En un par de publicaciones, los investigadores han demostrado cómo las células se adaptan a los factores estresantes, como la pérdida de agua, mediante la reprogramación de sus redes de señalización internas. Los estudios describen mecanismos previamente desconocidos que utilizan las células para enviar señales entre la maquinaria celular y evitar la muerte celular. Según los autores, los fármacos que mejoran los mecanismos de adaptación podrían ayudar a las células a evitar múltiples enfermedades, incluida la diabetes tipo 2. Los estudios fueron publicados en Informes de celda y Célula Molecular.
«Descubrimos que las células desactivan las funciones no esenciales cuando se enfrentan a amenazas para su supervivencia. Al mismo tiempo, las células activan nuevos mecanismos para mantener las funciones esenciales», dijo Maria Hatzoglou, PhD, autora principal de ambos artículos, profesora de genética y nutrición en la Facultad de Medicina de la Universidad Case Western Reserve y miembro del Case Comprehensive Cancer Center.
Los estudios se centran en dos tipos de estrés celular: la contracción celular por la pérdida de agua y la disfunción del retículo endoplásmico, el orgánulo celular que produce y guía las proteínas hacia destinos específicos. Ambos tienen causas diversas, desde la genética de una persona hasta el entorno de una célula, y las células deben adaptarse a los factores estresantes o perecer. En los nuevos estudios, los investigadores describen una serie de soluciones celulares. «Las células se protegen a sí mismas al desacelerar los procesos que consumen energía, como la síntesis de proteínas. Esto prepara a las células para reprogramar la maquinaria celular para producir solo las proteínas esenciales necesarias para la supervivencia», dijo Hatzoglou.
En el estudio Molecular Cell, Hatzoglou y sus colegas describen cómo las células estresadas se centran en la producción de proteínas críticas para mantener la función del retículo endoplásmico, mediante la transmisión de señales a lo largo de vías moleculares inesperadas. En el estudio de Cell Reports, los investigadores pusieron células de la córnea en agua salada para secarlas. Las células respondieron activando vías que ayudan a transportar aminoácidos. Al hacerlo, las células pudieron evitar la pérdida de agua. Los hallazgos sugieren que los medicamentos que se dirigen a las vías de transporte podrían ayudar a tratar el síndrome del ojo seco. Dichos medicamentos también pueden ayudar a tratar enfermedades neurodegenerativas causadas por defectos en los equilibrios de proteínas.
Hatzoglou dijo: «Nuestros dos artículos contribuyen a nuestra comprensión de las formas en que las células intentan garantizar que las proteínas se plieguen y naveguen correctamente a través de las células, para que puedan llegar a sus destinos finales y asumir sus funciones normales. Este proceso se conoce como ‘estrés integrado’. respuesta.'» En Célula Molecular, los investigadores describen cómo las células pueden «reprogramar» la respuesta integrada al estrés. Como explica la revista, los autores «desvelan el mecanismo de adaptación al estrés crónico que abarca la remodelación previamente desapercibida». El estudio describe una cascada de nuevas señales celulares que las células utilizan para adaptarse a condiciones estresantes. Curiosamente, el nuevo mecanismo de defensa contra el estrés implica la remodelación de la maquinaria celular que traduce el material genético del ARNm en un grupo selecto de proteínas. Esta síntesis proteica selectiva protege a las células estresadas de la disfunción del retículo endoplásmico que amenaza la vida.
En Célula Molecular, Hatzoglou y colaboradores también muestran que la disfunción del retículo endoplásmico está marcada por un nuevo mecanismo de muerte celular que implica la vacuolización citoplasmática: la formación de grandes bolsas tóxicas dentro de las células que recuerdan a las células espumosas, observadas en muchas patologías humanas. Este fenotipo es una característica patológica en el cerebro de las enfermedades neurodegenerativas llamadas ataxias infantiles, e introduce la interesante posibilidad de que su causa sea el resultado de una disfunción del retículo endoplásmico en las células nerviosas.
Los hallazgos también podrían conducir a nuevos tratamientos para la diabetes. «Los pacientes que desarrollan diabetes tipo 2 se enferman porque producen demasiada insulina. Esto hace que el retículo endoplásmico se sobrecargue y sea incapaz de manejar la repentina sobrecarga de proteínas, lo que lleva a una disfunción. Esta disfunción luego mata las células productoras de insulina en el páncreas». dijo Hatzoglou. «Creemos que al mejorar la respuesta adaptativa al aumento de la insulina podemos retrasar la disfunción del retículo endoplásmico y la aparición de la enfermedad». Hatzoglou recibió fondos del Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales para estudiar cómo la activación de las respuestas de estrés celular podría ayudar a retrasar la progresión de la diabetes.
Junto con sus colegas, Hatzoglou está planificando futuros experimentos para comprender los mecanismos moleculares que defienden a las células durante diversas condiciones de estrés. Los hallazgos podrían conducir a nuevas terapias para prevenir la muerte celular en múltiples estados de enfermedad, desde el síndrome del ojo seco hasta la diabetes.
