Las mitocondrias podrían ser la clave para curar la diabetes
Un estudio de la Universidad de Míchigan revela que la disfunción mitocondrial impide la maduración de las células β pancreáticas, lo que afecta a la producción de insulina y propicia el desarrollo de la diabetes de tipo 2.
Por Enrique Coperías
Ciertas alteraciones en la función de las mitocondrías —orgánulos con forma de cacahuete que generan energía para la célula— alteran a las células del páncreas que producen la insulina. Imagen generada con Microsoft Bing
Las mitocondrias son fundamentales para la producción de energía que permite a las células llevar a cabo sus funciones vitales. Sin embargo, su disfunción se ha vinculado con el desarrollo de diversas enfermedades, incluida la diabetes de tipo 2. En esta enfermedad, los pacientes no generan suficiente insulina o no pueden utilizarla de manera efectiva para regular los niveles de glucosa en sangre.
Consideradas las centrales energéticas de la célula, las mitocondrias son orgánulos celulares que producen adenosín trifosfato (ATP), la principal molécula portadora de energía en los organismos. Además de su papel en la producción energética, las mitocondrias participan en procesos clave como la regulación del metabolismo, la señalización celular, la apoptosis o muerte celular programada y la homeostasis del calcio. Tienen su propio ADN, lo que les permite replicarse de manera independiente dentro de la célula y sugiere un origen evolutivo a partir de bacterias endosimbióticas.
Debido a su papel vital, el mal funcionamiento de las neuronas está relacionado con trastornos metabólico,s como la diabetes de tipo 2, donde la alteración en la generación de ATP afecta la secreción de insulina en las células β pancreáticas. Además, se ha vinculado con enfermedades neurodegenerativas, como el alzhéimer y el párkinson, ya que el estrés oxidativo y el mal funcionamiento mitocondrial contribuyen a la degeneración neuronal.
Diabéticos con mitocondrias anómalas
Las mitocondrías también se asocia con enfermedades cardiovasculares, pues el daño mitocondrial en el tejido cardíaco puede provocar insuficiencia cardíaca e hipertensión. Asimismo, mutaciones en el ADN mitocondrial pueden causar enfermedades mitocondriales hereditarias que afectan tejidos con alta demanda energética, como el cerebro, los músculos y el corazón, generando síntomas como debilidad muscular, trastornos neurológicos y problemas metabólicos. Es el caso del síndrome de Leigh y la neuropatía óptica hereditaria de Leber (LHON).
Volviendo a la diabetes de tipo 2, esta es una dolencia crónica que ha experimentado un notable incremento en su incidencia en las últimas décadas. A nivel mundial, más del 90% de los diabéticos padecen este tipo de diabetes, y se prevé que para 2045, uno de cada ocho adultos, aproximadamente 783 millones de personas, vivirá con diabetes, lo que representa un aumento del 46% respecto a las cifras actuales, según la Diabetes International Federation.
Diversos estudios han evidenciado que las células β, que se localizan en los islotes de Langerhans del páncreas y responsables de la producción de insulina, presentan mitocondrias anómalas en pacientes con diabetes de tipo 2. Esta anomalía impide la generación de energía necesaria para su correcto funcionamiento, pero hasta ahora no se comprendía con exactitud por qué estas células fallaban.
Islote pancreático de ratón visto mediante microscopía óptica. Las células beta se pueden reconocer mediante la tinción de la insulina (verde). El glucagón está marcado en rojo y los núcleos celulares, en azul.
Células del páncreas que pierden su madurez
Un estudio publicado en la revista Science y liderado por investigadores de la Universidad de Míchigan, en Estados Unidos, utilizó modelos murinos para demostrar que la disfunción mitocondrial desencadena una respuesta que interfiere con la maduración y función de las células β del páncreas, la glándula localizada en el abdomen que produce los jugos pancreáticos, que contienen enzimas que ayudan a la digestión, y elabora varias hormonas, incluida la insulina.
«Queríamos identificar qué vías son esenciales para preservar el funcionamiento adecuado de las mitocondrias», explica la doctora Emily M. Walker, profesora de Medicina Interna y primera autora del estudio, en un comunicado de la Universidad de Míchigan. Para ello, su equipo inactivó tres mecanismos clave en la función mitocondrial: el ADN mitocondrial, el sistema de eliminación de mitocondrias dañadas y la vía que mantiene una reserva saludable de estas estructuras dentro de la célula.
«En los tres casos, observamos que se activaba exactamente la misma respuesta al estrés, lo que llevó a que las células β perdieran su madurez, redujeran la producción de insulina y, en última instancia, dejaran de desempeñar su función», detalla la doctora Walker. Y añade—: Nuestros hallazgos confirman que las mitocondrias pueden enviar señales al núcleo celular y modificar el destino de la célula».
Estos resultados fueron validados en células humanas de islotes pancreáticos, lo que refuerza la relevancia del descubrimiento.
Las taras mitocondriales impactan en múltiples tipos celulares
A partir de estos descubrimientos, el equipo decidió ampliar su investigación a otros tipos celulares afectados por la diabetes. «La pérdida de células β es el camino más directo hacia la diabetes de tipo 2. Gracias a nuestro estudio, ahora contamos con una explicación sobre lo que podría estar ocurriendo y cómo podríamos intervenir para abordar la causa raíz», señala el doctor Scott A. Soleimanpour.
«La diabetes es una enfermedad multisistémica: se asocia con el aumento de peso, la sobreproducción de glucosa en el hígado y alteraciones en el tejido muscular. Por ello, quisimos analizar otros tejidos», cuenta Soleimanpour, director del Centro de Investigación de la Diabetes de Míchigan y autor principal del estudio.
Independientemente del tipo de célula estudiado, los investigadores descubrieron que el daño mitocondrial no provocaba la muerte celular. Este hallazgo sugiere que, si se logra revertir el daño, las células podrían recuperar su funcionalidad.
Para probar esta hipótesis, los científicos administraron un fármaco conocido como inhibidor de la respuesta integrada al estrés (ISRIB, pos sus siglas en inglés), que bloquea la respuesta al estrés celular. Tras cuatro semanas de tratamiento, las células β en los ratones recuperaron su capacidad para regular los niveles de glucosa.
«La pérdida de las células β es el mecanismo más directo para desarrollar diabetes de tipo 2. Nuestro estudio nos ha permitido entender este proceso y nos acerca a posibles intervenciones que puedan abordar la causa subyacente de la enfermedad», destaca el doctor Soleimanpour.
Actualmente, el equipo trabaja en la identificación detallada de las vías celulares alteradas, y busca replicar sus resultados en muestras celulares de pacientes con diabetes. Además, al repetir sus experimentos en células hepáticas y adiposas, los investigadores observaron que la misma respuesta de estrés se activaba, e impedía su maduración y correcto funcionamiento.
«Si bien aún no hemos analizado todos los tipos celulares, creemos que nuestros hallazgos podrían aplicarse a múltiples tejidos afectados por la diabetes», concluye el doctor Soleimanpour. ▪️
Información facilitada por la Universidad de Míchigan
Fuente: Emily M. Walker et al. Retrograde mitochondrial signaling governs the identity and maturity of metabolic tissues. Science (2025). DOI: 10.1126/science.adf2034
