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El corazón protuberante de Python ofrece pistas para el tratamiento de la enfermedad cardíaca humana
La pitón birmana es una criatura notable: no come durante un año con pocos efectos negativos, y luego se traga presas como ciervos con una masa corporal que se acerca al 100% de la suya. Cuando hace esto, su corazón se hincha hasta en un 40% en las siguientes 72 horas. Ahora los científicos de la Universidad de Colorado en Boulder han descubierto que enormes cantidades de ácidos grasos que circulan en el torrente sanguíneo de las pitones mientras se alimentan promueven el crecimiento saludable del corazón, y esto puede ofrecer algunas pistas para tratar la enfermedad cardíaca humana.
Leslie Leinwand y su equipo de investigación en la Universidad de Colorado Boulder (CU Boulder) encontraron que la cantidad de triglicéridos, el componente principal de las grasas y aceites naturales, en el torrente sanguíneo de las pitones birmanas puede elevarse más de 50 veces en la sangre solo 24 horas después de comer.
Puede leer sobre sus hallazgos en línea en la edición del 28 de octubre de Ciencia, donde describen cómo a pesar de este aumento masivo de ácidos grasos en el torrente sanguíneo de la pitón, no pudieron encontrar evidencia de grasa depositada en el corazón. Sin embargo, encontraron una mayor actividad en una enzima importante conocida para proteger al corazón del daño.
Leinwand, que posee una Cátedra de Excelencia Marsico Endowed en CU-Boulder y es profesor en el departamento de biología molecular, celular y del desarrollo y director científico del Instituto Biofrontiers de CU, dijo a la prensa:
"Cuando una pitón come, ocurre algo extraordinario: su metabolismo aumenta más de cuarenta veces y el tamaño de sus órganos aumenta significativamente en masa al construir tejido nuevo, que se rompe durante el proceso de digestión".
Para su estudio, Leinwand y sus colegas investigaron los mecanismos moleculares detrás del notable crecimiento fisiológico del corazón del reptil. Su objetivo era averiguar qué podría aplicarse al corazón de los mamíferos.
Primero identificaron la composición química del plasma sanguíneo en pitones que habían sido alimentados. Luego inyectaron pitones que no habían comido durante algún tiempo con el mismo plasma sanguíneo que en la sangre de las pitones que se alimentan, o con una mezcla de ácidos grasos preparados que desarrollaron para imitar dicho plasma.
Descubrieron que, en ambos casos, el corazón de las pitones crecía y mostraba indicadores de salud cardíaca.
Luego, para probar el efecto en los mamíferos, inyectaron ratones de laboratorio con plasma de pitón alimentado o con la mezcla preparada, y obtuvieron los mismos resultados.
No les dieron a los ratones el plasma de una sola vez, sino que los conectaron a "minibombas", por lo que recibieron dosis bajas de la mezcla de ácidos grasos durante una semana.
Descubrieron que los corazones de los ratones no solo crecían significativamente en la parte que bombea sangre, sino que también aumentaba el tamaño de las células del músculo cardíaco. Y esto sucedió sin un aumento asociado en la fibrosis cardíaca, que endurece el músculo cardíaco y puede ser un signo de enfermedad. No hubo cambios en el hígado o los músculos esqueléticos.
Repitieron las pruebas en células de corazón de rata cultivadas y encontraron los mismos resultados.
La primera autora, Cecilia Riquelme, investigadora postdoctoral de CU-Boulder, dijo:
"Encontramos que una combinación de ácidos grasos puede inducir un crecimiento cardíaco beneficioso en los organismos vivos".
"Ahora estamos tratando de comprender los mecanismos moleculares detrás del proceso con la esperanza de que los resultados puedan conducir a nuevas terapias para mejorar las condiciones de enfermedad cardíaca en los humanos", agregó.
Leinwand es un experto en enfermedades cardíacas genéticas, incluida la miocardiopatía hipertrófica, la principal causa de muerte súbita en atletas jóvenes. Explicó que hay tipos buenos y malos de crecimiento del corazón: lo que ocurre en la enfermedad cardíaca, donde el músculo cardíaco se engrosa, reduciendo el tamaño de las cámaras del corazón y haciendo que el corazón tenga que trabajar más para bombear sangre, y lo que ocurre como una resultado del ejercicio, que agranda el corazón y es beneficioso.
"Los atletas bien equipados como el nadador olímpico Michael Phelps y el ciclista Lance Armstrong tienen un gran corazón", dijo Leinwand.
"Pero hay muchas personas que no pueden hacer ejercicio debido a una enfermedad cardíaca existente, por lo que sería bueno desarrollar algún tipo de tratamiento para promover el crecimiento beneficioso de las células del corazón", agregó.
Una vez que confirmaron que algo en el plasma sanguíneo de la pitón estaba promoviendo el crecimiento cardíaco beneficioso, comenzaron a investigar la señalización molecular. Usando la cromatografía de gases, analizaron proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y péptidos en el plasma de las pitones alimentadas y en ayunas.
Finalmente encontraron una mezcla compleja de ácidos grasos circulantes, cuyos niveles cambiaron en patrones distintos a medida que se producía la digestión.
Leinwand dijo que también identificaron la activación de las vías de señalización en las células de plasma de pitón alimentado que actúan como una especie de sistema de semáforo:
"Estamos tratando de entender cómo hacer que esas señales le digan a las células del corazón individuales si van por un camino que tiene consecuencias patológicas, como enfermedades o consecuencias benéficas, como el ejercicio", dijo.
Leinwand y sus colegas escriben en su Ciencia papel:
"Encontramos que el crecimiento del corazón en pitones se caracteriza por hipertrofia de miocitos en ausencia de proliferación celular y por activación de vías de transducción de señales fisiológicas. A pesar de los altos niveles de lípidos circulantes, el corazón de pitón posprandial no acumula triglicéridos o ácidos grasos. es una activación robusta de las vías de transporte de ácidos grasos y la oxidación combinada con una mayor expresión y actividad de la superóxido dismutasa, una enzima cardioprotectora ".
Los ácidos grasos clave en el plasma de pitón alimentado fueron ácido mirístico, ácido palmítico y ácido palmitoleico. La enzima superóxido dismutasa es conocida por ser cardioprotectora en muchos organismos, incluidos los humanos, dijo Leinwand.
Escrito por Catharine Paddock PhD
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