Simulan daño celular ocasionado por ácidos grasos

Se vislumbra una alternativa terapéutica para mitigar la ‘lipotoxicidad’

Pie de foto: Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), en 2050 habrá cerca de 150 millones de casos de alzhéimer, un tipo de demencia. Foto: Thomas Samson / AFP.

16.11.2022 17:34 Actualizado: 12.12.2022 09:31

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La simulación computacional ha sido clave al observar el efecto negativo que compuestos como el ácido palmítico, frecuente en el aceite de palma y otros alimentos, tienen en células del sistema nervioso como los astrocitos, que protegen a las neuronas, lo cual desencadena enfermedades como alzhéimer, demencia, párkinson o esclerosis lateral amiotrófica.

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Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), en 2050 habrá cerca de 150 millones de casos de alzhéimer, un tipo de demencia.

Foto: Thomas Samson/AFP

El ácido palmítico (AP) es un compuesto que se encuentra en el aceite de palma, las carnes rojas, la leche, la mantequilla y algunos quesos; es rico en grasas saturadas y tiene nutrientes fundamentales para el desarrollo y el crecimiento del organismo, por lo que es uno de los más presentes en los depósitos de grasa del cuerpo, cerca del 20 o 25 %.

Aunque este compuesto puede ser una importante fuente de energía y es necesario para la absorción de algunas vitaminas (A, D, E y K), cuando se consume en exceso tiene un impacto negativo en los astrocitos, células del sistema nervioso central que protegen como un “escudo” las neuronas y el cerebro contra sustancias tóxicas y otros procesos.

El exceso de ácido palmítico genera 'lipotoxicidad', un fenómeno en el cual, por medio de moléculas llamadas interleucinas, los astrocitos se inflaman y empiezan a perder sus funciones hasta que mueren, haciendo que las neuronas no tengan el “escudero” que las protegía, y por ende estén vulnerables.

Estos daños producen estrés oxidativo en las células, lo que quiere decir que se genera una pérdida del balance de transferencia de electrones (óxido-reducción), por lo que aumenta la producción de moléculas dañinas como los radicales libres, que son inestables y van desgastando la capa protectora de las neuronas (membrana celular), y por ende debilitando su funcionamiento normal.

Además, generan aumento de ceramidas, lípidos que forman parte de la membrana o corteza de las células en general, y que se encuentran en la mielina, sustancia muy importante que recubre las neuronas, pero el ácido palmítico hace que se produzcan en exceso, alterando vías de señalización celular encargadas de facilitar procesos de intercambio de información entre las neuronas y otras células como los astrocitos.

María Andrea Angarita, candidata a magíster en Bioinformática de la Universidad Nacional de Colombia (Unal) e integrante del Grupo de Investigación en Bioinformática y Biología de Sistemas (Gibbs), puso a prueba un modelo computacional novedoso que utiliza datos experimentales para evaluar la batalla que libran los astrocitos con el ácido palmítico, y este último con un medicamento llamado tibolona (esteroide sintético), procesos que se habían estudiado por separado y de manera puntual, y no en conjunto.

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María Andrea Angarita, candidata a magíster en Bioinformática de la Unal, trabaja con este tema hace algún tiempo.

Foto: Universidad Nacional de Colombia

La investigadora explica que todo se hizo por medio de simulación computacional, con los softwares Matlab y Rstudio, que permiten ver lo que ocurriría en la realidad; por ejemplo, el modelo permitió evidenciar de manera simultánea tanto los procesos de estrés oxidativo como el exceso de ceramidas y los daños irreversibles en los astrocitos, lo cual es novedoso porque nunca antes se había utilizado la informática desde un enfoque multiómico molecular, genético y proteico, para evaluar todo a la vez.

Posibles blancos terapéuticos

En el estudio se pusieron a prueba este enfoque junto con la teoría de control, un sistema poco estudiado en este campo mediante el cual se hace un análisis simulado por medio de una estructura similar a la obtenida por la teoría de grafos (círculos similares a puntos de intersección y líneas que simulan rutas y conexiones), en la que se puede observar la forma en que el ácido palmítico inhibe o interrumpe el funcionamiento natural de la información y protección de las células del sistema nervioso, y la forma en que la tibolona las protege.

