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Hallan una nueva vía biológica que puede llevar a nuevos tratamientos contra la obesidad o la diabetes

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Se sabe desde hace décadas que las bajas temperaturas pueden desencadenar que las células grasas especializadas quemen energía para producir calor, pero en un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de California San Francisco (UCSF), en Estados Unidos, descubrieron una nueva vía de producción de calor en las células grasas que funciona quemando el exceso de glucosa en la sangre, lo que sugiere un nuevo enfoque potencial para tratar trastornos metabólicos como la obesidad y la diabetes tipo 2.

Los hallazgos, publicados este lunes en 'Nature Medicine', representan un cambio de paradigma en la comprensión científica de cómo los mamíferos convierten sus reservas de grasa en calor, afirma el investigador principal Shingo Kajimura, profesor asociado de Biología Celular y Tisular en la Escuela de Odontología de la de UCSF y miembro del Centro de Diabetes de la UCSF.

Todos los mamíferos, incluidos los humanos, usan células de grasa blanca para almacenar energía, pero también pueden tener reservas de grasa marrón, que quema la energía almacenada para producir calor. Los bebés humanos nacen con grasa parda como defensa natural contra el frío y los animales que hibernan, como los osos, acumulan grandes reservas de grasa parda por la misma razón. Sin embargo, los humanos adultos generalmente no tienen mucha grasa marrón.

En 2015, el laboratorio Kajimura identificó un nuevo tipo de grasa en humanos adultos, la llamada grasa "beige", que existe en bolsillos dentro del tejido graso y puede convertir la grasa blanca en grasa marrón en respuesta al frío u otras tensiones. En estudios de seguimiento, el laboratorio mostró que los ratones con más grasa beige estaban protegidos contra la diabetes y la obesidad inducida por la dieta: al quemar calorías para generar calor, los roedores eran más capaces de deshacerse del exceso de grasa blanca no saludable. Sin embargo, el mecanismo por el cual estas células convierten la energía en calor era una pieza que faltaba en el rompecabezas.

"Ahora hemos encontrado esta nueva vía por la cual las células de grasa beige producen calor --relata Kajimura--. Estamos muy entusiasmados no solo por la ciencia, sino también por su tremendo potencial terapéutico para tratar la obesidad y la diabetes tipo 2". Cuando tienes frío, tus músculos inicialmente tiemblan para producir calor, pero con una exposición más prolongada a las bajas temperaturas, tu cuerpo necesita otras formas para mantenerte caliente.

Durante muchos años, los investigadores interesados en comprender cómo nuestros cuerpos convierten la energía almacenada en calor han estudiado la función de una proteína llamada proteína de desacoplamiento 1 (UCP1). Esta proteína está presente solo en las células de grasa marrón y beige, y funciona al redirigir el flujo de energía en las mitocondrias, las plantas de energía de nuestras células, por lo que producen calor en lugar de energía biológicamente disponible.

En muchos mamíferos, UCP1 es responsable de producir calor en respuesta a las necesidades del medio ambiente sin necesidad de temblores musculares: su actividad se dispara con temperaturas frías, así como después de la sobrealimentación. Sin embargo, algunas especies, como los cerdos, no tienen una proteína UCP1 funcional, pero de alguna manera aún pueden mantenerse calientes en ambientes fríos, lo que llevó al laboratorio de Kajimura a preguntarse si podría haber otro mecanismo involucrado en la capacidad de la grasa beige y marrón para generar calor.

En estudios previos, el equipo eliminó la proteína UCP1 de ratones con niveles de grasa beige más altos de lo normal y descubrió que los animales seguían siendo resistentes a la diabetes y la obesidad inducida por la dieta, demostrando que los efectos beneficiosos de la grasa beige eran completamente independientes de UCP1. "Esto fue conceptualmente muy sorprendente para nosotros y para el campo, porque UCP1 ha sido la única proteína termogénica conocida durante más de 20 años", dice Kajimura.

Ahora, el autor principal del estudio Kenji Ikeda y sus colegas encontraron un nuevo mecanismo que las células de grasa beige pueden usar para generar calor cuando se exponen a temperaturas frías, lo que implica activar un par de proteínas llamadas SERCA2b y receptor de rianodina 2 (RyR2).

Normalmente, estas proteínas son responsables de controlar la disponibilidad de calcio, un ion clave dentro de las células grasas. Cuando los niveles de calcio son demasiado altos, SERCA2b puede usar un poco de energía para bombear el calcio adicional en los sitios de almacenamiento dentro de la célula. Luego, cuando el calcio en la célula es bajo, RyR2 actúa como una válvula para liberar algunas de estas reservas de calcio almacenadas.

Sin embargo, el equipo de Kajimura descubrió que en condiciones frías las células pueden activar ambas proteínas a la vez. Como acelerar el motor de un automóvil pisando el acelerador y el freno al mismo tiempo, la principal consecuencia es generar mucho calor y quemar mucho combustible, en este caso glucosa.

De hecho, los investigadores encontraron que este proceso puede quemar tanta glucosa que la actividad de SERCA2b en células de grasa beige en ratones afecte al uso de glucosa en todo el cuerpo, lo que sugiere posibles aplicaciones para la prevención de la diabetes tipo 2, que se cree que se desencadena en parte por elevaciones a largo plazo en los niveles de glucosa en sangre.

"Ahora que hemos encontrado que la grasa beige quema glucosa usando SERCA2b, explica muchas cosas --subraya Kajimura--. Ésta es la razón por la que los ratones se vuelven diabéticos cuando reducimos la grasa beige, pero la interrupción de UCP1 no causa diabetes y es el motivo por el cual los ratones están protegidos contra la diabetes en presencia de más grasa beige".

Experimentos en platos de laboratorio aislados de células de grasa de cerdo y células humanas de grasa beige demostraron que no son solo los ratones pueden usar SERCA2b para entrar en calor, según hallaron los investigadores, aunque aún no está claro si este mecanismo o la termogénesis basada en UCB1 dominan la grasa beige humana.

El descubrimiento de que la grasa beige tiene más de un mecanismo para evitar el frío tiene sentido evolutivo, según Kajimura. "La termorregulación es tan importante para la vida que debe haber múltiples mecanismos, como en los cerdos que no tienen un UCP1 funcional", subraya.