Un equip d’investigadors de l’IRB Barcelona al Parc Científic de Barcelona, liderats pel Dr. Antonio Zorzano, han demostrat que l’alteració dels processos de fragmentació i elongació dels mitocondris genera un procés inflamatori a les cèl·lules del múscul que deriva en atròfia muscular. El treball, publicat a Nature Communications, obre la via a explorar el paper de les alteracions de la dinàmica mitocondrial en el desenvolupament de patologies humanes que afecten el múscul, alhora que reforça la idea que es troben al darrere d’un gran nombre de patologies que cursen amb inflamació crònica, com ara la diabetis, l’Alzheimer, el Parkinson i el càncer, així com de l’envelliment.

Els mitocondris són parts essencials de la cèl·lula, i actuen com a “centrals energètiques”. La unió de dos o més mitocondris, així com la divisió d’un mitocondri en dues unitats són fenòmens habituals que es coneixen com a “dinàmica mitocondrial” i són necessaris per al bon funcionament d’aquestes estructures, així com de la mateixa cèl·lula.

Ara, científics de l’IRB Barcelona, liderats pel Dr. Antonio Zorzano, cap del laboratori de Malalties Metabòliques Complexes i Mitocondris de l’IRB Barcelona, han descrit un nou mecanisme d’inflamació cel·lular que està relacionat amb alteracions en les dinàmiques mitocondrials i que deriva en atròfia muscular. Els investigadors han descobert que, tant el bloqueig de la unió de mitocondris com el bloqueig de la fragmentació posen en funcionament el procés inflamatori, tot i que ho fan mitjançant per diferents mecanismes.

El treball del laboratori del Dr. Zorzano se centra en la recerca de molècules que puguin suplir la disfunció de determinades proteïnes mitocondrials, amb l’objectiu de reforçar-ne la funció i garantir d’aquesta manera el benestar cel·lular. Estudis cada vegada més nombrosos reforcen la idea que els errors en els mitocondris es troben al darrere d’un gran nombre de malalties que cursen amb inflamació.

“La inflamació crònica és un dels processos que condicionen la nostra salut, ja que està vinculada amb un ampli ventall de malalties com ara la diabetis, l’Alzheimer, el Parkinson, el càncer o, també, l’envelliment. Per això és important entendre-la, per poder tallar-la i prevenir els trastorns relacionats”, explica el Dr. Zorzano, catedràtic de la Facultat de Biologia de la Universitat de Barcelona (UB) i membre del CIBERDEM.

El fenomen s’ha observat en cèl·lules de múscul en cultiu, i també en músculs de models experimentals de ratolí. El tipus d’inflamació descrita es coneix com a “inflamació estèril”, ja que no està vinculada a un procés infecciós. Aquests estudis obren la via a explorar el paper de les alteracions en la dinàmica mitocondrial en el desenvolupament de malalties humanes, en particular les que afecten el múscul.

Els mecanismes que desencadenen la inflamació

“Una de les descobertes més notòries del nostre estudi és que quan forcem la dinàmica mitocondrial cap a cadascun dels seus dos extrems (fragmentació o bé elongació mitocondrial), aquestes vies inflamatòries són activades de diferent manera. En tots dos casos, això sí, l’activació d’aquestes vies passa pel reconeixement de l’ADN mitocondrial per sensors d’ADN intracel·lulars”, revela la Dra. Andrea Irazoki, primera autora de l’estudi, anteriorment estudiant de doctorat a l’IRB Barcelona i actualment investigadora postdoctoral a la Universitat de Copenhaguen.

L’equip de científics també ha validat que aquest mecanisme té rellevància fisiològica, ja que ratolins amb fragmentació mitocondrial en els seus músculs presenten inflamació i atròfia muscular, la qual cosa té un impacte negatiu en la seva capacitat física.

Alteracions mitocondrials i envelliment

El Dr. David Sebastián, que ha coliderat el treball juntament amb el Dr. Zorzano, destaca: “En aquest treball hem descobert un paper essencial de la dinàmica mitocondrial en els processos inflamatoris. Juntament amb resultats previs del grup que mostren alteracions en la dinàmica durant l’envelliment, aquestes noves troballes podrien explicar l’augment de la inflamació associat a l’envelliment”. El Dr. Sebastián, investigador associat a l’IRB Barcelona, és ara professor de la Facultat de Farmàcia i Ciències de l’Alimentació de la Universitat de Barcelona i cap del laboratori de Mitocondria, Malalties Metabòliques i Envelliment.

L’any passat, el mateix laboratori va publicar un altre estudi relacionat amb l’estudi de la funció mitocondrial, en el qual s’observava que els problemes en l’eliminació de mitocondris danyats també generava atròfia i envelliment muscular.

» Article de referència: Irazoki A, Gordaliza-Alaguero I, Frank E, et al. Disruption of mitochondrial dynamics triggers muscle inflammation through interorganellar contacts and mitochondrial DNA mislocation. Nat Commun. 2023;14(1):108. Published 2023 Jan 6. Doi: 10.1038/s41467-022-35732-1

» Per a més informació: web de l’IRB Barcelona [+]