Molécula recién descubierta podría reducir las complicaciones quirúrgicas causadas por la reducción del flujo sanguíneo
Disminución de GJA1-20k en el tamaño mitocondrial. (AC) Imágenes representativas de células vivas de mitocondrias en HEK293 (A, transfectadas con GST o GJA1-20k; B, control y siGja1) y cardiomiocitos neonatales de ratón (C, WT, transducidas con GJA1-20k y Gja1M213L/M213L). Los paneles más a la derecha son imágenes ampliadas. (D) y (E) Imágenes EM representativas de corazones de ratones jóvenes (D, WT o Gja1M213L/M213L) y corazones de ratones adultos (inyectados con E, GST o GJA1-20k). (F) Resumen del cambio de pliegue en el área promedio de las mitocondrias. (n = 51 (GST), 67 (GJA1-20k), 52 (Control) o 57 (siGja1) HEK293) células de cinco experimentos independientes; n = 46 (WT), 47 (GJA1-20k) o 48 (Gja1M213L/M213L) células de cuatro corazones; n = 84 (WT) o 91 (Gja1M213L/M213L) imágenes de seis corazones; n = 25 (GST) o 28 (GJA1-20k) imágenes de tres corazones. Los gráficos se expresaron como SD media (HEK293) o SEM (ratón). Los valores de p se determinaron mediante la prueba U de Mann-Whitney de dos colas o la prueba de Kruskal-Wallis con la prueba post-hoc de Dunns. ** p < 0,01, *** p < 0,001. Barras de escala, 10 m y 5 m en aumento (AC); 2 m (D y E). Los valores de p exactos y los datos estadísticos se proporcionan en los datos de origen. Crédito: DOI: 10.7554/eLife.69207
Una molécula recientemente detectada que ayuda a reducir el daño causado por la pérdida sostenida del flujo sanguíneo a las células y los tejidos podría eventualmente usarse para prevenir daños colaterales a órganos vitales durante la cirugía, según University of Utah Health científicos. Los investigadores dicen que un fármaco basado en esta molécula podría reducir drásticamente las complicaciones posquirúrgicas, en particular después de los procedimientos de derivación cardíaca.
«Un problema particular al que nos enfrentamos todos cuando nos sometemos a una cirugía, en particular una cirugía vascular, es que el flujo sanguíneo a menudo se ve comprometido», dice Robin Shaw, MD, Ph.D., autor correspondiente del estudio y director del Nora Instituto de Capacitación e Investigación Cardiovascular Eccles Harrison (CVRTI) en U of U Health. «Cada vez que limitamos el flujo sanguíneo, incluso si es por una buena razón, esto puede causar daño al órgano que estamos tratando de rescatar, así como daño a otros órganos. En nuestros estudios con animales, encontramos que la molécula GJA1 -20k, puede ayudar a mitigar la isquemia, que es la pérdida del flujo sanguíneo, lo que podría prevenir daños no deseados a las células, tejidos y órganos».
El estudio aparece en eLife, una revista en línea revisada por pares.
La isquemia inducida se usa comúnmente en procedimientos quirúrgicos como la cirugía de derivación cardíaca, dice Shaw. Casi la totalidad de las 500.000 cirugías a corazón abierto realizadas en los Estados Unidos cada año dependen de máquinas de circulación extracorpórea para mantener vivos a los pacientes mientras los cirujanos injertan arterias y venas sanas en un corazón enfermo. Sin embargo, estas máquinas no son perfectas. A menudo, el oxígeno no fluye ni llega a los órganos tan bien como lo haría de forma natural. Como resultado, un paciente puede experimentar presión arterial baja y se pueden formar pequeños coágulos. Todas estas posibilidades pueden causar involuntariamente una isquemia leve en los órganos de todo el cuerpo.
