El trasplante mitocondrial mejora la recuperación de ratas tras un paro cardíaco

Cuando un corazón deja de latir, la sangre deja de fluir y de llevar oxígeno al cerebro (hipoxia) y a otros órganos vitales (isquemia). Hay una pequeña ventana (alrededor de 4 minutos) antes de que la falta de flujo sanguíneo comience a dañar el cerebro. Después de 10 minutos, se espera daño cerebral severo. Cuanto antes se pueda reiniciar el corazón, menores serán las posibilidades de una lesión cerebral grave.

Investigadores de los Institutos Feinstein para la Investigación Médica han probado un enfoque novedoso para aumentar las tasas de supervivencia, mitigar el daño y acelerar la reparación en cerebros isquémicos de ratas a través del trasplante mitocondrial. En un artículo, «El trasplante de mitocondrias exógenas mejora la supervivencia y los resultados neurológicos después de la reanimación de un paro cardíaco», publicado en la revista Medicina BMClos investigadores detallan los pasos que tomaron desde el laboratorio in vitro hasta los modelos de ratas in vivo para lograr una tasa de supervivencia del 91 %, una mejora del 36 % con respecto al control.

De acuerdo con la teoría endosimbiótica, las mitocondrias se originaron como bacterias que «fueron tragadas» y forjaron una relación simbiótica con la célula huésped, evolucionando hacia las mitocondrias dentro de las células eucariotas de formas de vida complejas. Aún así, las mitocondrias han conservado algunas de sus antiguas características bacterianas. Tienen membranas dobles como las bacterias gramnegativas y la capacidad de generar ATP con la respiración aeróbica, que requiere oxígeno, razón por la cual nuestras células necesitan aportes de oxígeno de la sangre.

Cuando la sangre deja de fluir y el suministro de oxígeno se detiene, las mitocondrias ya no pueden producir energía y pronto la célula corre peligro de morir. Si la sangre ha dejado de fluir por todo el cuerpo, el peligro está en todas partes, pero en ninguna más que en el cerebro.

Investigaciones recientes han mostrado cierta promesa de que las mitocondrias pueden ayudar en la reparación de otras mitocondrias. Las mitocondrias lesionadas son capaces de autorreparación y protección celular a través de la fisión, la fusión y la mitofagia. Los mecanismos recientemente descritos de transferencia mitocondrial intercelular se han seguido con trasplantes mitocondriales y se ha demostrado que tienen efectos protectores en los tejidos musculares.

El equipo de investigación de Feinstein decidió probar la efectividad del trasplante en un evento de paro cardíaco con un enfoque específico en la salud del tejido neuronal.

Antes de intentar transferir mitocondrias a ratas, los investigadores querían probar si las neuronas que crecen en cultivo pueden absorber las mitocondrias de los donantes. Para hacer esto, las mitocondrias extraídas del cerebro de rata y los tejidos musculares se tiñeron de rojo y las mitocondrias de las células neurales se tiñeron de verde. Las mitocondrias donadas se incorporaron a células neurales cultivadas y se co-localizaron con mitocondrias endógenas dentro de las células neurales. Con una prueba de laboratorio exitosa completa, era hora de probarlo en un modelo en vivo.

Se sometió a 33 ratas a un paro cardíaco durante 10 minutos y luego se les reanimó y se les administró uno de tres tratamientos: mitocondrias de donantes recién aisladas, solución de control negativo y mitocondrias no funcionales (congeladas/descongeladas) para buscar posibles efectos debidos a la adición de cantidades similares de bloques de construcción mitocondriales (proteínas, lípidos, ADN, ARN) como la muestra fresca.

En el trasplante de mitocondrias recién aisladas, la tasa de supervivencia a las 72 horas fue del 91 % en comparación con solo el 55 % en el control negativo. Las excelentes tasas de supervivencia se asociaron con mejoras en la rápida recuperación del lactato arterial, los niveles de glucosa, la microcirculación cerebral, la función neurológica y la disminución de las lesiones pulmonares.

El estudio demuestra el potencial poco estudiado del trasplante mitocondrial en la protección y recuperación de tejidos. Un aspecto único del estudio fue la inclusión de mitocondrias congeladas y descongeladas no funcionales como control adicional. Las mitocondrias congeladas y descongeladas no tuvieron un efecto protector, lo que sugiere fuertemente que la actividad mitocondrial de las muestras frescas es causal del resultado protector.

Un hallazgo muy intrigante provino de las mediciones de la expresión génica, lo que sugiere que los genes de fusión se regularon significativamente a la baja durante la fase de recuperación con el grupo de trasplante fresco. Con la dinámica mitocondrial desplazada hacia la fisión, el estudio actual parece estar en desacuerdo con algunos hallazgos previos de otras investigaciones en términos de resultados esperados. Que es justo el tipo de cosas que la investigación futura querrá investigar.

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