Respira hondo y celebra la vida

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DLa atmósfera de la Tierra ha estado compuesta de oxígeno durante millones de años. Aproximadamente una quinta parte de la envoltura de aire está llena de gas valioso. Para humanos y animales es igualmente vital. Lo necesitan para obtener energía de los alimentos y mantener su metabolismo en marcha. Este proceso de adaptación comenzó hace unos 500 millones de años: en ese momento, el contenido de oxígeno de la atmósfera de la Tierra aumentó de unos pocos al 21 por ciento actual. En ese momento, surgieron las primeras criaturas animales complejas, y los mecanismos evolucionaron para suministrar suficiente gas y tejido a las células. E incluso hoy, las células deben asegurarse constantemente de que todavía haya suficiente oxígeno para estas tareas. Para esto necesitan un sensor.

El Premio Nobel de Medicina o Fisiología de este año fue otorgado ayer en Estocolmo por el descubrimiento de esta sonda y lo que las células también han desarrollado en el contexto de los mecanismos de ajuste de la deficiencia de oxígeno molecular. Acude a dos investigadores de células y a un investigador del cáncer. Son honrados los estadounidenses William G. Kaelin Jr. y Gregg L. Semenza y el inglés Sir Peter J. Ratcliffe. Los galardonados también han ayudado a descubrir enfermedades como la anemia y el cáncer.

El cuerpo responde a la falta de oxígeno inmediatamente con una frecuencia cardíaca más rápida y una frecuencia respiratoria más rápida. También produce eritropoyetina, una hormona conocida como Epo para abreviar, que ha estado en el centro de atención durante décadas en el debate competitivo sobre el dopaje. Esta hormona asegura que se formen más glóbulos rojos, que transportan el oxígeno. Esto mejora la reposición. La base molecular de la regulación del oxígeno en las células permaneció desconocida hasta la década de 1990. Luego, en ratones genéticamente modificados, Semenza descubrió qué secuencias genéticas en el gen Epo estaban detrás de este efecto. Primero descubrió que el gen involucrado tenía un interruptor activado por falta de oxígeno, pero inicialmente no pudo comentar los detalles de este interruptor molecular. Independientemente, Ratcliffe llegó a la misma conclusión.

Mecanismo complejo regula el suministro de oxígeno

La investigación adicional con células hepáticas reveló que el cambio es impulsado por un complejo de dos proteínas llamado HIF (Factor Inducible de Hipoxia). Si la célula contiene mucho oxígeno, hay poca cantidad del complejo proteico presente en la célula. A medida que disminuye el nivel de oxígeno, la cantidad aumenta y hace que el cambio se desplace hacia la producción de Epo. Sin embargo, como esto se controla exactamente de arriba a abajo, inicialmente es un misterio.

William Kaelin de la Harvard Medical School





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La respuesta contribuyó por casualidad al tercer ganador. Kaelin es en realidad un oncólogo. No le interesaba el sensor de oxígeno, sino el llamado síndrome de Van-Hippel-Lindau. Esta es una enfermedad hereditaria que causa a las familias afectadas un mayor riesgo de cáncer. Kaelin descubrió que las células con un gen Van-Hippel-Lindau mutado leen muchos genes que se activan solo en ausencia de oxígeno. Proporcionar a las células un gen de Van-Hippel-Lindau intacto detiene este programa de rescate. El gen Van Hippel Lindau tuvo algo que ver con el sensor de oxígeno.

Luego se hizo evidente que la proteína asociada pertenece a un complejo que etiqueta otras proteínas para la degradación. Ratcliffe demostró que la proteína Van-Hippel-Lindau también destruye parte del complejo HIF, el llamado HIF-1 alfa. Con una buena oxigenación, su destino se sella mediante la unión de grupos hidroxilo. De esta forma, HIF-1alpha se une a la proteína Van-Hippel-Lindau y se destruye. Sin embargo, si el oxígeno se vuelve escaso, se omite la unión de los grupos hidroxilo y el HIF-1 alfa permanece intacto. Luego se une al interruptor junto con la segunda proteína del complejo HIF y activa más de trescientos genes diferentes contra la deficiencia de oxígeno, incluido el gen Epo.

Una estrategia contra las células cancerosas.

Con este sensor de oxígeno, el cuerpo asegura su suministro y se adapta a los requisitos respectivos: a gran altitud, por ejemplo, cuando se reduce el contenido de oxígeno en el aire o durante los deportes u otras actividades agotadoras. El conocimiento exacto de la concentración de oxígeno también equilibra la actividad del sistema inmune o crea nuevos vasos sanguíneos, por ejemplo, durante el embarazo, cuando se debe garantizar el cuidado del niño en crecimiento.

Los resultados de los tres galardonados son, por lo tanto, directamente relevantes para la medicina. Los pacientes con insuficiencia renal carecen de Epo. Como resultado, sufren de una falta de glóbulos rojos llamados anemia. Las células cancerosas también dependen del sensor de oxígeno porque necesitan crear nuevos vasos sanguíneos para formar un tumor sólido. Por lo tanto, una estrategia contra el cáncer es también desacoplar el tumor del suministro de sangre. El mérito de los galardonados es haber descubierto uno de los servicios de adaptación celular más importantes. Sin el sensor de oxígeno molecular, los humanos y los animales no podrían sobrevivir.

Los tres ganadores serán honrados en Estocolmo el 10 de diciembre, aniversario de la muerte de Alfred Nobel. William G. Kaelin nació en 1957 en Nueva York. Trabaja en el Dana-Farber Cancer Institute en Boston y es profesor en la Harvard Medical School. Sir Peter J. Ratcliffe nació en 1954 y nació en Lancashire, Inglaterra. Es profesor en la Universidad de Oxford y director de investigación clínica en el Instituto Francis Crick de Londres. Gregg L. Semenza nació en 1956 en Nueva York. Es profesor en la Universidad Johns Hopkins y director del Programa de Investigación Vascular.

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