Por qué los astronautas pierden masa muscular: estudio apunta a las mitocondrias
La exposición a la microgravedad a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI) provoca que las mitocondrias en células humanas y en gusanos produzcan menos proteínas, según han descubierto investigadores. El trabajo también identificó una vía molecular previamente desconocida que traduce los efectos de la gravedad en las mitocondrias a través de la acción mecánica de la adhesión celular, lo que podría explicar por qué la actividad proteica disminuye cuando esos efectos se eliminan. El estudio fue publicado en Nature Communications el 30 de junio.
Los hallazgos “podrían tener implicaciones para los viajeros espaciales”, dice Thomas Corydon, biólogo espacial de la Universidad de Aarhus en Dinamarca. “Esto podría usarse para entender cómo preparar mejor a los astronautas que van al espacio”. Estudios previos de células y ratones volados al espacio, así como de muestras de astronautas, han sugerido que el vuelo espacial provoca daños en las mitocondrias. “Vimos el panorama general de cómo ocurría la desregulación mitocondrial”, dice Afshin Beheshti, investigador de biomedicina espacial de la Universidad de Pittsburgh en Pensilvania, quien participó en el trabajo anterior. Pero los mecanismos moleculares a través de los cuales la gravedad afecta la biología mitocondrial son poco conocidos, añade.
El enfoque en la traducción de proteínas
Investigaciones anteriores también encontraron que la gravedad reducida afectaba la transcripción de ADN a ARN mensajero. Pero para el estudio más reciente, Shintaro Iwasaki, biólogo molecular del instituto nacional de investigación científica RIKEN en Wako, Japón, y sus colegas quisieron analizar los efectos en la traducción, el proceso mediante el cual unas máquinas moleculares llamadas ribosomas utilizan los ARNm para sintetizar proteínas.
Con la ayuda de los astronautas de la EEI, el equipo cultivó células humanas en un módulo de laboratorio a bordo de la estación durante 24 o 48 horas, y luego las congelaron. Las muestras de control se mantuvieron en una centrífuga que simulaba la gravedad terrestre estándar mientras se cultivaban. Después de que todas las muestras regresaran a la Tierra, su análisis reveló que las células expuestas a microgravedad durante 24 horas tenían menos ARNm mitocondriales que los controles, y que sus ribosomas mitocondriales producían menos proteínas.
Resultados en gusanos y experimentos terrestres
Los investigadores encontraron resultados similares, aunque menos marcados, en larvas de gusanos Caenorhabditis elegans que fueron cultivadas en microgravedad en la EEI durante cuatro días, en comparación con gusanos mantenidos en una centrífuga. En experimentos adicionales en laboratorios terrestres, Iwasaki y sus colegas usaron un clinostato, una herramienta que gira las células para imitar la gravedad reducida. Después de 24 horas en el clinostato, las mitocondrias en células humanas mostraron una producción reducida de 13 proteínas. Mantener las células girando hasta 48 y 72 horas disminuyó aún más la síntesis de proteínas mitocondriales.
“Es bien sabido que la microgravedad reduce o altera la expresión génica”, dice Corydon. Este análisis proporciona evidencia de cómo afecta a las células “directamente a nivel de proteínas”, añade.
Implicaciones para futuras misiones
Estos hallazgos son cruciales para la salud de los astronautas en misiones de larga duración, como los viajes a Marte. Comprender cómo la microgravedad afecta las mitocondrias podría llevar a desarrollar contramedidas, como ejercicios específicos o fármacos, para mitigar la pérdida de masa muscular y otros problemas metabólicos. La investigación también abre la puerta a estudiar cómo la gravedad influye en procesos celulares fundamentales en la Tierra.
