Investigadores de la U729 CIBERER en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo de la Universidad Pablo de Olavide han demostrado que la restricción calórica, un procedimiento que aumenta la longevidad en múltiples organismos, puede reducir la disfunción mitocondrial asociada con la reducción en coenzima Q en un modelo de ratón.
El estudio, publicado en la revista Frontiers in Physiology, ha sido liderado por Plácido Navas, exjefe de grupo de la U729 CIBERER y experto en fisiología y metabolismo mitocondrial, y forma parte de la tesis doctoral de Juan Diego Hernández-Camacho, primer autor de este trabajo, que ha sido realizado en colaboración con la U703 y la U737 CIBERER que lideran respectivamente Rafael Artuch y Antònia Ribes, e investigadores del CSIC y los Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos.
En el estudio, se determinó cómo la restricción calórica afectaba a la fisiología del músculo en un modelo de ratón mutante para la proteína Adck2 que presenta una disfunción mitocondrial y sufre síndrome metabólico. Este modelo presentaba una mutación detectada en pacientes que mostraban una patología similar, por lo que permitía entender los diferentes problemas que pueden presentar los pacientes que sufran mutaciones en la misma proteína.
Desde hace bastante tiempo se conoce que la restricción calórica incrementa la esperanza y la calidad de vida en ratones, retrasa la aparición de enfermedades crónicas asociadas al envejecimiento y es capaz de modular múltiples factores metabólicos. Pero hasta ahora no se había usado en el estudio de una enfermedad mitocondrial. Para este estudio, los ratones adultos se mantuvieron en restricción calórica durante siete meses para así inducir adaptaciones metabólicas a largo plazo.
Los ratones así tratados presentaron una mejora en el metabolismo de la glucosa y mayor sensibilidad a la insulina. Además, presentaron cambios en la composición de las fibras del músculo esquelético que mostraron un perfil más oxidativo, un incremento de la respiración mitocondrial y una mejora de la función de las células madre del músculo. El trabajo indica que los beneficios observados en el modelo mutante podrían estar asociados a un aumento de los niveles de coenzima Q mitocondrial, una activación de la biogénesis mitocondrial y un incremento de ciertos marcadores de adaptación a la restricción calórica y al ayuno.
Daniel José Moreno, uno de los autores del artículo, señala que “los efectos positivos observados en el modelo mutante en términos metabólicos abren las puertas a estudiar la restricción calórica como modulador metabólico en otros modelos de enfermedades mitocondriales. Sin lugar a dudas, podríamos pensar que la restricción calórica permite profundizar en los mecanismos biológicos como investigación básica y además a largo plazo podría llegar a tener aplicaciones clínicas para pacientes que sufran enfermedades asociadas con el metabolismo mitocondrial, aunque para ello sería necesario un mayor número de estudios y ensayos”.
El grupo de investigación principal del estudio se ha especializado en la caracterización y estudio de enfermedades mitocondriales y, en especial, en aquellas que afectan a la síntesis de coenzima Q, una molécula esencial para el metabolismo y la protección antioxidante.
El investigador principal, Plácido Navas, resalta que los diferentes modelos celulares y animales desarrollados para estudiar estas enfermedades son esenciales para entender los cambios fisiológicos asociados con la patología y poder así entender mejor la sintomatología de la enfermedad y abordar terapias más adecuadas para cada caso. “Cada mutación afecta a las proteínas de forma diferente y es el conocimiento de estas particularidades el que permite abordar tratamientos más eficientes para cada caso”, indica.
Imagen: Composición del tipo de fibras del músculo esquelético (tibialis anterior). Las miofibras tipo IIa aparecen en verde, las miofibras tipo IIx en negro y las miofibras tipo IIb en rojo. Se observa como la restricción calórica indujo un aumento de las fibras tipo IIa y, por lo tanto, aumentado el número de fibras que presentan un perfil metabólico más oxidativo.
Artículo de referencia:
Hernández-Camacho JD, Fernández-Ayala DJM, Vicente-García C, Navas-Enamorado I, López-Lluch G, Oliva C, Artuch R, Garcia-Villoria J, Ribes A, de Cabo R, Carvajal JJ and Navas P (2022). Calorie Restriction Rescues Mitochondrial Dysfunction in Adck2-Deficient Skeletal Muscle. Front. Physiol. 13:898792. doi: 10.3389/fphys.2022.898792
