Estos hallazgos podrían sentar las bases de nuevas terapias contra la insuficiencia cardiaca y las enfermedades nerviosas, e incluso resultar beneficiosos para las misiones espaciales tripuladas. El artículo correspondiente se ha publicado en el último número de la revista Current Biology.
Los músculos y los nervios son órganos de larga duración y alto rendimiento cuyos componentes celulares están sometidos a un desgaste constante. La proteína BAG3 desempeña un papel fundamental en la eliminación de los componentes dañados, identificándolos y asegurándose de que queden encerrados por las membranas celulares para formar un autofagosoma, que recoge los residuos celulares para su posterior trituración y reciclaje.
El equipo de investigación dirigido por el profesor Jörg Höhfeld, del Instituto de Biología Celular de la Universidad de Bonn, ha demostrado que el entrenamiento de fuerza activa BAG3 en los músculos.
Esto tiene importantes ramificaciones para la eliminación de residuos celulares, porque BAG3 tiene que activarse para unir eficazmente los componentes celulares dañados y promover la envoltura de la membrana. Un sistema activo de eliminación o limpieza es esencial para la conservación a largo plazo de los tejidos musculares.
"Las alteraciones del sistema BAG3 causan debilidad muscular infantil de progresión rápida e insuficiencia cardiaca, una de las causas de muerte más frecuentes en los países occidentales industrializados", ha explicado el profesor Höhfeld.
Implicaciones para el entrenamiento deportivo y la fisioterapia
En el estudio han participado fisiólogos del deporte de la Universidad Alemana del Deporte de Colonia y de la Universidad de Hildesheim. El profesor Sebastian Gehlert, de Hildesheim, subraya la importancia de los resultados: "Ahora sabemos qué nivel de intensidad de entrenamiento de fuerza se necesita para activar el sistema BAG3, por lo que podemos optimizar los programas de entrenamiento de los mejores atletas y ayudar a los pacientes de fisioterapia a desarrollar mejor la musculatura".
Necesario para los músculos y los tejidos
El sistema BAG3 no sólo actúa en los músculos. Las mutaciones en BAG3 pueden provocar una enfermedad nerviosa conocida como síndrome de Charcot-Marie-Tooth (que debe su nombre al científico que lo descubrió). Esta enfermedad provoca la muerte de las fibras nerviosas de brazos y piernas, con lo que la persona es incapaz de mover las manos o los pies.
Mediante el estudio de células de enfermos, el equipo de investigación ha demostrado ahora que ciertas manifestaciones del síndrome provocan una regulación defectuosa de los procesos de eliminación de BAG3. Los hallazgos demuestran la trascendental importancia de este sistema para la preservación de los tejidos.
Al analizar más detenidamente la activación de BAG3, los investigadores se sorprendieron de lo que observaron. "Muchas proteínas celulares se activan mediante la unión de grupos fosfato en un proceso conocido como fosforilación. Con BAG3, sin embargo, el proceso es inverso", ha explicado el profesor Jörg Höhfeld, también miembro del Área de Investigación Transdisciplinar (TRA) Vida y Salud de la Universidad de Bonn.
"BAG3 se fosforila en los músculos en reposo, y los grupos fosfato se eliminan durante la activación. En este punto, las fosfatasas se convierten en el principal foco de interés: las enzimas que eliminan los grupos fosfato. Para identificar las fosfatasas que activan BAG3", ha manifestado Höhfeld.
"Identificar las fosfatasas implicadas es un paso clave para que podamos proseguir el desarrollo de sustancias potencialmente capaces de influir en la activación de BAG3 en el organismo", ha asegurado Höhfeld.
Ahora, la investigación puede abrir nuevas posibilidades terapéuticas para la debilidad muscular, la insuficiencia cardiaca y las enfermedades nerviosas.
Relevante para los viajes espaciales
Los trabajos sobre el sistema BAG3 cuentan con el apoyo de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (Fundación Alemana de Investigación) a través de una unidad de investigación dirigida por el profesor Höhfeld. Además, Höhfeld recibe fondos de la Agencia Espacial Alemana, ya que la investigación es de interés para las misiones espaciales tripuladas.
"BAG3 se activa bajo fuerza mecánica. Pero, ¿qué ocurre si no se produce la estimulación mecánica? ¿En astronautas que viven en un entorno ingrávido, por ejemplo, o en pacientes de cuidados intensivos inmovilizados con ventilación?", ha indicado el profesor Höhfeld.
En estos casos, la falta de estimulación mecánica conduce rápidamente a la atrofia muscular, cuya causa Höhfeld atribuye, al menos en parte, a la no activación de BAG3. En su opinión, los fármacos desarrollados para activar BAG3 podrían ayudar en estas situaciones, razón por la cual el equipo de Höhfeld está preparando experimentos que se llevarán a cabo a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS).