Científicos españoles describen cómo las mitocondrias ayudan al intestino a protegerse de la inflamación

En concreto, según el artículo publicado en la revista 'Cell Reports', las especies reactivas de oxígeno que producen la actividad metabólica de las mitocondrias son imprescindibles para generar la primera línea de defensa del sistema inmune, un hallazgo que abre una nueva vía para el tratamiento de las colitis y otras patologías inflamatorias.

El grupo de José Manuel Cuezva, catedrático de la UAM y director del estudio, hace años que lidera la investigación básica y traslacional sobre el papel que la mitocondria desempeña en fisiopatología humana.

La mitocondria es bien conocida por su papel en la síntesis de la enzima ATP, que es la moneda energética que utilizan las células para poder llevar a cabo sus actividades. Para esta tarea, utilizan una serie de 'complejos respiratorios' de su membrana interna, cuya misión es transferir los electrones obtenidos en las oxidaciones biológicas hasta el oxígeno molecular.

En concreto, el flujo de la respiración mitocondrial está regulado por la ATP sintasa, que es la 'turbina' que sintetiza el ATP. La respiración en determinadas situaciones puede estar impedida, lo que resulta en la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), por ejemplo, cuando se bloquea parcialmente la actividad de la ATP sintasa.

Tradicionalmente, los ROS se han considerado 'los malos de la película' por el daño oxidativo que pueden producir en los constituyentes de la célula.

ACTIVACIÓN DE LA GLUCOLISIS

En su trabajo, los investigadores utilizaron ratones que expresan de manera regulada el inhibidor fisiológico de la ATP sintasa en el intestino. Este inhibidor, llamado IF1, es capaz de unirse a la 'turbina' y bloquear parcialmente la síntesis de ATP, lo que conlleva que las células del intestino activen la glucolisis, que es la otra vía de obtención de energía.

Al bloquear parcialmente la ATP sintasa, este inhibidor también impide el flujo normal de los electrones en la respiración, y propicia la generación de ROS a un nivel que no es tóxico para la célula. Todo lo contrario son ROS que promueven la activación de NFkB, el factor de transcripción de la inflamación, que promueve en el núcleo la instauración de programas de supervivencia frente al estrés.

"Es decir, los ROS mitocondriales propician un estado de pre-condicionamiento del tejido frente a la adversidad. Como demostramos en el trabajo, este pre-condicionamiento se manifiesta cuando los ratones son sometidos a tratamientos tóxicos que inducen inflamación", amplía Laura Formentini, también autora del estudio.

Los ratones que expresan IF1 humano en el intestino son más resistentes al estímulo tóxico que genera colitis, porque los ROS generados por la mitocondria reclutan las células de la inmunidad que contribuyen a resolver la inflamación, los macrófagos M2. De hecho, si se amortigua la producción de ROS y/o la activación de NFkB, se previene el efecto protector ejercido por la expresión de IF1, han resaltado.