Los astrocitos tienen un metabolismo central y definido, por lo que si se afecta se daña todo su funcionamiento. En una serie de patrones aleatorios evaluados por esta teoría se encontraron 84 reacciones a causa del ácido palmítico que pueden resultar críticas para este centro de mando y que llevarían a que se altere el funcionamiento celular.

Debido a su papel diverso, el ácido palmítico presenta 25 interruptores metabólicos, llamados así porque ejercen un bloqueo o cambio en la energía del astrocito y lo apagan, debilitando gran parte de las vías energéticas que los conectan con las neuronas, como por ejemplo la glucólisis transformación de azúcares en energía o el transporte mitocondrial, principal órgano celular encargado de la mayor parte de la producción de energía para las reacciones de todas las células, incluidas las del sistema nervioso.

Por otro lado, la tibolona es capaz de atacar 9 de estos 25 interruptores, lo que quiere decir que cuando el medicamento llega al sistema nervioso y detecta estas capas del ácido palmítico, logra interceptar menos de la mitad de los que producen el daño en el astrocito.

“En la actualidad no se tiene mucha certeza sobre cómo funcionan a nivel molecular estos ataques de la tibolona, lo que sí se sabe es que logran disminuir la incidencia del ácido palmítico en la muerte neuronal, lo cual, si se potencia, podría retrasar los síntomas de enfermedades neurodegenerativas”, indica.

También se encontró que 16 de esos 25 interruptores tienen el potencial de ser atacados con algún ligando de tipo fármaco, sustancias químicas que pueden ser enviadas por medio de las cápsulas de medicamentos como la tibolona para adherirse a los interruptores del ácido palmítico y modular su efecto negativo, por lo que es uno de los medicamentos más estudiados para prevenir estos problemas.

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Simulación que muestra los posibles blancos terapéuticos a los que se uniría el ligando.

Foto: María Andrea Angarita, candidata a magíster en Bioinformática de la Unal

Así mismo, hace alrededor de 20 años se descubrió que no solo se utiliza en la terapia hormonal de la menopausia, sino que, gracias a estudios en laboratorio, mostró que tenía efectos para lidiar con el estrés oxidativo y los daños en el hipocampo producidos por las grasas saturadas como el ácido palmítico, ayudando a disminuir o controlar los déficits de memoria, de movimiento, y en general de los daños en el sistema nervioso central de los astrocitos y en el ambiente de las neuronas.

“Este hallazgo es muy prometedor, ya que permite saber específicamente qué atacar; por ejemplo, sabemos que actualmente la tibolona solo está impidiendo la acción de 9 interruptores, pero hay otros 7 que pueden ayudar a retrasar o disminuir las afectaciones de estas enfermedades y que no están siendo blancos terapéuticos, pero que con estos pequeños logros se espera que en un futuro lo sean; entendiendo incluso por qué esos otros 7 no pueden ser enfrentados tan fácilmente”, enfatiza la experta.

Señala además que la investigación permitió encontrar nuevas rutas de señalización metabólica, como la del sulfato de 'queratán', que la tibolona activa en las células y que son determinantes porque permiten que los astrocitos tengan la oportunidad de disminuir su inflamación y cicatrizar luego de daños, por ejemplo, a causa del estrés oxidativo.

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Actualmente se producen en el mundo más de 260 medicamentos y vacunas para tratar enfermedades neurodegenerativas.

Foto: Archivo Unimedios

La palabra astrocito viene del griego y está compuesta por astron'que significa estrella, y kytos, que significa célula; son células del tipo glial, palabra que quiere decir pegamento, y representan entre el 20 y 40 % de la masa del sistema nervioso. Se localizan en el encéfalo, órgano encargado de procesos como el pensamiento, la memoria y las emociones, entre otros; y la médula espinal, que se encuentra en la columna vertebral, y que tiene la importante función de conectar el cerebro con los nervios de la mayoría del cuerpo.

“No tengas miedo de los cambios lentos, solo ten miedo de permanecer inmóvil”, así dice un viejo proverbio chino que ilustra la importancia de seguir investigando en este tipo de enfermedades, que, aunque no tienen cura, sí se pueden retrasar y controlar sus síntomas y malestares en la vida cotidiana de los pacientes.

Conozca más en: https://unperiodico.unal.edu.co/

Escrito por: Juan Esteban Correa Rodríguez- periodista Unimedios.