Cuando el pasado lunes 3 de octubre anunciaron que el Premio Nobel de Medicina le había sido concedido al biólogo japonés Yoshinori Ohsumi por sus descubrimientos sobre los mecanismos subyacentes de la autofagia, no pude menos que admirarme por el reconocimiento que  a lo largo de la historia han tenido trabajos relacionados con ese proceso biológico.  Y es que el tema, como la mítica canción de la película Casablanca, vuelve a la palestra una y otra vez. En 1974 fue laureado el científico belga Christian de Duve, quien dio nombre al proceso de la autofagia, en el 2004 el estadounidense Irwin Rose y los israelíes Aaron Ciechanover y Avram Hershko y ahora en el 2016 Yoshinori Ohsumi.

Por autofagia se entiende un mecanismo que existe de manera natural en las células, que secuestra y destruye de forma regulada los componentes celulares que son innecesarios, están dañados o son disfuncionales,

Para la renovación celular, por ejemplo, el  proceso  resulta esencial. Así, fragmentos de células se autodestruyen, se encierran en unas vesículas con doble membrana y luego pasan a los lisosomas, los organitos celulares encargados de digerir y destruir los desechos y bacterias.

Así, la autofagia  permite a las células eucariotas degradar y reciclar parte de su contenido.  Descifrar tal proceso es sumamente importante para entender la evolución del cáncer, de varias enfermedades neurológicas y otros graves padecimientos.

El concepto surge en la década de los 60 del siglo pasado, cuando un grupo de investigadores observaron por primera vez que la célula podría destruir sus propios contenidos encerrándolos en vesículas en forma de saco, rodeadas de membranas, que eran transportadas a un compartimiento de reciclaje, llamado lisosoma, para la degradación.

Esta fue un área donde se logró avanzar muy poco en los 30 años siguientes a su conceptualización. Según ha detallado en su comunicado el Instituto Karolinska, que otorga el Nobel, este mecanismo celular comienza a ser mejor comprendido a partir de “…una serie de brillantes experimentos en la década de 1990,  en que Yoshinori Ohsumi utiliza levadura de panadero para identificar genes esenciales para la autofagia, luego de lo cual  pasó a dilucidar los mecanismos subyacentes de la autofagia en la levadura  y mostrar que una maquinaria sofisticada similar se utiliza en nuestras células.

Los descubrimientos de Ohsumi condujeron a un nuevo paradigma en la comprensión de cómo la célula recicla su contenido. Sus descubrimientos abren el camino para la comprensión del papel que desempeña la autofagia en muchos procesos fisiológicos, tales como la adaptación a la inanición o la respuesta frente a las infecciones.

Por lo tanto, los hallazgos de este investigador pusieron de manifiesto que el proceso de autofagia por un lado controla importantes funciones fisiológicas en las cuales componentes celulares necesitan ser degradados o reciclados, y por otro, desempeña un papel en los mecanismos de defensa, en el cáncer, enfermedades neurológicas como la el Parkinson o el Alzheimer, y patologías como la diabetes tipo 2.

Reciclaje celular

La palabra autofagia fue acuñada por el científico Belga Christian de Duve y significa comida (fagia) propia (auto). Nuestras células poseen diferentes compartimentos especializados. Los lisosomas constituyen uno  de estos compartimentos y contienen enzimas capaces de digerir contenidos celulares.

En la autofagia porciones del citoplasma celular que pueden incluir orgánulos completos, proteínas dañadas, etc. son englobadas en una vesícula de doble membrana que se cierra para formar una vacuola que se conoce como un autofagosoma. Cada fagosoma madura y se transporta posteriormente usando los microtúbulos. Finalmente, esta vacuola se fusiona con un lisosoma y tiene lugar la digestión de los componentes englobados.

