Autofagia y supervivencia con bajo nivel de oxígeno

La autofagia es un mecanismo de reciclaje de proteínas y otros materiales celulares, esencial para sobrevivir a diferentes condiciones adversas como la falta de nutrientes.

Ahora, científicos de la Fundación Instituto Leloir (FIL) y del CONICET en Argentina han conseguido caracterizar fisiológica y genéticamente a la autofagia inducida por hipoxia (reducción de los niveles de oxígeno) en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster, un modelo de investigación básica que permite entender procesos biológicos análogos en humanos.

La hipoxia es un fenómeno que ocurre en infartos, accidentes cerebrovasculares, tumores y otros eventos patológicos de relevancia para la salud humana.

“Nuestro estudio confirmó que la autofagia es fundamental para la adaptación de las larvas de Drosophila a bajas concentraciones de oxígeno”, afirmó Mariana Melani, doctora en genética y biología molecular, así como codirectora del estudio e investigadora del CONICET en el Laboratorio de Genética y Fisiología Molecular que lidera Pablo Wappner en la FIL.

El estudio, liderado por Melani y Wappner y publicado en la revista académica Autophagy, también revela que la autofagia debe ocurrir en todos los tejidos del cuerpo para que los organismos puedan adaptarse a la hipoxia. “Si, por ejemplo, bloqueamos la autofagia solo en el cerebro o en el músculo, los animales mueren tras ser expuestos a hipoxia. O sea que el daño producido por la hipoxia en cada tejido sería letal para el individuo”, resaltó la doctora Melani.

Imagen de microscopía confocal en la que se ven células de cuerpo graso de larvas de la mosca Drosophila y que son similares en su función al hígado humano. Se puede detectar la autofagia inducida por hipoxia cuando la proteína roja se agrupa en puntitos. En la célula de más abajo y marcada en color verde, el gen de autofagia está bloqueado y por lo tanto la hipoxia no puede desencadenar el proceso autofágico que normalmente sí ocurre en las células vecinas que no son verdes. Los núcleos de todas las células están marcados en celeste. (Imagen: Agencia CyTA-Leloir)

La mosca de la fruta es un excelente modelo de investigación porque tiene buena tolerancia a la hipoxia y además brinda la posibilidad de realizar un análisis genético profundo. “Dado que la maquinaria autofágica está conservada todo a lo largo de la evolución desde las levaduras hasta los mamíferos, los resultados de nuestro estudio tienen posible relevancia para la salud humana también”, destacó Melani.

A partir de los resultados del nuevo estudio, los científicos planean realizar investigaciones destinadas a dilucidar qué es lo que ocurre en las células que no hacen autofagia cuando sufren hipoxia. ¿Hay un aumento de proteínas dañadas que no pueden ser removidas de las células? ¿Se daña el ADN? ¿Las mitocondrias (fábricas de energía celular) dejan de funcionar y no pueden ser eliminadas por autofagia?

Las células del centro de tumores de gran tamaño tienen baja irrigación sanguínea y por lo tanto están sometidas a hipoxia. “Es posible que estas células se adapten a las condiciones de hipoxia utilizando la autofagia como mecanismo de supervivencia”, explicó Melani. Y agregó: “Por lo tanto, bloquear la autofagia en estas situaciones podría llevar a la muerte de las células tumorales. Mediante nuestros estudios en Drosophila esperamos poder contribuir a la comprensión de estos procesos complejos”.

Los primeros autores del estudio son Ayelén Valko y Sebastián Perez-Pandolfo, de la FIL y del CONICET. También participaron Eleonora Sorianello, del Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME), dependiente del CONICET; y Andreas Brech, de la Universidad de Oslo, en Noruega. (Fuente: Agencia CyTA-Leloir)