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Los astronautas pueden perder masa muscular y fuerza durante las misiones espaciales, incluso cuando realizan ejercicio de forma regular. Un estudio publicado en Nature Communications identificó un mecanismo que ayuda a explicar este fenómeno: la ausencia de gravedad altera la capacidad de las mitocondrias, las estructuras celulares encargadas de producir energía, para fabricar proteínas esenciales para su funcionamiento.
La investigación fue dirigida por científicos de RIKEN, la Universidad de Tokio y otras instituciones de Japón y China. El equipo encontró que la gravedad no solo influye en la expresión de los genes, como se había documentado antes, sino también en una etapa posterior: la traducción, el proceso mediante el cual las células convierten la información genética en proteínas.
Para comprobarlo, los investigadores cultivaron células humanas durante 24 y 48 horas a bordo de la Estación Espacial Internacional. Como comparación, mantuvieron otras células en una centrífuga instalada en la misma estación que simulaba la gravedad terrestre. Después, todas las muestras regresaron a la Tierra para su análisis.
Las células expuestas a microgravedad durante 24 horas produjeron menos proteínas dentro de las mitocondrias. El mismo patrón apareció en larvas del gusano Caenorhabditis elegans, criadas durante cuatro días en la estación espacial, aunque con menor intensidad. Posteriormente, experimentos realizados en la Tierra con un dispositivo que simula condiciones de microgravedad confirmaron que esa reducción se hacía más pronunciada conforme aumentaba el tiempo de exposición.
Las mitocondrias generan la mayor parte de la energía que necesitan las células. Si producen menos proteínas, también disminuye su capacidad para sostener funciones que demandan mucha energía, como la actividad del tejido muscular.
El estudio también permitió identificar cómo la gravedad llega a influir sobre estas estructuras. Los investigadores descubrieron que el efecto comienza en la adhesión celular, el sistema que mantiene unidas las células mediante proteínas presentes en su superficie.
Cuando la gravedad disminuye, esa adhesión también cambia. Esa modificación activa una cadena de señales moleculares que termina reduciendo la fabricación de proteínas dentro de las mitocondrias. En experimentos con células humanas y de ratón, los científicos lograron restaurar la producción normal de proteínas al reforzar los mecanismos de adhesión celular antes de simular la microgravedad. En cambio, cuando bloquearon esas interacciones, la producción volvió a disminuir y también cayó el consumo de oxígeno de las mitocondrias.
En un explicativo publicado en Nature, el biólogo espacial Thomas Corydon, de la Universidad de Aarhus (Dinamarca), señaló que estos resultados “podrían tener implicaciones para los viajeros espaciales” porque ayudarían a entender cómo preparar mejor a los astronautas antes de una misión.
El mismo artículo recoge declaraciones del investigador Afshin Beheshti, de la Universidad de Pittsburgh, quien explicó que estudios anteriores ya habían mostrado alteraciones en las mitocondrias durante los vuelos espaciales, pero que aún no se comprendía el mecanismo molecular responsable de esos cambios.
Los autores del nuevo trabajo consideran que este mecanismo también opera en condiciones normales sobre la Tierra. En modelos animales observaron respuestas similares cuando los músculos permanecían inmovilizados o dejaban de soportar carga mecánica, lo que sugiere que la gravedad y las fuerzas físicas que experimentan los tejidos forman parte del funcionamiento habitual de las mitocondrias.
Según el artículo de Nature, el equipo ahora busca compuestos capaces de reactivar la producción de proteínas en las mitocondrias. Los investigadores plantean que ese conocimiento también podría contribuir al desarrollo de tratamientos contra la sarcopenia, la pérdida progresiva de masa y fuerza muscular asociada con el envejecimiento.
