Exosomas liberados por células cardiacas alteran el tráfico de nutrientes en el corazón

Investigadores del grupo de Regeneración y Trasplante Cardíaco del Instituto del Investigación Sanitaria La Fe, han descubierto que los cardiomiocitos son capaces de transferir exosomas hacia las células endoteliales y que en condiciones de estrés metabólico, como lo es el ayuno de glucosa, son capaces de cargar los exosomas con proteínas específicas involucradas en el metabolismo de la glucosa.

La investigación “Cardiomyocyte exosomes regulate glycolytic flux in endothelium by direct transfer of GLUT transporters and glycolytic enzymes,” ha sido publicada recientemente en la prestigiosa revista Cardiovascular Research, y supone un importante avance ya que “indican un nuevo nivel en la regulación del flujo de nutrientes desde la circulación coronaria hacia los cardiomiocitos”, según destaca Nahuel Aquiles García, investigador principal del proyecto.

Los resultados no sólo tiene relevancia en el estudio de la función cardíaca, sino que posiblemente tenga implicaciones en otras patologías como la diabetes de tipo 2 y la obesidad, así también como la resistencia a la insulina que aparece con el envejecimiento. 

El corazón es el órgano encargado de bombear sangre a los tejidos. Para llevar a cabo esta enorme tarea, ha evolucionado hasta convertirse en una eficaz maquina diseñada para transformar energía química (nutrientes) en energía mecánica (contracción). De esta manera, el corazón posee dos tipos principales de células, por un lado los cardiomiocitos, que son los que tienen la capacidad de contraerse al metabolizar nutrientes, y por las células endoteliales que son las encargadas de trasportar esos nutrientes desde la circulación coronaria hasta los cardiomiocitos.

A nivel de ultraestructura cardíaca, existe una íntima relación anatómica entre cardiomiocitos y células endoteliales que permite el paso de nutrientes (ácidos grasos y glucosa) y oxígeno para suplir los altos requerimientos metabólicos de los cardiomiocitos. Actualmente, aunque se sabe cómo el corazón es capaz de regular el flujo de sangre de la circulación coronaria en función de la demanda metabólica, se conoce muy poco acerca de los procesos activos requeridos para trasportar nutrientes desde el endotelio coronario hacia los cardiomiocitos, especialmente es situaciones de estrés agudo, donde procesos locales son requeridos para regular el trasporte endotelial.

 “Nuestro grupo ha estudiado como los exosomas derivados por los cardiomiocitos son capaces alterar el trasporte de nutrientes de las células endoteliales”, según explica el Dr Aquiles, quien explica que los exosomas son estructuras vesiculares esféricas muy pequeñas (30-120 nm) y  de composición lipídica que son liberadas por la mayoría de los tipos celulares presentes el organismo y juegan un papel fundamental en la comunicación celular, ya que sirven para trasferir información de una célula a otra.  Así, la célula dadora carga los exosomas de manera específica con un repertorio variado de moléculas que serán trasferidas hacia una célula diana.  

“Cuando los cardiomiocitos fueron sometidos a condiciones de estrés metabólico (falta de glucosa), fueron capaces de enviar exosomas cargados con trasportadores de nutrientes hacia las células endoteliales, en donde estos trasportadores incrementaron el trasporte y la metabolización de la glucosa. De esta manera, proponemos que los exosomas son un componente importante en el sistema de comunicación cardio-endotelial, a través de la complementación intercelular de proteínas, que permite una rápida respuesta de las células endoteliales para incrementar el trasporte de combustibles metabólicos desde la circulación coronaria hacia los cardiomiocitos”.

En este sentido, drogas utilizadas para reducir los niveles de glucosa en sangre, como la metformina o las glistazonas, también actúan mimetizando un estrés metabólico en las células. Estas drogas podrían potencialmente activar mecanismos similares de complementación metabólica entre los tejidos y las células endoteliales, “sugiriendo un nuevo nivel de control en la homeostasis de la glucosa”, según ha destacado el investigador, quien avanza las implicaciones que este trabajo puede tener en otras patologías.