por la Universidad de Michigan
ANN ARBOR, Mich.—Las capacidades para el desarrollo de músculos de las hormonas conocidas como factores de crecimiento tipo insulina (FCI) son famosas. Basta con que haga una búsqueda en Internet y encontrará no sólo artículos científicos acerca de los efectos de las FCI sobre las células que dan origen al tejido muscular, sino también decenas de avisos que publicitan los supuestos beneficios de los suplementos con FCI (IGF por su sigla en inglés) para el incremento de la musculatura. Pero, a pesar del interés generalizado acerca de estas potentes moléculas, no se conocen detalles clave de cómo las FCI funcionan en las células musculares.
Ahora una investigación realizada por un equipo encabezado por el biólogo molecular Cumming Duan, de la Universidad de Michigan, ha aclarado un misterio que se mantuvo por mucho tiempo acerca del funcionamiento de las FCI. Las conclusiones de este equipo, que se publicarán esta semana en la vesión de Internet de la revista Proceeding of the Nacional Academy of Sciences, podrían conducir a nuevos tratamientos de las enfermedades que dañan los músculos y a nuevas formas de prevenir la pérdida de músculo que acompaña al envejecimiento. Y dado que las FCI también están implicadas en el crecimiento y la propagación de tumores malignos, el nuevo conocimiento podría tener consecuencias en la biología del cáncer.
Al igual que otros péptidos y proteínas hormonales, las FCI operan ligándose a receptores en las células a las que se dirigen. Esa vinculación inicia una serie de reacciones que, en última instancia, dirigen a la célula para que haga algo. Uno podría pensar que una hormona determinada, vinculándose a un receptor particular, obtendría siempre la misma respuesta de la célula, pero eso no es lo que ocurre en el caso de las FCI y los mioblastos, esto es las células inmaduras que se desarrollarán como tejido muscular.
Durante la formación del músculo la ligazón de la FCI con su receptor puede provocar una de dos respuestas muy diferentes en los mioblastos, dijo Duan, profesor en el Departamento de Biología Molecular, Celular y de Desarrollo. Algunas de las células se estimulan para dividirse, en tanto que otras interpretan la misma señal como una orden para diferenciarse, esto es para tornarse especializadas.
“Estos son acontecimientos celulares opuestos y mutuamente excluyentes, una vez que la célula muscular se divide no puede diferenciarse, y una vez que se diferencia ya no puede dividirse”, señaló Huan. Cómo la activación del mismo receptor por la misma hormona puede causar dos respuestas tan claramente diferentes ha sido una de las cuestiones más difíciles acerca de las FCI, pero Duan y sus colegas han encontrado la respuesta.
“La respuesta de los mioblastos está controlada por la disponibilidad de oxígeno”, dijo Duan. Cuando los niveles de oxígeno son normales la FCI promueve la diferenciación de las células musculares; cuando los niveles de oxígeno están por debajo de los normales la FCI promueve la división de las células musculares. El análisis de los detalles moleculares permitió que los investigadores descubrieran que el bajo nivel de oxígeno activa un intermediario llamado complejo HIF-1 que reprograma la secuencia de pasos que, últimamente, controla la respuesta de la célula.
Estos descubrimientos no sólo revelan la forma en que las células musculares responden a los niveles de oxígeno cambiantes durante su desarrollo normal sino que también tienen importancia en lo que se refi ere a enfermedades humanas, dijo Duan.
“Por ejemplo, una razón importante por la cual ocurre atrofi a muscular a medida que las personas envejecen es que la señal de FCI se debilita. Si pudiéramos encontrar una forma de afectar las señales de FCI podríamos detener o contrarrestar la pérdida”, indicó.
Aunque la manipulación de los niveles de oxígeno en células vivas podría ser difícil, quizá sea posible manipular el HIF-1 de manera que simule los cambiantes niveles de oxígeno.
Este trabajo también podría ayudar a que los científi cos entiendan mejor los procesos involucrados en la progresión y propagación del cáncer. Se sabe que la FCI puede promover la división y supervivencia de las células del tumor, y asimismo que los niveles de oxígeno a menudo son más bajos en el tejido del tumor que en el tejido normal. El hallazgo del eslabón entre la actividad de FCI y los niveles de oxígeno podría conducir a nuestras estrategias para el tratamiento del cáncer.
Los coautores de Duan en este artículo son el ex estudiante graduado Honxia Ren, ahora en un curso de post doctorado en la Universidad Columbia, y Domenico Accili, profesor de medicina en la Universidad de Columbia.
La investigación recibió fondos de los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias y la Universidad de Michigan.