En condiciones fisiológicas el papel de la autofagia es múltiple. Actúa como mecanismo de control de calidad en la célula eliminando aquello que resulte defectuoso; es un modo de ajuste del metabolismo celular al estatus nutricional de la célula, por lo que desempeña un papel esencial en la obtención de nutrientes en condiciones de ayuno, en la degradación de orgánulos dañados y  permite a las células sobrevivir en condiciones de estrés, regula el crecimiento y el envejecimiento.

¿Qué importancia tienen estos estudios y su impacto para las personas?

La autofagia se activa también frente a diferentes tipos de estrés celular, infección por patógenos (virus, bacterias) o malformaciones celulares internas. Se han identificado en levaduras más de 30 genes que están implicados en la autofagia.

Por otro lado, también se ha sugerido que es un modo alternativo de muerte celular programada, que se observa tanto durante el desarrollo como durante las enfermedades neurodegenerativas. Especialmente en estas últimas las investigaciones en la actualidad van encaminadas a dilucidar si la autofagia durante el desarrollo del sistema nervioso y los procesos neurodegenerativos suponen un mecanismo citoprotector o si alternativamente también pueden ser un elemento de la muerte celular programada.

La autofagia también es primordial para la eliminación de las células que han muerto por mecanismos apoptóticos, un tipo de muerte celular asociada al desarrollo del sistema nervioso.

Esta cuestión fue destacada por  el presidente de la Asamblea Nobel de Medicina quien en su reseña señaló que  “Si la función de la autofagia es defectuosa, las células nerviosas no pueden funcionar correctamente. En estudios experimentales se ha visto también que el embrión no puede desarrollarse con normalidad”.

Adicionalmente aparece en la literatura un número creciente de reportes que muestran la asociación de alteraciones en la maquinaria autofágica con múltiples trastornos que afectan tejidos metabólicos que incluyen al páncreas, hígado, tejido adiposo, músculo, implicados en trastornos como la obesidad y la resistencia a la insulina.

El valor de marcarse un reto

Yoshinori Ohsumi nació en Fukuoka, Japón en 1945. Recibió un doctorado en la Universidad de Tokio en 1974. Después de trabajar durante tres años como postdoctoral en Nueva York, EE.UU., en la Universidad de Rockefelles, retorna a la Universidad de Tokio donde se establece como investigador en 1988. Desde el 2009 es profesor del Instituto de Tecnología de Tokio.

En una entrevista concedida a la sazón del premio declaró:"A los jóvenes me gustaría decirles que no toda la investigación científica puede tener éxito pero que es importante marcarse un reto", apuntó y reconoció que su descubrimiento tuvo mucho que ver con la "suerte".

La autora es investigadora del Centro Internacional de Restauración Neurológica

Para más información puede consultar

1. file:///D:/JT/The%202016%20Nobel%20Prize%20in%20Physiology%20or%20Medicine%20-%20Press%20Release.htm.
2. Mancias JD, Kimmelman AC. Mechanisms of Selective Autophagy in Normal Physiology and Cancer. J Mol Biol. 2016 May 8;428(9 Pt A):1659-80. doi:10.1016/j.jmb.2016.02.027. Epub 2016 Mar 4.
3. Edens BM, Miller N, Ma YC. Impaired Autophagy and Defective Mitochondrial Function: Converging Paths on the Road to Motor Neuron Degeneration. Front Cell Neurosci. 2016 Mar 3;10:44. doi: 10.3389/fncel.2016.00044. Collection 2016.
4. https://flagellum.wordpress.com/2009/05/22/autofagia-no-autoregulada/
5. Carmona-Gutierrez D, Hughes AL, Madeo F, Ruckenstuhl C.The crucial impact of lysosomes in aging and longevity. Ageing Res Rev. 2016 Apr 26. pii: S1568-1637(16)30066-6. doi: 10.1016/j.arr.2016.04.009.
6. Paul P, Münz C. Autophagy and Mammalian Viruses: Roles in Immune Response, Viral Replication, and Beyond. Adv Virus Res. 2016;95:149-95. doi:10.1016/bs.aivir.2016.02.002. Epub 2016 Mar 10.