El pasado lunes 7 de octubre, el Karolinska Institutet en Estocolmo anunció la adjudicación del Premio Nobel en Fisiología y Medicina a los siguientes investigadores: William Kaelin del Dana Farber Cancer Institute y la Harvard Medical School, a Sir Peter J. Ratcliffe de la Oxford University y el Francis Crick Institute y a Gregg L. Semenza de la John Hopkings University, en Baltimore. Su trabajo fue acerca del mecanismo cómo las células de nuestro cuerpo detectan y se adaptan a los microambientes de oxígeno en diversos niveles celulares.
Es bien sabido que el oxígeno es el combustible necesario para extraer la energía de nuestros alimentos, sin embargo, no se sabe cómo se regula este proceso tan importante. Este tema es muy complejo, los investigadores apenas empezaron a dilucidar los aspectos finos de este mecanismo tan singular y eficiente.
Todos los días de nuestra existencia, nuestros órganos realizan múltiples ciclos de vida y muerte. Millones de células mueren y son desechadas, millones las reemplazan, así…hasta que el reciclamiento ya no funcione. Al morir, no nos morimos en un instante, primero mueren las células más delicadas y las más especiales, después las más burdas y resistentes…. así es la vida.
Nuestros órganos están formados por tejidos que funcionan en atmósferas diferentes de oxígeno, los sistemas respiratorio y circulatorio funcionan en atmósferas ricas en oxígeno, mientras que nuestros sistemas de absorción y excreción funcionan en anaerobiosis, es decir, casi sin oxígeno. Así estamos hechos, así funcionamos.
Este proyecto es el fruto de la intensa labor de muchos investigadores que han contribuido con valiosos datos en diferentes disciplinas (embriología, genética, biología molecular, inmunología, oncología, bioquímica, hematología, etc.), pero en realidad siempre han sido el mismo objetivo desde hace más de quince años.
Los resultados obtenidos sin duda van a revolucionar los diagnósticos y tratamientos de muchos trastornos metabólicos, alteraciones del desarrollo embrionario, respuestas inmunológicas, tratamientos de cáncer (las células cancerosas consumen mayores volúmenes de oxígeno), de infartos al miocardio, de derrames cerebrales, de infecciones en órganos diversos, etc.
La sangre es un tejido muy complejo que contiene una gran cantidad de lípidos y proteínas que realizan funciones altamente específicas entre las cuales destacan las reacciones inmunológicas. Sin embargo, la función más importante es la del transporte del oxígeno necesario a todos los micrositios de nuestro cuerpo.
Las proteínas son moléculas especializadas que en ocasiones están complementadas con coenzimas y cofactores sensibles a reacciones de óxido, reducción que cargan y descargan los gases y otras moléculas inherentes a los sistemas cardiovasculares.
Entre las proteínas más importantes en estos sistemas está la llamada HIF que transporta oxígeno y que debe su nombre precisamente porque es la responsable de inducir una disminución de los volúmenes de oxígeno a través de la activación del gene para producir un estado de hipoxia. La HIF (hipoxia-inducible factor) no solo disminuye el nivel de la concentración del oxígeno, sino que lo más importante es que a su vez es regulada por un sistema inducible (genético).
Se dice que una proteína es inducible cuando NO se produce siempre sino solo cuando es necesaria, es un asunto de economía celular cuya regulación está controlada por varios genes. La proteína HIF abunda en nuestros glóbulos rojos y contribuye como factor de crecimiento de venas y conductos del sistema circulatorio. Además, es un preciso agente controlador del proceso transportador del oxígeno que a su vez también es controlado mediante otra reacción con otra proteína, la pVHL (llamada von Hippel-Lindau), ambas representan un eficiente control del control.
El hecho de que la HIF solo funcione si está acoplada con la pVHL sugiere una modificación importante de la estructura espacial de este complejo molecular. Esto implicaría otra forma del control y el momento clave del inicio del proceso, aún no mencionada en el reporte.
Otra peculiaridad de este transporte de oxígeno es el mecanismo de la transferencia de la molécula a la proteína HIF. El informe describe que la proteína HIF recibe un radical hidroxilo (OH–) en una de sus moléculas del aminoácido prolina. Es la primera vez que se menciona este mecanismo para el transporte de oxígeno. Estudios complementarios sobre este tema demostraron que la transferencia del hidroxilo es necesaria para el inicio de la reacción con la proteína pVHL.
Este proyecto es un arduo trabajo de muchos especialistas que lograron describir las funciones de este agregado molecular para identificar, captar el oxígeno y transportarlo hasta el micrositio donde es necesario para que realice sus funciones. Es una función doble formidable cualitativa y cuantitativa, pues nuestro interior es una maraña de líquidos, sólidos y gases difíciles de manipular, donde ciertamente no es fácil captar selectivamente el oxígeno, encontrar el (los) sitios donde hace falta y liberarlo justo donde es necesario.
Este es tan solo uno de los tesoros que debes de cuidar, la próxima vez que respires piensa en la gran responsabilidad que has adquirido, después de todo, te ha tocado la más fácil de las tareas.
Edición parcial del reporte del Howard Hughes Medical News, October 7, 2019.
https://nobelprize.org/prizes/medicine/2019/summary.
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