La 'superproteína' que mantiene el cerebro sano y el corazón vital

Un filósofo romano fue el primero en señalar la relación entre una mente sana y un cuerpo sano y, ahora, los resultados de un Nuevo estudio de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, Maryland, Estados Unidos, revelan una posible explicación bioquímica.

Al parecer la clave se encuentra en una proteína que actúa como un antidepresivo natural, mejora el aprendizaje y la memoria, potencia el crecimiento de las células nerviosas y nutre los vasos sanguíneos es también un actor central en el mantenimiento de la vitalidad del músculo cardiaco.

 

Los experimentos del equipo, realizados en ratones y células cardiacas cultivadas en laboratorio, muestran que esta proteína multi-tarea, un factor neurálgico de crecimiento llamado BDNF (factor neurotrófico derivado del cerebro), ayuda a mantener la capacidad de las células musculares del corazón para contraerse y relajarse adecuadamente.

 

Los resultados, que se publican en la edición digital de 'Proceedings of the National Academy of Sciences', revelan que o bien la deficiencia de BDNF o la insensibilidad celular a la presencia de BDNF pueden precipitar la disfunción del músculo del corazón, especialmente en condiciones de estrés físico crónico o repetido en el corazón, como el entrenamiento de resistencia o la presión arterial alta.

 

En concreto, los investigadores rastrearon el papel de BDNF en una cascada de eventos moleculares de señalización en las células del corazón, cuya interrupción provocó el fracaso del músculo cardiaco. Si se confirma en los seres humanos, los hallazgos podrían allanar el camino a nuevos tratamientos para ciertas formas de insuficiencia cardiaca, un trastorno que afecta a casi 6 millones de estadounidenses y más de 23 millones de personas en todo el mundo, según los autores.

 

Además, debido a los efectos antidepresivos conocidos de BDNF y su papel como un refuerzo de la salud de las células nerviosas, los investigadores creen que los resultados sugieren un posible vínculo bioquímico entre la depresión y las enfermedades del corazón, dos trastornos que tienden a ocurrir a la vez, pero cuya relación sigue siendo poco conocida.

 

"Nuestros resultados no sólo son un recordatorio de la asombrosa complejidad de la química del corazón y la fisiología, sino también un claro ejemplo de la capacidad de una sola proteína para actuar en múltiples frentes y afectar a muchos órganos y funciones", resalta el investigador principal Ning Feng, becario de Cardiología en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.

 

Los hallazgos también pueden ayudar a aclarar los medios biológicos detrás de las últimos observaciones sin explicación de que los pacientes con insuficiencia cardiaca cuya función cardiaca empeora durante el esfuerzo físico tienen bajos niveles de BDNF en la sangre.

 

"Nuestra observación de que BDNF controla directamente la capacidad de las células musculares del corazón para latir ofrece adecuadamente una explicación posible a la disminución de la función cardiaca que se ve en personas con insuficiencia cardiaca, especialmente durante el ejercicio", dice el autor Nazareno Paolocci, profesor asistente de Medicina en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.

 

En una primera serie de experimentos, los científicos aislaron las células cardiacas de roedores, bien con corazones normales o defectuosos en un plato de laboratorio y expusieron las células a BDNF. Las células normales del corazón respondieron contrayéndose y relajándose vigorosamente en presencia de BDNF, un fenómeno marcado por picos de flujo de calcio que desencadenan la contracción en las células.

 

Sin embargo, las células de corazones defectuosos, incluso llenas de BDNF, respondieron débilmente o no respondieron. Para determinar por qué, el equipo se centró en el receptor de BDNF, una molécula llamada TrkB, situado en la superficie de las células y responsable de la recepción de señales químicas de BDNF y la transmission dentro de la célula.

 

En comparación con las células cardiacas de ratones con corazones normales, las células del corazón que fallan tenían una versión ligeramente diferente del receptor TrkB, una que produce menos de una proteína catalizadora responsable de desencadenar la señalización crítica dentro de la célula cardiaca. Esta versión ligeramente inferior del receptor era menos sensible a BDNF, haciendo de las células del corazón menos sensibles a ella.

 

Aunque esta variante TrkB es bastante común y no pronostica necesariamente enfermedad, puede hacer que las células del corazón de aquellos que llevan la version alterada sean menos capaces de utilizar BDNF, según los investigadores. Ratones modificados para carecer de receptores TrkB en sus células del corazón desarrollaron una función cardiaca deteriorada, de forma que sus corazones se contrajeron mal, bombearon sangre de forma menos eficiente y les costó más tiempo relajarse después de cada latido.

 

"Tomados en conjunto, estos hallazgos muestran que cualquier anomalía en la forma en que BDNF se comunica con su receptor parece desencadenar una cascada de fallos químicos que finalmente conduce a una mala función cardiaca", subraya Feng.

 

BAJOS NIVELES DE LA PROTEÍNA NO SON MOTIVO DE ENFERMEDAD

 

Los investigadores dicen que las interrupciones en la señalización adecuada BDNF-TrkB incluso pueden explicar qué lleva a la insuficiencia cardiaca inducida por la quimioterapia, un efecto secundario serio y bien establecido de ciertos tratamientos contra el cáncer.

 

Estos tratamientos incluyen productos químicos que bloquean múltiples receptores del factor de crecimiento, TrkB entre ellos, para detener el crecimiento del tumor. Aunque este enfoque es crítico para evitar la progresión del cáncer, también puede conducir a la insuficiencia cardiaca al interferir con la capacidad de las células cardiacas para responder a la BDNF circulante en el cuerpo.

 

Otro hallazgo importante, según los expertos, es que los ratones en los que los receptores de BDNF habían desaparecido permanecieron sensibles a la adrenalina, el neurotransmisor liberado en situaciones de lucha o huida para infundir al corazón la energía extra necesaria para el funcionamiento cardiaco máximo durante episodios de intensa actividad física o emocional.

 

El hallazgo, dicen los científicos, significa que BDNF afecta a la función cardiaca de forma independiente y separada de la adrenalina suministrado continuamente energía de bajo nivel para la contracción del corazón en condiciones normales o periodos prolongados de gasto cardiaco ligeramente elevado, como el entrenamiento de resistencia.

 

Los investigadores señalan que los bajos niveles de BDNF por sí mismos pueden no ser un motivo suficiente para causar la enfermedad cardiaca inmediata, pero la deficiencia crónica BDNF o la insensibilidad, agravada por factores de estrés fisiológicos o patológicos adicionales, es un culpable principal en el fomento de la enfermedad.

 

"En ausencia de estrés crónico, como la hipertensión o una carga de trabajo elevada del músculo del corazón, la deficiencia de BDNF no puede causar la enfermedad en toda regla, pero podría ser la gota que conduce a un 'corazón roto'", concluye Paolocci.