Un estudio liderado desde Australia revela que la división de estos orgánulos impulsa mecanismos antibacterianos conservados desde los gusanos hasta los mamíferos
Redactor: Camila Herrera R.
Editor: Eduardo Schmitz
Investigadores de la Universidad de Queensland, en Australia, junto con científicos de Suiza y España, descubrieron que las mitocondrias cumplen una función directa en la defensa celular contra las infecciones bacterianas. El estudio muestra que su división, conocida como fisión mitocondrial, activa mecanismos capaces de favorecer la eliminación de microorganismos dentro de las células inmunitarias.
El hallazgo, publicado en la revista Science Immunology, amplía la visión tradicional de las mitocondrias como estructuras dedicadas principalmente a producir trifosfato de adenosina o ATP, la molécula que proporciona energía a numerosos procesos celulares. Los resultados indican que también operan como centros de señalización capaces de reorganizar la respuesta inmunitaria ante determinados patógenos.
El equipo dirigido por Ronan Kapetanovic estudió este proceso en macrófagos de ratón y humanos cultivados en laboratorio, además del gusano Caenorhabditis elegans. La presencia de mecanismos semejantes en organismos evolutivamente distantes sugiere que esta forma de defensa apareció tempranamente y se conservó a lo largo de la evolución.
La infección provoca la división de las mitocondrias
Las mitocondrias no son estructuras inmóviles. Constantemente pueden dividirse mediante fisión o unirse a través de un proceso denominado fusión. El equilibrio entre ambas dinámicas modifica su número, su distribución y la manera en que responden a las necesidades de la célula.
Durante los experimentos, la infección con Escherichia coli provocó la fisión de las mitocondrias en los macrófagos. Como consecuencia, aumentó el número de estos orgánulos y mejoró la eliminación de las bacterias alojadas dentro de las células.
Cuando los investigadores utilizaron compuestos y silenciamiento genético para orientar las mitocondrias hacia la fusión, observaron una mayor presencia intracelular de E. coli. Este resultado aportó evidencia experimental de que la fisión no era solamente una consecuencia de la infección, sino una parte funcional de la defensa antibacteriana.
La plasticidad mitocondrial también interviene en otros procesos metabólicos. Investigaciones anteriores han mostrado, por ejemplo, que el calcio mitocondrial regula la movilización de la grasa para producir energía, lo que confirma que los cambios físicos de estos orgánulos están vinculados con múltiples respuestas celulares.
Gotas lipídicas con actividad antimicrobiana
La fisión mitocondrial desencadenó la formación de gotas lipídicas con propiedades antimicrobianas. Aunque estas estructuras suelen relacionarse con el almacenamiento de grasas, la evidencia científica muestra que también participan en la gestión de energía, la comunicación entre orgánulos y determinadas respuestas frente a infecciones.
Este papel dinámico coincide con estudios que han identificado a los triglicéridos como una reserva de combustible para las neuronas. En ambos casos, las gotas lipídicas dejan de considerarse depósitos pasivos y aparecen como componentes capaces de responder a las necesidades energéticas o defensivas de la célula.
Los científicos comprobaron además que la fisión activaba la respuesta mitocondrial a proteínas mal plegadas, conocida por las siglas UPRmt. Esta vía ayuda a detectar situaciones de estrés dentro de las mitocondrias y pone en marcha mecanismos destinados a recuperar el equilibrio celular.
La activación de UPRmt favoreció el desplazamiento del factor de transcripción ATF5 hacia el núcleo, donde estimuló la expresión de genes efectores con actividad antimicrobiana. Al mismo tiempo, ATF5 limitó la generación de gotas lipídicas promovida por la fisión, lo que podría evitar una respuesta defensiva excesiva y facilitar el restablecimiento de la homeostasis.
Las bacterias no provocan una respuesta uniforme
El mecanismo observado frente a E. coli no se reprodujo de igual manera con todos los microorganismos analizados. Los investigadores encontraron diferencias importantes al estudiar Salmonella Typhimurium, una bacteria capaz de sobrevivir y multiplicarse dentro de los macrófagos.
En este caso, el patógeno manipuló la dinámica mitocondrial para impedir la fisión y evitar el aumento de mitocondrias asociado con la respuesta defensiva. Esta capacidad permitió a la bacteria utilizar el entorno intracelular en su propio beneficio.
El equipo comprobó experimentalmente que la inhibición de la enzima HDAC6 promovía nuevamente la fisión mitocondrial y la formación de gotas lipídicas. La intervención mejoró la eliminación de Salmonella, por lo que HDAC6 aparece como una posible diana para investigaciones dirigidas contra infecciones difíciles de controlar.
La conexión entre las reservas lipídicas y la actividad celular también se ha observado en el sistema nervioso. Un estudio sobre las gotas de grasa utilizadas por las neuronas mostró que estas suministran energía a las mitocondrias e influyen en el apetito, el gasto energético y el peso corporal.
Una posible vía frente a bacterias resistentes
Los autores consideran que la fisión mitocondrial constituye una vía de defensa celular conservada que podría explorarse para combatir patógenos resistentes a los antibióticos. En lugar de actuar directamente sobre la bacteria, una estrategia futura podría intentar reforzar mecanismos propios de las células inmunitarias.
Esta posibilidad resulta relevante ante la expansión de microorganismos que ya no responden adecuadamente a uno o varios medicamentos. Sin embargo, el estudio no presenta todavía un tratamiento disponible ni demuestra que inducir la fisión mitocondrial sea seguro en pacientes.
Las mitocondrias intervienen en la producción de energía, el metabolismo, la muerte celular programada y el control del estrés. Alterar deliberadamente su división podría generar efectos diferentes según el tejido, la intensidad de la intervención o el microorganismo responsable de la infección.
Los resultados proceden de células cultivadas y modelos animales, incluido C. elegans. Antes de trasladar el mecanismo a la práctica médica será necesario identificar formas precisas de regularlo, comprobar sus consecuencias en distintos órganos y evaluar su eficacia y seguridad mediante estudios preclínicos y ensayos clínicos.
Las mitocondrias amplían su papel en la inmunidad
Además de producir ATP y poseer su propio ADN, heredado principalmente por vía materna, las mitocondrias actúan como plataformas donde convergen señales metabólicas e inmunitarias. Su capacidad para dividirse permite que la célula adapte rápidamente su estructura interna ante una amenaza.
El trabajo aporta una explicación molecular de cómo esa reorganización puede traducirse en genes antimicrobianos, gotas lipídicas defensivas y una mayor eliminación bacteriana. También evidencia que algunos patógenos han desarrollado mecanismos para interferir en esa respuesta.
La investigación sitúa así la dinámica mitocondrial entre las posibles líneas de estudio frente a las infecciones resistentes, pero su aplicación dependerá de que futuras investigaciones logren estimular la defensa sin alterar las funciones esenciales que estos orgánulos desempeñan en todo el organismo.
Fuentes referenciales:
Medical Xpress
Science Immunology
