Un estudio de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, Maryland, Estados Unidos, ha revelado que una proteína que actúa como antidepresivo natural, y que potencia el crecimiento de las células nerviosas y nutre los vasos sanguíneos, es también un actor central en el mantenimiento de la vitalidad del músculo cardíaco.
La investigación, realizada en ratones y células cardiacas cultivadas en laboratorio, muestra que esta proteína ‘multitarea’, un factor neurálgico de crecimiento llamado BDNF (factor neurotrófico derivado del cerebro), ayuda a mantener la capacidad de las células musculares del corazón para contraerse y relajarse adecuadamente.
Los resultados, que se publican en Proceedings of the National Academy of Sciences, revelan que la deficiencia de BDNF o la insensibilidad celular a la presencia de BDNF pueden precipitar la disfunción del músculo del corazón, especialmente en condiciones de estrés físico crónico o repetido en el corazón, como el entrenamiento de resistencia o la presión arterial alta.
En concreto, los científicos rastrearon el papel de BDNF en una cascada de eventos moleculares de señalización en las células del corazón, cuya interrupción provocó el fracaso del músculo cardíaco. Si se confirma en los seres humanos, el hallazgo podría allanar el camino a nuevos tratamientos para ciertas formas de insuficiencia cardíaca, un trastorno que afecta a casi 6 millones de estadounidenses y más de 23 millones de personas en todo el mundo, según los autores.
Además, debido a los efectos antidepresivos conocidos de BDNF y su papel como refuerzo de la salud de las células nerviosas, los investigadores creen que los resultados sugieren un posible vínculo bioquímico entre la depresión y las enfermedades del corazón, dos trastornos que tienden a ocurrir a la vez, pero cuya relación sigue siendo poco conocida.
“Nuestros resultados no sólo son un recordatorio de la asombrosa complejidad de la química del corazón y la fisiología, sino también un claro ejemplo de la capacidad de una sola proteína para actuar en múltiples frentes y afectar a muchos órganos y funciones”, resalta el investigador principal Ning Feng, becario de Cardiología en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
El descubrimiento también pueden ayudar a explicar por qué los pacientes con insuficiencia cardíaca cuya función cardíaca empeora durante el esfuerzo físico presentan bajos niveles de BDNF en la sangre.
“Nuestra observación de que BDNF controla directamente la capacidad de las células musculares del corazón para latir ofrece adecuadamente una explicación posible a la disminución de la función cardiaca que se ve en personas con insuficiencia cardiaca, especialmente durante el ejercicio”, dice el Nazareno Paolocci, coautor del estudio y profesor asistente de Medicina en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
Una versión diferente del receptor TrkB
En una primera serie de experimentos, los científicos aislaron las células cardíacas de roedores con corazones normales o defectuosos y expusieron las células a BDNF. Las células normales del corazón respondieron contrayéndose y relajándose vigorosamente en presencia de BDNF, un fenómeno marcado por picos de flujo de calcio que desencadenan la contracción en las células.
Sin embargo, las células de corazones defectuosos, incluso llenas de BDNF, respondieron débilmente o no respondieron. Para determinar por qué, el equipo se centró en el receptor de BDNF, una molécula llamada TrkB, situado en la superficie de las células y responsable de la recepción de señales químicas de BDNF y la transmisión dentro de la célula.
En comparación con las células cardíacas de ratones con corazones normales, las células del corazón que fallan tenían una versión ligeramente diferente del receptor TrkB, una que produce menos de una proteína catalizadora responsable de desencadenar la señalización crítica dentro de la célula cardíaca. Esta versión ligeramente inferior del receptor era menos sensible a BDNF, haciendo que las células del corazón fueran menos sensibles a ella.
Aunque esta variante TrkB es bastante común y no acarrea necesariamente enfermedad, puede hacer que las células del corazón de aquellos que llevan la versión alterada sean menos capaces de utilizar BDNF, según los investigadores. Ratones modificados para carecer de receptores TrkB en sus células del corazón desarrollaron una función cardíaca deteriorada, de forma que sus corazones se contrajeron mal, bombearon sangre de forma menos eficiente y les costó más tiempo relajarse después de cada latido.
Fallos en cascada
“Tomados en conjunto, estos hallazgos muestran que cualquier anomalía en la forma en que BDNF se comunica con su receptor parece desencadenar una cascada de fallos químicos que finalmente conduce a una mala función cardíaca”, subraya Feng.
Los investigadores dicen que las interrupciones en la señalización adecuada BDNF-TrkB incluso pueden explicar qué lleva a la insuficiencia cardíaca inducida por la quimioterapia, un efecto secundario serio y bien establecido de ciertos tratamientos contra el cáncer.
Estos tratamientos incluyen productos químicos que bloquean múltiples receptores del factor de crecimiento, TrkB entre ellos, para detener el crecimiento del tumor. Aunque este enfoque es crítico para evitar la progresión del cáncer, también puede conducir a la insuficiencia cardíaca al interferir con la capacidad de las células cardiacas para responder a la BDNF circulante en el cuerpo.
Otro hallazgo importante, según los expertos, es que los ratones en los que los receptores de BDNF habían desaparecido siguieron siendo sensibles a la adrenalina, el neurotransmisor liberado en situaciones de lucha o huida para infundir al corazón la energía extra necesaria para el funcionamiento cardíaco máximo durante episodios de intensa actividad física o emocional.
La gota que colma el vaso
El hallazgo, dicen los científicos, significa que BDNF afecta a la función cardíaca de forma independiente y separada de la adrenalina, suministrando continuamente energía de bajo nivel para la contracción del corazón en condiciones normales o periodos prolongados de gasto cardíaco ligeramente elevado, como el entrenamiento de resistencia.
Los investigadores señalan que los bajos niveles de BDNF por sí mismos pueden no ser un motivo suficiente para causar la enfermedad cardíaca inmediata, pero la deficiencia crónica BDNF o la insensibilidad, agravada por factores de estrés fisiológicos o patológicos adicionales, es el responsable principal en el fomento de la enfermedad.
“En ausencia de estrés crónico, como la hipertensión o una carga de trabajo elevada del músculo del corazón, la deficiencia de BDNF no puede causar la enfermedad en toda regla, pero podría ser la gota que conduce a un ‘corazón roto'”, concluye Paolocci.
FUENTE: Proceedings of the National Academy of Sciencies (2015); doi: 10.1073/pnas.1417949112
El factor neurálgico de crecimiento BDNF ayuda a mantener la capacidad de las células musculares cardíacas para contraerse y relajarse adecuadamente.