«Hay múltiples causas posibles de isquemia en el cerebro durante la cirugía cardíaca, pero la conclusión es que después de la cirugía, casi la mitad de los pacientes experimentan deterioro cognitivo que puede durar de meses a incluso años», dice Shaw. «Para otros órganos como los riñones, las extremidades y el corazón, los cirujanos cortan la circulación para realizar una cirugía vascular. Deberíamos poder limitar el daño a estos órganos que se produce como resultado de los procedimientos vasculares».
Basándose en estudios con animales, los científicos saben desde hace mucho tiempo que inducir ráfagas cortas de bajo flujo sanguíneo vascular de tres a cinco minutos cada una puede prevenir incidentes isquémicos más duraderos y más graves, como un ataque cardíaco o un accidente cerebrovascular, según Daisuke Shimura, Ph. .D., autor principal del estudio e instructor asociado en CVRTI. Pero replicar estos efectos protectores, llamados precondicionamiento de isquemia (IPC, por sus siglas en inglés), en humanos ha resultado difícil.
Los investigadores han estudiado el potencial de una proteína llamada Connexin43, un posible mediador de este proceso, como diana farmacológica», Shaw dice. «Sin embargo, Connexin43 y proteínas similares no han podido reproducir IPC en ensayos clínicos.
En su estudio de células humanas y ratones, Shaw y sus colegas descubrieron GJA1-20k, un péptido producido por el mismo gen responsable de Connexin43. Los investigadores encontraron que el péptido, que aumenta en respuesta a la reducción del flujo sanguíneo, parece imitar la protección IPC en el corazón.
Específicamente, GJA1-20k hace que los orgánulos dentro de las células llamadas mitocondrias se dividan. Normalmente, esto se considera malo porque las mitocondrias más pequeñas no suelen funcionar tan bien como las más grandes. Sin embargo, en este caso, el péptido induce la división de las mitocondrias de manera saludable, dice Shaw. Es protector porque las mitocondrias más pequeñas inducidas por GJA1-20k producen menos sustancias llamadas radicales libres, que juegan un papel clave en la isquemia y reducen el consumo de oxígeno por parte de las células.
En experimentos con ratones que habían reducido la capacidad de producir GJA1-20k, los investigadores descubrieron que la inducción de isquemia en los corazones causaba disfunción mitocondrial, liberación de radicales libres y muerte del músculo cardíaco. Los corazones que sobreexpresan genéticamente GJA1-20k estaban protegidos contra la isquemia. Shaw dice que estos hallazgos confirman que cuando ocurre isquemia en los corazones y otros órganos, producen GJA1-20k para protegerse. Los resultados también sugieren que proporcionar GJA1-20k, por ejemplo, a través de una infusión (goteo intravenoso), protege los órganos del daño causado por la disminución del flujo sanguíneo.
«GJA1-20k es una molécula mágica que se ha estado escondiendo en a simple vista todo el tiempo», dice Shaw. «Reproduce completamente los efectos protectores del preacondicionamiento isquémico. Con el tiempo, esta es una molécula que podría convertirse en un fármaco que cambie la vida».
En el futuro, Shaw y sus colegas están probando los efectos de GJA1 -20k en otros animales con características fisiológicas relevantes que se asemejan más a las que se encuentran en los humanos.
El estudio, «Fisión mitocondrial protectora inducida por la proteína de respuesta al estrés GJA1-20k», aparece en eLife.
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La disminución relacionada con la edad en dos enzimas sirtuinas altera la dinámica mitocondrial y debilita las contracciones cardíacas Más información: Daisuke Shimura et al, fisión mitocondrial protectora inducida por la proteína sensible al estrés GJA1- 20k, eLife (2021). DOI: 10.7554/eLife.69207 Información de la revista: eLife
Proporcionado por la Universidad de Ciencias de la Salud de Utah Cita: Una molécula recién descubierta podría reducir las complicaciones quirúrgicas causadas por la reducción del flujo sanguíneo (2021, 12 de octubre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-10-newly-molecule-surgical-complications-blood.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.