Las responsables de este trágico final son unas estructuras microscópicas con forma de maní que flotan por cientos en el interior de cada una de las células de nuestro cuerpo. Nos referimos a las mitocondrias, los orgánulos -así conocen los biólogos a los elementos celulares- que aportan el 90 por ciento de la energía que necesitan las células, y por lo tanto los tejidos y órganos, para desenvolverse. A través de un complejo proceso que se conoce como fosforilación oxidativa, la mitocondria genera adenosina trifosfato o ATP. Ésta es la molécula portadora de la energía celular (fig.1)
Fig.1. Mitocondria con sus crestas mitocondriales características
En síntesis, la muerte de José fue causada por una leve alteración en los lazos de material genético que se alojaba en sus mitocondrias. No hay que olvidar que son los únicos orgánulos, además del núcleo, que contienen ADN. Pero mientras el nuclear tiene 3000 millones de pares de bases o letras químicas en las que está escrita la herencia, el ADN mitocondrial sólo posee 16500.
En la última década, los científicos han descubierto que las mutaciones y deficiencias en el ADN mitocondrial (ADN-mt) están implicadas en más de un centenar de patologías degenerativas. Algunas son muy infrecuentes y de perfiles borrosos, aunque potencialmente catastróficas. La mutación de este material genético podría estar detrás de muchos casos de diabetes, infartos, cánceres y otros males comunes. Se han realizado investigaciones que avalan su papel en el envejecimiento, la degeneración cerebral o en el importantísimo mecanismo biológico conocido como apoptosis o muerte celular programada.
Las mutaciones en el ADN-mt redundan, entre otras cosas, en las proteínas mitocondriales que participan en la producción de energía. Esta se produce por un proceso que requiere el flujo de electrones procedente de la alimentación mediante complejos proteicos. Una falla genética puede minar la capacidad energética de las mitocondrias y causar males, ya que muchos tejidos son sensibles a la falta de ATP.
Numerosos trastornos mitocondriales son hereditarios, aunque a veces las mutaciones surgen en forma espontánea en las etapas precoces del desarrollo embrionario e incluso en el curso de la vida.
Una treintena de genes controla su funcionamiento
Para los biólogos, la herencia mitocondrial resulta tan fascinante como enigmática. Los 37 genes que se extienden a lo largo del reducido lazo de ADN-mt se heredan únicamente de la madre, a través de las mitocondrias contenidas en el óvulo. El aporte del espermatozoide es mínimo, por no decir nulo.
Las mitocondrias nunca se regeneran. Su proliferación se produce a partir de las existentes. En realidad, estos orgánulos no aparecen aislados en el interior de la célula, sino que forman un complejo y activo entramado tubular que recuerda a un plato de espaguetis. Antes de dividirse, el óvulo, al igual que el resto de las células del organismo, duplica el número de mitocondrias, así como las hebras de ADN-mt que hay en el interior de cada una de ellas (entre dos y diez). Aunque cada célula progenitora reparte sus mitocondrias de una forma más o menos equitativa entre las dos hijas, no determina cuáles van a parar a una o a otra.
Hasta ahora, los científicos pensaban que el reparto mitocondrial era un proceso pasivo que se sucedía al azar. Sin embargo, las recientes investigaciones indican que en la división interviene el citoesqueleto celular, una red de proteínas filamentosas que, entre otras funciones, tiene la de organizar el tránsito y el movimiento de los orgánulos. En los últimos años, los expertos descubrieron a algunas de las proteínas salomónicas que participan en el reparto de las mitocondrias. Además, se ha comprobado que ciertas mutaciones genéticas provocan el funcionamiento anormal de estas proteínas y que, por consiguiente, la distribución de mitocondrias queda seriamente alterada.
Desde el punto de vista patológico, la distribución de las mitocondrias es un proceso sensiblemente importante. Si el óvulo fecundado porta una mutación en algún gen de su ADN-mt, la célula hija puede heredar una mayor proporción de mitocondrias mutantes, al tiempo que la otra recibirá una dotación superior de mitocondrias normales. Al final de la embriogénesis, el futuro bebé es un mosaico de tejidos más o menos enriquecidos con mitocondrias normales y dañadas. Es más, los óvulos de una misma mujer difieren en la cantidad de su ADN-mt mutante. Así pues, dependiendo del óvulo fecundado, los hijos pueden diferir bastante en lo que respecta a la intensidad y distribución de las mitocondrias mutantes en sus tejidos, tanto como en la gravedad y tipo de síntomas que presenten.
Un reloj para viajar al pasado de las especies
Por otro lado, tal y como ya se ha señalado, conforme la persona va envejeciendo, su ADN-mt experimenta diferentes alteraciones genéticas, conocidas como mutaciones somáticas, que causan la caída de la producción de energía celular. Con la edad, algunos complejos proteicos de la cadena comienzan a fallar en las células del cerebro, el músculo esquelético y el corazón. También ocurren mutaciones que afectan a la redistribución del ADN-mt en éstos y otros tejidos. Hoy en día se sabe que el cúmulo de las alteraciones somáticas a lo largo de la vida guarda relación con ciertas enfermedades neurológicas y musculares degenerativas -como los males de Huntington y Alzheimer- y con la diabetes y el infarto.
Sorprendente inductor del suicidio celular
Lo último que se sabe acerca de las mitocondrias es que juegan un papel central en la regulación de la apoptosis o muerte celular programada, mecanismo biológico que elimina las células dañadas. Las mitocondrias pueden inducir a este tipo de suicidio celular a través de diferentes vías, como son la ruptura del transporte de electrones y el metabolismo energético, la activación o el bloqueo de las proteínas que median en la apoptosis, y alterando lo que se llama el potencial rédox de la célula. Cualquiera de estos mecanismos ayudaría a entender cómo los defectos mitocondriales contribuyen a la aparición de ciertas enfermedades.
No cabe duda de que las mitocondrias tienen mucho que decir acerca del origen de numerosas patologías humanas. Pero su interés científico no termina aquí. Estos nada populares orgánulos, pero de moda en los laboratorios, están siendo utilizados por los forenses para identificar cadáveres y perseguir delincuentes. Y los antropólogos los usan a modo de relojes moleculares para seguir el rastro del origen, la evolución y las migraciones de las especies y de las relaciones que existen entre ellas.