EDUARDO CESARMedición de citocromos: el estudio revela la interacción de sustancias que ayuda a las vitaminas a beneficiar al organismoEDUARDO CESAR
El canadiense Brian John Bandy efectuó un camino inverso al de muchos investigadores brasileños: salió de su país al terminar su doctorado para proseguir su carrera en Brasil. Llegó a este último en 1996, en donde hizo su posdoctorado en el Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (IQ-USP) y regresó a Canadá al año siguiente. Atraído de nuevo por Brasil, se reinstaló en él nuevamente en 1998, para una segunda temporada en el mismo instituto. En ese vaivén, concluyó un estudio que aumentó la importancia de un grupo de sustancias, los bioflavonoides, antes vistas apenas como vitaminas. Bandy demostró que son mucho más que eso: protegen a las células animales contra el envejecimiento y la muerte prematura.
El artículo suscrito por Bandy y su supervisor, Etelvino Bechara, fue portada de la edición de agosto del Journal of Bioenergetics and Biomembranes, de Estados Unidos. Los resultados muestran por primera vez el papel esencial de los bioflavanoides en las reacciones de producción de energía dentro de la célula, e indican cómo actúan las vitaminas conjuntamente en beneficio del organismo. Hallados en extractos de plantas y abundantes, por ejemplo, en el té verde (Camellia sinensis) y en el vino tinto, los flavonoides – llamados bioflavonoides cuando son vistos como nutrientes – actúan en conjunto con la vitamina C o ascorbato, también encontrada en frutas y hortalizas.
Ya era sabido desde hace años que el ascorbato aislado puede incluso ser tóxico, aunque que indirectamente, puesto que promueve reacciones que liberan sustancias que son perjudiciales para la célula – una voz de alerta para quienes exageran en las dosis de vitamina C y creen que no necesitan de cualquier otra vitamina, ni de frutas o verduras.
Dupla afinidad
Mediante técnicas que monitorean la transferencia de electrones, las alteraciones de la forma de las moléculas de proteínas llamadas citocromos y la formación y la desaparición de radicales libres, Brian y Bechara detallaron esos mecanismos de interacción, derivados de una propiedad de las moléculas de bioflavonoides: la dupla afinidad química, tanto con el agua como con lamembrana de la mitocondria – compartimiento celular en el que se procesan las reacciones químicas responsables por la producción de energía. Los bioflavonoides – por lo menos cinco de los 20 testeados -, probablemente, permanecen parcialmente envueltos por la mitocondria y parcialmente fuera de ella.
Es una posición ideal para capturar electrones del ascorbato, que tienen afinidad tan solo con el agua (permanecen separados de la membrana), y conducirlos hacia dentro de las membranas de decenas de mitocondrias contenidas en cada célula animal – una célula del hígado humano, por ejemplo, tienen entre 1.000 y 2.000 mitocondrias. Vencida la membrana, los electrones llegan al destino que beneficia a aquellos elementos encargados de aplazar el envejecimiento: los citocromos c, proteínas que protagonizan las reacciones de la respiración celular – que llevan a la producción de energía a la célula.
En conjunto, los citocromos son rojos y recuerdan a la sangre, a causa de los átomos de hierro, que forman una ramificación de la molécula, el llamado grupo heme. A causa de los citocromos, las mitocondrias tienen normalmente una coloración beige oscura. Otra peculiaridad es que, a veces, las mitocondrias emiten luz, como resultado de la reacción del oxígeno con un electrón excitado en el transcurso de las reacciones de la respiración celular.
En este proceso, uno de los compuestos que se forman es el peróxido de hidrógeno (o agua oxigenada, H2O2). Reaccionando con el citocromo c, el H2O2 origina radicales hidroxilos. En éstos reside el peligro. Los hidroxilos, uno de los tipos de los llamados radicales libres, rompen el heme y retiran el hierro del citocromo, con consecuencias nada halagüeñas desde punto de vista del funcionamiento del organismo: sin el hierro, el citocromo pierde no solamente su rojo característico, sino también su capacidad de actuar en la respiración celular. Es aún peor cuando los radicales hacen que las mitocondrias se hinchen y se rompan. Libres en el interior de la célula, los citocromos c disparan el proceso de muerte celular, la llamada apoptosis.
Un descubrimiento
Ni Bandy ni Bechara pretendían estudiar a los bioflavonoides actuando en ese papel. Al comenzar el trabajo, Bandy comprobó que el ascorbato solamente protege al citocromo c del ataque de los peróxidos, un efecto no muy bien caracterizado antes. Pero era un efecto limitado. En una situación más próxima a la realidad – con liposomas, un tipo de membrana artificial hecha con las moléculas más comunes en la membrana de las mitocrondrias -, no funcionó. Este resultado se explica por el hecho de que el ascorbato tiene afinidad apenas con el agua – en la práctica, permanece lejos de la membrana.
