image: Mitochondrial DNA stress (in red) triggers the inflammatory response in mouse muscle cells devoid of Opa1 (nuclei in green). view more
Credit: Aida Rodríguez, IRB Barcelona
La relación entre mitocondrias y inflamación es todavía oscura. De las pocas cosas que se saben hay, por ejemplo, que la acumulación de mitocondrias defectuosas que deberían haberse eliminado puede conducir a inflamación. Ahora, científicos del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona), liderados por Antonio Zorzano, también catedrático de la Universidad de Barcelona e investigador del programa CIBERDEM, demuestra también que la eliminación de una única proteína mitocondrial en músculo de ratón genera un proceso inflamatorio severo en todo el organismo causando la muerte prematura del animal. El trabajo se publica hoy en EMBO Journal.
Opa1 e inflamación
Opa1 es una proteína de fusión mitocondrial. Su función es fusionar las membranas internas de las mitocondrias. De mitocondrias hay en todas las células y tejidos (a excepción de los glóbulos blancos) pero son especialmente abundantes en músculos e hígado, y su principal función es convertir el alimento en energía. Las mitocondrias son muy dinámicas, se juntan y separan, se expanden y encogen constantemente. A estas procesos se les conoce como dinámica mitocondrial.
La dinámica mitocondrial es una de las líneas de investigación en el laboratorio de Enfermedades Metabólicas Complejas y Mitocondrias de Antonio Zorzano. La estudian a través de las proteínas que intervienen en la fusión de membranas, Mitofusina 1 y 2, y Opa1.
Este estudio, firmado por 24 científicos de diversas instituciones, en el grueso del cual han trabajado Aida Rodríguez-Nuevo, Angels Díaz-Ramos y Eduardo Noguera del laboratorio de Zorzano, está centrado en la proteína Opa1. Para estudiar sus funciones, generaron un ratón carente de Opa1 sólo en el músculo esquelético. "La sorpresa fue ver que eran muy pequeños y se morían a los pocos meses", explica Zorzano.
El artículo describe el fenotipo animal y explica que la eliminación de Opa1 únicamente en la fibra muscular del músculo esquelético, acaba generando un proceso inflamatorio agudo que se transfiere de la fibra muscular a todo el organismo. La respuesta inflamatoria paraliza el crecimiento y tiene un impacto en la longevidad del animal. Los científicos detallan también los actores moleculares principales en la vía de señalización celular a través de la cual se activa la respuesta inflamatoria en el músculo.
"Es la primera vez que vemos que la falta de una proteína mitocondrial muscular puede generar una respuesta inflamatoria de esta magnitud y nos aporta más información sobre la relación entre mitocondrias e inflamación", expresa Zorzano.
El líder del trabajo explica que estos resultados tienen una derivada biomédica a tener en cuenta. Hay un grupo de enfermedades, denominadas miopatías inflamatorias, de origen desconocido, en las que los pacientes presentan inflamación muscular crónica, acompañada de debilidad muscular. "Este trabajo nos hace pensar que tras las miopatías inflamatorias podría haber alternaciones en proteínas mitocondriales. Habrá que hacer más estudios para descubrir esta posible vinculación ", indica el investigador.
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Artículo de referencia:
Aida Rodríguez-Nuevo, Angels Díaz-Ramos, Eduard Noguera, Francisco Díaz-Sáez, Xavier Duran, Juan Pablo Muñoza, Montserrat Romero, Natàlia Plana, David Sebastián, Caterina Tezze, Vanina Romanello, Francesc Ribas, Jordi Seco, Evarist Planet, Susan R. Doctrow, Javier González, Miquel Borràs, Marc Liesa, Manuel Palacín, Joan Vendrell, Francesc Villarroya, Marco Sandri, Orian Shirihai, Antonio Zorzano
Mitochondrial DNA and TLR9 drive muscle inflammation upon Opa1 deficiency
EMBO Journal (2018) doi: 10.15252/embj.201796553
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The EMBO Journal