Una nueva investigación revela la molécula en el centro de un vínculo oculto entre la hiperglucemia y la interrupción de las mitocondrias – los diminutos compartimentos dentro de las células que les proporcionan la energía para seguir con vida y su función.
Investigadores de la Universidad Johns Hopkins (JHU), Baltimore, dicen que el descubrimiento podría conducir a nuevas formas de prevenir y tratar la diabetes.
Autor correspondiente Gerald Hart, profesor de química biológica en la Escuela de Medicina Johns Hopkins, explica:
«Sí el azúcar no es tóxico, así que ha sido un misterio por qué el azúcar elevado en la sangre puede tener un efecto tan profundo en el cuerpo.»
Dice que encontraron que el azúcar en la sangre aparece para interrumpir la función de una molécula implicada en numerosos procesos celulares.
Otros equipos ya han establecido que una diabetes no controlada, el azúcar en la sangre cambia el funcionamiento de las mitocondrias, lo que el equipo JHU decidió echar un vistazo a los procesos moleculares subyacentes.
Gran diferencia en los niveles de enzimas mitocondriales entre ratas diabéticas y no diabéticas
Para su estudio, el equipo comparó las enzimas en la mitocondria de los corazones de ratas con diabetes a los de corazones de ratas sanas.
Se centraron en dos enzimas que añaden y eliminan una molécula llamada O-GlcNAc desde y hacia las proteínas.
Grupo del Prof. Hart ha pasado los últimos 30 años investigando cómo las células utilizan O-GlcNAc para controlar el procesamiento de nutrientes y energía.
Ellos encontraron que una de las enzimas – O-GlcNAc transferasa, que añade la molécula a las proteínas – estuvo presente en niveles más altos en las mitocondrias de las ratas diabéticas. Al mismo tiempo, los niveles de la otra enzima – O-GlcNAcasa, que elimina la molécula a partir de proteínas – eran más bajos.
En primer autor Dr. Partha Banerjee, un becario postdoctoral en el laboratorio de Hart que llevó a cabo los experimentos, señala su sorpresa ante el hallazgo:
«Esperábamos que los niveles de las enzimas podrian ser diferentes en la diabetes, pero no esperábamos la gran diferencia que vimos.»
El equipo también encontró que O-GlcNAc transferasa estaba en un lugar diferente en las mitocondrias de los animales diabéticos. En lugar de estar incrustado en las paredes de la mitocondria, que encontraron la mayor parte de la enzima habían emigrado hacia el interior.
Efecto neto es reducir la eficiencia de la producción de energía en la mitocondria
El estudio también muestra cómo las dos enzimas desempeñan otras funciones importantes en las mitocondrias, tales como en la producción de unidades químicas de energía a las células en forma de ATP.
Prof. Hart dice que el efecto neto de estos cambios relacionados-O-GlcNAc es disminuir la eficiencia de la producción de energía en las mitocondrias, haciendo que se producen más calor y moléculas que causan daños.
Esto hace que el hígado para activar antioxidantes para neutralizar las moléculas que causan daño, que a su vez produce más glucosa, en espiral aún más azúcar en la sangre.
Prof. Hart sugiere que el hallazgo podría conducir a nuevos tratamientos para prevenir y tratar la diabetes que se dirigen a las enzimas O-GlcNAc.
Los fondos para el estudio procedían del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre y el Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales.
Prof. Hart declaró un interés comercial en el estudio – que recibe regalías sobre las ventas de uno de los anticuerpos utilizados en los experimentos.
Mientras tanto, los científicos están empezando a descubrir las mitocondrias hacen más que proporcionar células de energía.
Por ejemplo, Medical Press recientemente se enteró de un estudio en la revista Nature Cell Biology, liderado por investigadores de la NYU Langone Medical Center, Nueva York, que revela cómo las mitocondrias controlan y frenan el desarrollo celular.
El equipo encontró que el bloqueo de la acción de una enzima clave en la mitocondria detuvo las células madre se conviertan en células de huevo en moscas de la fruta.