Dispuesto a descubrir los mecanismos y las sustancias que impiden la destrucción del citocromo c, Bandy resolvió testear un bioflavanoide que, como él ya sabía, tiene afinidad con la membrana. Tenía solamente uno en stock: la epicatequina. Probó y salió todo bien. “Tuve suerte”, dice. “Existen centenas de bioflavanoides y no todos funcionan de ese modo”. El descubrimiento habría fracasado si, por ejemplo, hubiera usado naringerina o hesperetina, dos de los cerca de 20 bioflavonoides que testeó más tarde y que parecen no tener afinidad con el ascorbato.
Hasta ese momento, los bioflavonoides solo eran conocidos como antioxidantes, que anulan la acción de los radicales libres. “Aún no había sido descrita ninguna situación en la que fueran realmente indispensables en los procesos celulares”. De las reacciones en conjunto, el caso clásico era el de la vitamina P, que junto con la vitamina C, impide la permeabilidad de los vasos sanguíneos, y evita así escorbuto – una enfermedad que hace las encías sangren y provoca graves hemorragias. Ésta era frecuente entre los viajeros del siglo XVI, que permanecían meses en altamar sin comer frutas o verduras frescas.
Y era mortal. Existen relatos en los cuales, de 400 personas a bordo, solamente diez sobrevivieron. El húngaro Albert Szent-Gyorgyi (1893-1986, Nobel de Medicina en 1937) descubrió que la vitamina C, por descubierta por él en 1928, no funciona sola para detener la rotura de los capilares. Era necesario algo más: la vitamina P.
El peligro del ascorbato
Los resultados a los que Bandy llegó también tienen implicaciones prácticas. En el tratamiento de pacientes que sobrevivieron a un infarto o durante cirugías cordíacas, por ejemplo, el ascorbato parece no brindar la menor protección a las mitocondrias de las células del corazón contra el ataque de los peróxidos. “Quizás funcione con algunos bioflavanoides”, piensa Bandy. En principio, ese trabajo también podría ayudar a contener el envejecimiento, pues sugiere una combinación de nutrientes que sería más eficiente para minimizar los daños a las células – el llamado estrés oxidativo, resultado de los procesos de respiración que suceden en la mitocondria.
La investigación avanza. Recientemente, Bandy obtuvo las primeras evidencias de aquel que podría denominarse como el lado malo del ascorbato. Estando solo, aun en bajas concentraciones, puede hacer que la mitocondria se hinche, primer paso en el proceso de muerte celular. “El ascorbato solo es peligroso”, comenta, antes de contar otra novedad, también sujeta a verificaciones más profundas: existen bioflavonoides capaces de bloquear esta acción del ascorbato. Animado con el hecho de que su segundo posdoctorado haya sido renovado hasta septiembre del año próximo para que pueda explotar ese otro lado de la cooperación entre el ascorbato y los bioflavonoides, Bandy se prepara para vérselas con las mitocondrias aisladas, aún más próximas a los organismos reales.
La asociación
A los 44 años, Bandy no regresará tan rápido a su país para establecerse. Bechara lo ayuda a hacerse un espacio en una universidad brasileña. Ambos se conocieron en 1995, durante un congreso sobre radicales libres en Pasadena, Estados Unidos. Bandy se doctoró en la Simon Frase University de Burnaby, Canadá. En la tesis, mostraba cómo los deportistas gastan energía y generan más mitocondrias. Bechara quedó impresionado por el hecho de que Bandy haya escrito un artículo – sobre el papel de la mitocondria en el estrés oxidativo – que ya era una referencia internacional.
Bechara, que ya se encontraba a la época abocado al estudio del ácido amino-levinolínico – una de las fuentes de radicales libres que atacan a las mitocondrias -, visualizó en el novel doctor un excelente socio. Desde ese entonces, ha sido un observador del desarrollo y del gusto de Bandy por Brasil: el canadiense, que ya era aficionado a la pesca y la largas caminatas por el bosque, entró en los cursos extras del Instituto de Química, y actualmente se siente en condiciones de bailar samba y jugar al fútbol.
Bechara se especializó también en la tarea de retener investigadores prometedores. Antes de Bandy, trajo a Brasil al italiano Paolo Di Mascio, novel doctor de Dusseldorf, Alemanha. Mascio permaneció en el país por dos años; después concursó y actualmente es titular en el InstitutodeQuímica de la USP.
El Proyecto
Interacciones entre Ascorbato, Bioflavonoides y Biofactores Redox en Citocromos c inducidos a Estrés Peroxidativo y Apoptosis
Modalidad
Bolsa de posgrado en el país
Coordinador
Etelvino José Henriques Bechara – Instituto de Química de la USP
Inversión
R$ 96.000,00
