El gen PGC-1alfa controla el equilibrio entre hueso y grasa en la médula ósea (Cell Stem Cell)


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Investigadores de la Universidad de California Los Ángeles (UCLA), Estados Unidos, han descubierto que un gen previamente conocido por controlar el metabolismo humano también controla el equilibrio del hueso y la grasa en la médula ósea y cómo una célula madre adulta expresa su tipo celular final. Los hallazgos podrían conducir a entender mejor la alteración de la relación hueso-grasa en la médula ósea, así como a sus consecuencias para la salud, y también señalar al gen como un objetivo terapéutico prometedor en el tratamiento de la osteoporosis y el envejecimiento esquelético.

Hasta ahora, el gen PGC-1alfa, un activador de genes, se conocía principalmente por regular las reacciones que convierten y mantienen la energía para las células humanas. El estudio, dirigido por Cun-Yu Wang, ha demostrado que PGC-1alfa puede determinar si las células madre se convierten en células grasas o células de la médula ósea y, a su vez, controlan el equilibrio entre los huesos en la médula ósea.

El tejido de la médula ósea está compuesto de células sanguíneas, tejido adiposo de la médula y células estromales de soporte. Durante años, los médicos han notado una relación inversa entre la masa ósea y las células de grasa en la médula ósea en diversas patologías médicas. Un aumento en la grasa de la médula a menudo se acompaña de una disminución en la masa ósea en el envejecimiento, así como la osteoporosis y otros trastornos metabólicos.

Los osteoblastos y los adipocitos se derivan de un conjunto común de células madre mesenquimales. Esta composición sugiere una compensación entre los dos tipos de células y una anormalidad en cómo una célula expresa su tipo final de células madre mesenquimales en el envejecimiento esquelético y la osteoporosis. La base molecular de este fenómeno es poco conocida. El estudio adicional y la comprensión de la relación inversa de la pérdida ósea con la formación de grasa pueden conducir a nuevos tratamientos para estas afecciones.

Los autores advirtieron en la médula ósea humana y de ratón que la expresión del gen PGC-1alfa disminuía drásticamente con la edad avanzada. Inicialmente, los investigadores querían comprender mejor el papel de este gen en la pérdida ósea inducida por la edad. La pareja comenzó su estudio mediante la creación de un modelo de ratón que tenía las proteínas PGC-1alfa eliminadas de las células madre mesenquimales. Encontraron algo inesperado cuando estos ratones se sometieron a un procedimiento que simulaba la osteoporosis: hubo un aumento significativo en la grasa de la médula junto con la disminución esperada de la masa ósea.

"Lo que encontramos fue particularmente intrigante, dado que PGC-1alfa anteriormente solo se ha relacionado con el metabolismo, pero no con células madre adultas", señala Wang. "Este hallazgo sugiere que PGC-1alfa podría influir en cómo las células madre se diferencian en células óseas y no grasas, y también podría conducir a nuevas terapias en la osteoporosis", añade.

Para probar sus resultados, crearon un modelo de ratón en el que se aumentó la expresión del gen PGC-1alfa. Lo que ocurrió fue lo opuesto a lo que sucedió con su primer modelo: hubo una desaceleración en la pérdida ósea y una disminución de la grasa de la médula ósea, lo que sugiere que PGC-1alfa puede desempeñar un papel protector para mantener el equilibrio entre los huesos y las grasas.

El equipo descubrió que el PGC-1alfa activaba directamente la expresión de TAZ, un regulador maestro que previamente se informó que promueve la formación de hueso mientras que inhibe la diferenciación de las células grasas de las células madre mesenquimales. "Se puede comparar PGC-1alfa a un río que nutre o mantiene la masa ósea a medida que serpentea a través del paisaje medular -señala Yu-. A medida que envejecemos, el río se seca, lo que provoca que se formen más células grasas a expensas del hueso".

Se ha encontrado que el ejercicio físico induce la expresión de PGC-1alfa. Este estudio, cuyas conclusiones se detallan en un artículo que se publica en Cell Stem Cell, también sugiere que el ejercicio físico regular puede ayudar a mantener la salud ósea y prevenir el envejecimiento esquelético, además de proporcionar otros beneficios para la salud.