Biotina, una vitamina vinculada a síndrome metabólico y diabetes

Las células necesitan energía para realizar sus distintas funciones, ya sea contraerse si son de músculo, como las del brazo o corazón, o enviar un impulso eléctrico de una neurona a otra del sistema nervioso para que movamos un dedo.

Sin embargo, cuando falta algún nutriente indispensable para producir dicha energía, en forma biológicamente útil, las células tienen que adaptar sus funciones.

Esta energía la obtenemos de las grasas, la glucosa y de distintos nutrientes. Para que sea útil, nuestra maquinaria celular la extrae de los alimentos y la almacena en una molécula conocida como ATP (Adenosine TriPhosphate).

El grupo de investigación del doctor Antonio Velázquez Arellano, del Instituto de Investigaciones Biomédicas de la UNAM, estudia aquellos mecanismos por los cuales el estado energético celular modifica procesos genómicos y metabólicos a través de vías de trasducción de señales, siendo una de ellas la que cambia la sensibilidad y resistencia de las células a la insulina y que favorece el desarrollo de la diabetes tipo 2 y el síndrome metabólico.

En particular,  el equipo ha trabajado con la vitamina biotina como modelo de un nutriente que es indispensable para la generación de energía para la salud, además de que están estudiando su relación con el déficit energético cuando ésta falta.

Asimismo, algunas de sus recientes aportaciones son aplicadas al estudio del metabolismo de glucosa en células cancerosas, por lo que sus investigaciones son relevantes para tener un mayor conocimiento de la diabetes, el síndrome metabólico y algunos tumores malignos.

Energía celular

Los primeros trabajos del doctor Antonio Velázquez Arellano se enfocaron a conocer cómo la célula detecta que tiene un déficit energético. Posteriormente encabezó estudios sobre los mecanismos de transducción para explorar cómo se transmite la “señal” de que la célula tiene poca energía.

Así, encontró que cuando hay menos energía en la célula de la que debería haber, la señal del déficit se envía al genoma a través de distintas vías de trasducción de señales, por lo que éste cambia su funcionamiento y busca adaptarse.

“Descubrimos que cambiaba el funcionamiento de muchos genes que tienen que ver con el metabolismo, pero en una forma muy coordinada entre ellos. En particular, nos interesó un grupo de genes que controlan distintos aspectos del metabolismo nutricional, relacionados con la utilización de grasas y de glucosa, pero también con la producción de nueva glucosa a partir de proteínas y con la formación de grasas, que es como se almacena la energía”.

Los investigadores estudiaron este proceso en tres organismos muy distintos entre sí: la rata, el gusano Caenorhabditis elegans y la levadura. En los tres encontraron que cuando falta un nutriente indispensable para que se genere energía, hay un déficit de ésta y se provoca un cambio en el funcionamiento de muchos genes que controlan el metabolismo. Fue a partir de este trabajo que empezaron a estudiar cómo es que la falta de un nutriente esencial como la biotina, produce un déficit energético.

Asimismo, analizaron cómo se alteran los mecanismos del ciclo de Krebs (lugar a partir del cual la energía de los nutrientes, los azúcares y las grasas es convertida en ATP para poder ser utilizada por el organismo para realizar sus distintas funciones) cuando falta un nutriente.

Cabe señalar que parte de todo este trabajo de investigación lo han realizado con el apoyo y colaboración de investigadores del Instituto de Fisiología Celular, del CINVESTAV y del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, así como de la Universidad de Pensilvania en Filadelfia y del Hospital Henry Ford de Detroit, Michigan.

Sensibilidad a la insulina

Uno de los hallazgos del equipo de Antonio Velázquez Arellano es que cuando falta energía en la célula, ésta busca adaptarse y sobrevivir aumentando la sensibilidad a la insulina.

“No se sabía que la sensibilidad a la insulina tenía relación con el estado energético celular o con los niveles de ATP. Esto es un descubrimiento totalmente nuevo y surgido de nuestro laboratorio”, comentó el investigador emérito.

La insulina, además de que baja los niveles de azúcar en la sangre, permite que se aprovechen los principales nutrientes, sobre todo los que tienen que ver con la producción de energía, como los azúcares y las grasas, pero también las proteínas.

La insulina logra bajar el azúcar en la sangre porque aumenta la introducción de glucosa a las células. Además, una vez dentro de ellas, hace que los nutrientes sean aprovechados para sus distintas funciones.

“Si el problema nutricional es una falta de energía, un déficit de ATP, resulta lógico que en esta forma aumente la utilización de los escasos nutrientes. Por ello, es un mecanismo adaptativo y el aumentar la sensibilidad a insulina significa que hay que aprovechar lo mejor posible los pocos alimentos con los que se cuenta”.

El siguiente paso del investigador y su grupo de trabajo fue comprobar si esto era cierto, para lo cual estudiaron la vía de trasducción de señales de la insulina y la captación de glucosa por las células.

“Nos pusimos a estudiar la vía de transducción de señales de la insulina y descubrimos que efectivamente cuando falta la biotina, cuando falta un nutriente indispensable para la generación de energía, cuando hay un déficit de energía, hay mayor ingreso de glucosa y que ello se debe a una activación de la vía de la insulina”.

Cabe destacar que todos estos hallazgos se han concretado en un artículo que recientemente fue enviado a una revista científica y se encuentra en revisión.

Por último, mencionó que sus resultados están siendo aplicados para averiguar algunos aspectos no bien conocidos del metabolismo energético en cáncer. “Estamos viendo qué relevancia tiene para aspectos de la utilización de glucosa por células cancerosas, con la esperanza de que nuestros hallazgos pudiesen contribuir a entender un poco mejor el metabolismo del cáncer”.