Investigadores del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD-CSIC) y del Departamento de Fisiología, Anatomía y Biología Celular de la Universidad Pablo de Olavide, de las unidades U729, U703 y U737 del CIBERER y de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos han publicado un estudio en la revista Frontiers in Physiology, en el que demuestran 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 ha sido liderado por el investigador Plácido Navas, exjefe de la U729 CIBERER y experto en fisiología y metabolismo mitocondrial, y ha sido desarrollado como parte de su tesis doctoral por Juan Diego Hernández-Camacho, estudiante de doctorado de la Universidad Pablo de Olavide. 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. Este ratón presenta una disfunción mitocondrial y sufre síndrome metabólico de forma similar a la enfermedad que sufren pacientes con la misma mutación, motivo por el que se procedió al estudio en este modelo.

Miembros del equipo responsable de la investigación.

Desde hace bastante tiempo se conoce que la restricción calórica incrementa la esperanza y la calidad de vida en ratones, que retrasa la aparición de enfermedades crónicas asociadas al envejecimiento y que es capaz de modular múltiples factores metabólicos. Pero hasta ahora no se había usado para estudiar la evolución de una enfermedad mitocondrial. Por ello, 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. Por otro lado, los ratones mutantes bajo restricción calórica 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. Todo ello indica una mejora en la capacidad metabólica dependiente de las mitocondrias. Los autores concluyen 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 y codirector de la tesis de la que forma parte el estudio, 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 permitiría profundizar en los mecanismos biológicos como investigación básica pero que, 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.

Referencia bibliográfica:

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