En 2016 se le ha concedido el Premio Nobel de Medicina al japonés Yoshinori Ohsumi por sus descubrimientos relacionados con la autofagia celular. Mucho menos polémico que el Premio Nobel de Literatura al compositor Bob Dylan, probablemente en parte porque la mayoría de la población no sabe lo que es la autofagia celular. Bien, vamos a explicarlo de una manera sencilla.

autofagia

Ohsumi, foto tomada de Los Angeles Times

¿QUÉ ES?

Es un proceso metabólico por el que la célula destruye estructuras y moléculas internas que ya no son útiles o que existen en exceso, o bien que provienen de un cuerpo extraño, ajeno a la propia célula. Es, en definitiva, un proceso de degradación intracelular que permite el reciclaje de componentes celulares para mantener el equilibrio celular (homeostasia).

Literalmente “autofagia” significa “comerse a sí mismo”. Esto ya nos suena algo raro ¿no? ¿Las células se comen así mismas? ¿Cómo? Y, sobre todo, ¿para qué? ¿Lo hacen siempre o solo en situaciones determinadas?

TODO EMPEZÓ EN LOS 50…

Todo comienza en los años 50 con un científico belga llamado Christian de Duve. Para la mayoría es un desconocido, pese a que se le concedió el Nobel de Medicina en 1974 por sus descubrimientos celulares (aquí su discurso al recoger el Premio). Por desgracia, es más conocido para el público general por haber escogido la eutanasia para morir en 2013, cuando contaba con 95 años de edad. De Duve descubrió los lisosomas. Son unos orgánulos celulares que están llenos de enzimas hidrolíticas (más de cuarenta tipos distintos), que la célula utiliza para la digestión de macromoléculas (proteínas, lípidos, azúcares). Serían algo así como el estómago de las células (aquí tenéis muy bien explicado cómo los descubrió). Además ayudan a la desintegración de la célula cuando ésta muere. Tienen un papel relevante en la defensa frente a las bacterias y reciclan los desechos de las células (todo esto no se sabía en ese momento). Por otra parte, se sabe que la deficiencia de enzimas lisosómicas provoca varias enfermedades hereditarias. De hecho, de Duve fue el primero en establecer la base molecular de la glucogenosis de Pompe, una de estas enfermedades. Este científico belga fue también el primero en utilizar el término autofagia para denominar a los procesos que tienen lugar en los lisosomas. ¿Por qué ese nombre? Pues porque si nos fijamos, hemos afirmado que en los lisosomas hay enzimas que degradan las macromoléculas. Esto es lo mismo que ocurre en nuestro estómago cuando comemos (“fagia” significa “comer”). Además, como hemos visto, estos lisosomas también degradan partes de la propia célula (“auto”, que es “a uno mismo”).

…PERO HASTA LOS 90 NO SUPIMOS MUY BIEN PARA QUÉ VALÍA

Sin embargo, no fue hasta los años 90 cuando se conoció la función de la autofagia y su  importancia, gracias, precisamente, a los trabajos de Ohsumi. Yoshinori Ohsumi descubrió la autofagia en levaduras en el año 1988. Logró identificar los genes y los mecanismos que regulan el proceso en levaduras y comprobó que eran similares en las células humanas. Hasta este momento se pensaba que los lisosomas eran poco más que lugares de desechos. Gracias al científico japonés se ha sabido que en realidad se parecen más a una planta de reciclaje de proteínas dañadas o antiguas para que puedan reutilizarse. Durante la autofagia, los lisosomas también se comen componentes dañados o tóxicos presentes en las células, como proteínas “viejas” y otros orgánulos. Los “reciclan” o transforman en elementos como los aminoácidos, que son la materia prima para producir nuevas proteínas. Actúa como un mecanismo de control de calidad que es fundamental para contrarrestar las consecuencias negativas del envejecimiento.

Ohsumi definió además cómo determinadas señales de estrés actúan como inductoras de la autofagia. Cuando los nutrientes escasean, las células tienen un sistema para descomponer la maquinaria celular vieja o innecesaria y recoger las partes de esa maquinaria para seguir funcionando.

Cuando la autofagia falla, las moléculas tóxicas aumentan y se pueden producir enfermedades como el mal de Parkinson, el Alzheimer, la diabetes tipo 2 y el cáncer.

En resumen, la autofagia, llevada a cabo en los lisosomas, tiene las siguientes funciones:

  1. Reciclaje de componentes celulares ya no útiles o funcionales. Se estima que la autofagia ayuda a producir los 200 a 300 gramos de proteínas que necesita el cuerpo todos los días.
  2. Respuesta a la ausencia de nutrientes. Los lisosomas “se comen” componentes extras de las células, que no son vitales para su funcionamiento, y así obtienen energía.
  3. Respuesta defensiva frente a virus y bacterias.

 

¿CÓMO SE LLEVA A CABO?

El proceso es relativamente simple. Existen una serie de genes que codifican para unas cuantas proteínas que se adhieren a cualquier membrana “anormal”. Entre estas membranas anómalas podemos citar como ejemplo la de una mitocondria deteriorada. Tras este marcaje proteico la mitocondria es rodeada por otra membrana, formando el autofagosoma, y transportada a un lisosoma, situado en la membrana celular. El lisosoma se fusiona con la membrana que contiene la mitocondria y es entonces cuando las enzimas hidrolíticas del lisosoma llevan a cabo su misión, digiriendo el orgánulo dañado o defectuoso. Parte de las moléculas resultantes de la digestión son absorbidas por la célula y así reaprovechadas, mientras que el resto se desecha por medio de la exocitosis (se expulsan fuera de la célula).

Premio Nobel Ciencia

RELACIÓN CON ENFERMEDADES

Según Guido Kroemer, uno de los mayores especialistas actuales en autofagia, la mayoría de las grandes patologías están ligadas a una insuficiencia o a una disfunción del proceso autofágico. Así, la autofagia se ha relacionado con diversas enfermedades degenerativas. Entre las más conocidas podemos citar la enfermedad de Parkinson o el Alzheimer. También está asociada con la diabetes tipo 2. Además, se han observado alteraciones en el proceso de la autofagia en diversos tipos tumorales (ovario, mama, próstata…). Existen algunos trabajos de investigación en animales en los que se logra mejorar la respuesta anticancerígena por medio de estimuladores de la autofagia. Se conoce también que la autofagia se encuentra alterada en relación con el envejecimiento.