Barcelona, es ahora profesor de la Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación de la Universidad de Barcelona y jefe del laboratorio de Mitocondria, Enfermedades Metabólicas y Envejecimiento.
El año pasado, el mismo laboratorio publicó otro estudio , relacionado con el estudio de la función mitocondrial, en el que observaban que problemas en la eliminación de mitocondrias dañadas también generaba atrofia y envejecimiento muscular.
El laboratorio del Dr. Zorzano trabaja en la búsqueda de moléculas que puedan suplir la disfunción de determinadas proteínas mitocondriales, con el objetivo de reforzar su función y garantizar así el bienestar celular. Estudios cada vez más numerosos refuerzan la idea de que errores en las mitocondrias están detrás de un gran número de enfermedades que cursan con inflamación.
Este trabajo se ha llevado a cabo en colaboración con las plataformas científicas de Microscopía Avanzada, a cargo de Julien Colombelli, y de Espectrometrías de Masas y Proteómica, liderada por la Dra. Marta Vilaseca, ambas en el IRB Barcelona. En el trabajo, han participado también investigadoras del laboratorio de Lykke Sylow en el Biomedicinsk Institut de la Universidad de Copenhague.
Referencia del artículo:
Disruption of mitochondrial dynamics triggers muscle inflammation through interorganellar contacts and mitochondrial DNA mislocation. Andrea Irazoki, Isabel Gordaliza-Alaguero, Emma Frank, Nikolaos Nikiforos Giakoumakis, Jordi Seco, Manuel Palacín, Anna Gumà, Lykke Sylow, David Sebastián & Antonio Zorzano Nature Communications (2022) DOI: 10.1038/s41467-022-35732-1
