Valdivianos descubren una nueva forma en que las células alivian su estrés

Para muchos, el lactato (o “ácido láctico”) se asocia al ardor muscular del ejercicio, y la historia suele llegar hasta ahí. La ciencia tampoco le ha hecho mayor justicia. Desde su descubrimiento, a fines del siglo XVIII, cargó casi dos siglos con la fama de ser un vulgar desecho, el residuo de células moribundas. Eso cambió hace algunas décadas y hoy se lo reconoce como un combustible que viaja normalmente entre células y tejidos, incluso como una señal que regula la actividad neuronal y la expresión de genes.

Ahora, desde Valdivia, un grupo de científicos acaba de sumar un nuevo capítulo a esta historia. Liderados por Pamela Sandoval y Felipe Barros, profesores de la Facultad de Medicina de la USS e investigadores del Centro de Estudios Científicos (CECs), publicaron un trabajo en la revista Cell Metabolism que parte de una pregunta tan simple como fundamental: ¿De dónde viene el lactato y a dónde va? La respuesta, sin embargo, no fue la esperada.

El hallazgo que no buscaban

Desde los años sesenta existía una propuesta atractiva, la “lanzadera o shuttle intracelular de lactato”. Según ella, el lactato entra a la mitocondria —la “planta de energía” que transforma los nutrientes en energía dentro de cada célula— para utilizarse como combustible. Esta hipótesis tuvo un férreo impulsor, el renombrado fisiólogo estadounidense George Brooks, y décadas de controversia, porque no era posible medir algo tan pequeño.

Representación artística de una mitocondria, el organelo donde la célula produce su energía.

El grupo de Valdivia podía resolver la disputa. En el CECs llevan años desarrollando sensores fluorescentes que usan microscopía de alta gama para “ver” el lactato en tiempo real dentro de la mitocondria, algo antes imposible. El enfoque fue al revés de lo habitual, ya que tenían la herramienta antes que la pregunta. Felipe Barros lo cuenta como una dinámica casi lúdica: “tenemos estos juguetes; juguemos con ellos y veamos qué nos enseñan”.

Daniela Rauseo, estudiante de doctorado, se unió al juego científico. Al principio parecía que la lanzadera se confirmaba, porque encontró que había lactato dentro de la mitocondria. Pero la prueba decisiva fue poner a prueba el corazón de la hipótesis de Brooks: que la mitocondria quema lactato para producir energía.

Los datos mostraron lo contrario. En lugar de quemar lactato, la mitocondria lo estaba produciendo. Les costó aceptarlo. Si la mitocondria es la planta de energía de la célula, ¿por qué habría de fabricar y expulsar un combustible?

Es como que si alguien viese una hilera de camiones tolva cargados al tope con carbón saliendo de una planta termoeléctrica”, grafica Felipe Barros. “El mundo al revés”.

Energía peligrosa

Para resolver el enigma hay que mirar cómo trabaja la mitocondria por dentro. Producir energía implica mover electrones y, cuando todo va bien, ese movimiento se traduce en energía útil. Pero si la mitocondria se sobrecarga, parte de los electrones se escapa y forma moléculas que dañan a la célula. Son las especies reactivas de oxígeno, y el desgaste que provocan, ligado al envejecimiento y las enfermedades crónicas, se conoce como estrés oxidativo.

Aquí entra el lactato. Una primera pista vino de experimentos de Mildreth Salazar, miembro del equipo. Al fabricar y liberar lactato, la mitocondria desvía parte de ese exceso de electrones y se forman menos moléculas dañinas. La forma de probarlo fue directa: si la salida del lactato funciona como una válvula, cerrarla debería aumentar el daño. Y así fue. Al bloquearla se acumuló agua oxigenada, la especie reactiva más abundante.

En verde, mitocondrias de neuronas visualizadas con un sensor fluorescente de pH; en azul, los núcleos celulares. Medir el pH dentro de la mitocondria fue una de las claves para demostrar que el lactato no se consume allí.

Un mecanismo importante se merece un nombre propio. Dar con el término adecuado costó casi tanto como entender el fenómeno. Al comienzo lo llamaron overflow, “rebalse”, como una represa que deja salir agua cuando el embalse está muy lleno. Luego un revisor anónimo sugirió, casi sin querer, uno mejor: venting, “venteo”, y los autores se lo agradecen en el artículo. La diferencia importa, porque un rebalse es pasivo y ocurre solo al llegar al límite; el venteo en cambio se puede regular, como la válvula de una olla a presión, que libera vapor cuando hace falta y no solo cuando está por estallar. La historia sigue y el equipo de Valdivia está ahora abocado a entender esta regulación.

Más que una fábrica de energía

Esta no es la única forma conocida en que la mitocondria se deshace del exceso de energía. La más estudiada son las proteínas desacoplantes de la grasa parda, ese tejido lleno de mitocondrias que da calor a los recién nacidos y a los osos en hibernación. Pero ese sistema es lento, gasta oxígeno y disipa la energía como calor, que se pierde sin remedio. El venteo de lactato es distinto: actúa en segundos, no gasta oxígeno y, en lugar de perder ese exceso como calor, lo guarda en una molécula de lactato que puede viajar a otras células y reutilizarse.

Los posibles alcances de este trabajo apuntan a la salud. El venteo de lactato no entrega una cura, pero “es ciertamente de interés para entender condiciones en que fallan las mitocondrias por daño oxidativo, incluyendo enfermedades neurológicas de alto impacto en nuestro país como el Alzheimer, el Parkinson y los accidentes cerebrovasculares”, dice Felipe Barros. Y como hay lactato no solo en neuronas, sino en muchos tipos de células, el venteo podría ser una función general de las mitocondrias, algo que recién comienza a explorarse.

Este hallazgo cambia la forma de imaginar a la mitocondria. Solemos verla como una fábrica dedicada solo a producir energía, pero lo que aparece aquí es un organelo que, además, sabe lidiar con los riesgos de esa misma energía.

Hay, por último, un mensaje que va más allá del lactato y las neuronas. Para el Dr. Barros, que este trabajo del CECs, la USS y la Universidad Austral se publicara desde Valdivia demuestra que la ciencia de alto impacto es posible en nuestro país: “¡Vamos que se puede! Vaya un mensaje de aliento para los jóvenes investigadores de Chile y sus regiones”.