Créditos de las imágenes: BGU press room.
Las células utilizan un “Sistema de Control de Tráfico” sincronizado para determinar la disponibilidad de nutrientes y el equilibrio energético: un nuevo objetivo potencial para curar la diabetes y el cáncer.
Científicos de Israel han descubierto que las células humanas operan un sofisticado sistema de control de tráfico sincronizado que monitoriza activamente la disponibilidad de nutrientes y controla con precisión el equilibrio energético celular y los niveles de azúcar en sangre.
Este hallazgo desafía las suposiciones arraigadas sobre cómo las células detectan y responden a los cambios en los niveles de nutrientes, y ofrece una nueva y prometedora diana para el tratamiento de la diabetes y el cáncer.
¿Cómo detectar rápidamente la disponibilidad de nutrientes?
El estudio, dirigido por el profesor Ehud Ohana y la estudiante de doctorado Noa Yehoshua, se publicó recientemente en Nature Communications.
El laboratorio del profesor Ohana ha vuelto a funcionar en una ubicación alternativa tras su destrucción por el ataque con misiles iraníes contra el Centro Médico de la Universidad de Soroka.
Todas las células deben producir y utilizar energía para vivir cada momento. Por lo tanto, se enfrentan a un desafío constante: cómo detectar rápidamente la disponibilidad de nutrientes y mantener un equilibrio energético adecuado.
Un cambio en la perspectiva científica
Hasta ahora, los científicos creían que las células dependían principalmente de mecanismos de detección internos relativamente lentos que podían tardar horas en ajustar el metabolismo.
Sin embargo, este nuevo estudio revela un mecanismo sofisticado: las células han desarrollado un sistema de respuesta rápida totalmente sincronizado que monitoriza directamente la disponibilidad de nutrientes en su superficie.
Dos proteínas transportadoras clave, el transportador de citrato hepático (NaCT) y los transportadores de glucosa (Glut), no solo transportan estos nutrientes energéticos dentro o fuera de las células.
La asociación molecular
Trabajan en perfecta coordinación, detectando continuamente los niveles de nutrientes y comunicándose con otras células para mantener el equilibrio energético y controlar la glucemia mediante una absorción sincronizada de nutrientes que se ajusta en cuestión de minutos.
Esta investigación cambia radicalmente nuestra perspectiva sobre la nutrición celular y el equilibrio energético.
En lugar de receptores pasivos de nutrientes disponibles aleatoriamente, las células monitorizan y regulan activamente su ingesta mediante sofisticados sistemas moleculares sincronizados que controlan directamente la glucemia, los ácidos carboxílicos y el equilibrio energético.
Curar la diabetes, el cáncer y otros trastornos metabólicos
Hemos desarrollado moléculas que actúan sobre estas funciones sincronizadas y que, sorprendentemente, redujeron la glucemia en ratones.
Por lo tanto, tenemos a nuestra disposición nuevas herramientas potenciales y robustas para curar la diabetes, el cáncer y otros trastornos metabólicos, afirma el profesor Ohana.
Piense en NaCT y Glut como dos controladores de tráfico sincronizados en constante comunicación, coordinándose continuamente para mantener un equilibrio energético óptimo y el control de nutrientes.
Los investigadores identificaron una región molecular específica en NaCT, denominada dominio H4c, que permite esta coordinación molecular.
Cuando un transportador detecta cambios en la disponibilidad de nutrientes, envía inmediatamente una señal al otro para que se ajuste en consecuencia, garantizando una sincronización perfecta en la gestión energética.
La coordinación es notable: cuando las células hepáticas carecen de glucosa, la captación de glucosa y citrato aumenta drásticamente para mantener el equilibrio energético.
Sin embargo, en cuanto la glucosa vuelve a estar disponible, la captación elevada se detiene.
Las implicaciones terapéuticas son prometedoras.
Cuando los investigadores alteraron genéticamente la expresión de NaCT en ratones, ocurrió algo interesante: las células absorbieron una cantidad considerablemente mayor de glucosa de su entorno y, en consecuencia, los niveles de glucosa en sangre disminuyeron considerablemente.
Al actuar sobre este sistema sincronizado de detección de nutrientes, los científicos pueden controlar eficazmente los niveles de azúcar en sangre en animales vivos.
Este enfoque sugiere una estrategia terapéutica potencialmente valiosa: al actuar estratégicamente sobre la NaCT, los médicos podrían ayudar a las células de los pacientes diabéticos a extraer más glucosa del torrente sanguíneo, reduciendo eficazmente los niveles de azúcar en sangre y ofreciendo potencialmente un nuevo enfoque terapéutico altamente eficiente para la diabetes.
Más allá de la diabetes: una cura para las enfermedades metabólicas
El descubrimiento se extiende más allá del tratamiento de la diabetes hacia posibles curas para múltiples enfermedades metabólicas.
Las células cancerosas notoriamente secuestran los transportadores de glucosa mientras suprimen NaCT, una combinación que impulsa su crecimiento agresivo.
Con base en esto, el Prof. Ohana, en colaboración con el Prof. Shimon Ben-Shabat, ha diseñado nuevas entidades moleculares que reprograman el metabolismo de las células tumorales, que se desarrollarán para tratamientos clínicos en colaboración con el Prof. Nicola Mabjeesh (jefe de Urología, Centro Médico Universitario Soroka) y el Dr. Sabri El-Saied (subdirector de Otorrinolaringología, Centro Médico Universitario Soroka).
El equipo ha demostrado que estas nuevas moléculas erradican tumores específicos en ratones.
Por lo tanto, comprender este sistema sincronizado NaCT-Glut podría desbloquear nuevas formas de erradicar las células cancerosas mientras se preserva el tejido sano.
“Este descubrimiento científico es un ejemplo de investigación de vanguardia que se convierte en una oportunidad para desarrollar nuevos fármacos.