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Investigaciones realizadas en modelos experimentales por científicos de las universidades Johns Hopkins y de California, San Diego, en Estados Unidos, y otras instituciones, revelan que los niveles de una proteína llamada vinculina aumentan con la edad para alterar la forma y el funcionamiento de las células del músculo cardíaco, un cambio adaptativo sano que ayuda a mantener la vitalidad del músculo cardiaco durante muchas décadas.

"El corazón es un órgano increíblemente resistente pero que generalmente no se regenera y su capacidad para bombear invariablemente disminuye con la edad", dice Anthony Cammarato, coinvestigador principal del estudio y profesor asistente de Medicina y Fisiología en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.

"Nuestros hallazgos revelan que vinculina promueve cambios estructurales y fisiológicos beneficiosos en el envejecimiento de las células del corazón y que puede ser una importante diana terapéutica para frenar la inevitable muerte del músculo cardiaco", añade Cammarato.

Los nuevos hallazgos sobre el papel de vinculina, según los investigadores, podrían allanar el camino hacia tratamientos que extienden la vida de los pacientes afectados por insuficiencia cardiaca, en gran medida una enfermedad de envejecimiento marcada por el agrandamiento del corazón y el bombeo débil. Se estima que afectará a más de ocho millones de personas en Estados Unidos en la próxima década.

Los resultados de la investigación financiada por el gobierno federal, publicados este miércoles en 'Science Translational Medicine', muestran el aumento del nivel de la vinculina en los corazones durante el envejecimiento de múltiples especies. La presencia de la proteína en organismos de diversa complejidad fisiológica, dicen los expertos, es un signo seguro de su conservación entre las especies y su importancia evolutiva.

Los investigadores buscaron pistas sobre la desconcertante capacidad de los corazones a continuar con el bombeo en ausencia de una robusta regeneración celular centrándose en la vinculina --ya conocida por su papel en el mantenimiento de las células de la columna vertebral o el citoesqueleto-- debido a la evidencia de que el tejido del corazón de pacientes con corazones enfermos o envejecidos mostraron altos niveles de la misma.

"Queríamos saber si la vinculina era un jugador pícaro o más un espectador inocente en el desarrollo de enfermedades del corazón e insuficiencia cardoaca asociada a la edad --relata Cammarato--. Resulta que la vinculina es buena, la manera del cuerpo de frenar el declive de uno de sus órganos más vitales a medida que pasan los años".

En una primera serie de experimentos, los investigadores analizaron los niveles de vinculina en el músculo del corazón del adulto y en el envejecimiento de moscas de la fruta, ratas y monos. En los tres, los niveles vinculina aumentaron progresivamente con la edad.

A continuación, analizaron biopsias de corazones de modelos experimentales. En comparación con las células cardíacas obtenidas de ratas más jóvenes, el tejido de animales viejos mostró una notable acumulación de vinculina en las uniones de las células --los puentes que conectan una célula a la siguiente--, un patrón que el equipo también observó en moscas de la fruta. Los científicos creen que ese patrón permite a la vinculina impulsar la transmisión de la fuerza mecánica de célula a célula y mejorar la contracción general del corazón.

Para averiguar exactamente cómo la vinculina ayuda a mantener la función cardiaca en la vejez, los científicos se centraron en moscas de la fruta debido a que se conoce la genética de estos insectos, su rápido envejecimiento y vidas cortas, lo que facilita el estudio de los cambios de vinculina en el lapso de una vida de forma más rápida y eficiente. Compararon varias cepas de moscas, incluyendo una cepa con genes con funcionamiento normal de y otra naturalmente deficiente en vinculina.

Al examinar las células musculares cardiacas bajo el microscopio, los investigadores vieron marcadas diferencias entre los grupos. Las células cardiacas de moscas con acumulación normal de vinculina se hicieron más pequeñas con la edad y mostraron la agrupación vinculina característica alrededor de la periferia de la célula y a lo largo de los puentes intercelulares.

Cuando los investigadores indujeron a los genes en moscas deficientes en vinculina para la producción en serie de la proteína, sus células del corazón se redujeron rápidamente en tamaño y desarrollaron la misma acumulación de vinculina distintiva alrededor de la frontera que se observa en células obtenidas de sus primos con genes normales de vinculina.

Para evaluar si estos cambios celulares generaron diferencia en la función cardiaca, los investigadores realizaron algo parecido a una prueba de esfuerzo del corazón humano. Sumergieron corazones palpitantes de los insectos en una solución espesa, obligándolos a trabajar más duro de lo que normalmente lo harían. Los corazones de moscas con vinculina normal toleraron el esfuerzo mucho mejor que los de las moscas deficientes en vinculina. Lo mismo hicieron los corazones de las moscas con carencia de vinculina cuando los investigadores los alteraron genéticamente para producir más de la proteína.

En una etapa final, los investigadores estudiaron el interior de las células del corazón, comprobando cómo y por qué vinculina causa cambios en el rendimiento cardiaco. Las células rodeadas por vinculina tenían un interior notablemente bien organizado, con proteínas musculares de abastecimiento de combustible para la contracción en una disposición casi perfecta; mientras que las proteínas del músculo dentro de las células del corazón de las moscas deficientes en vinculina presentaban un patrón más desordenado.

Investigaciones realizadas en modelos experimentales por científicos de las universidades Johns Hopkins y de California, San Diego, en Estados Unidos, y otras instituciones, revelan que los niveles de una proteína llamada vinculina aumentan con la edad para alterar la forma y el funcionamiento de las células del músculo cardíaco, un cambio adaptativo sano que ayuda a mantener la vitalidad del músculo cardiaco durante muchas décadas.

"El corazón es un órgano increíblemente resistente pero que generalmente no se regenera y su capacidad para bombear invariablemente disminuye con la edad", dice Anthony Cammarato, coinvestigador principal del estudio y profesor asistente de Medicina y Fisiología en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.

"Nuestros hallazgos revelan que vinculina promueve cambios estructurales y fisiológicos beneficiosos en el envejecimiento de las células del corazón y que puede ser una importante diana terapéutica para frenar la inevitable muerte del músculo cardiaco", añade Cammarato.

Los nuevos hallazgos sobre el papel de vinculina, según los investigadores, podrían allanar el camino hacia tratamientos que extienden la vida de los pacientes afectados por insuficiencia cardiaca, en gran medida una enfermedad de envejecimiento marcada por el agrandamiento del corazón y el bombeo débil. Se estima que afectará a más de ocho millones de personas en Estados Unidos en la próxima década.

Los resultados de la investigación financiada por el gobierno federal, publicados este miércoles en 'Science Translational Medicine', muestran el aumento del nivel de la vinculina en los corazones durante el envejecimiento de múltiples especies. La presencia de la proteína en organismos de diversa complejidad fisiológica, dicen los expertos, es un signo seguro de su conservación entre las especies y su importancia evolutiva.

Los investigadores buscaron pistas sobre la desconcertante capacidad de los corazones a continuar con el bombeo en ausencia de una robusta regeneración celular centrándose en la vinculina --ya conocida por su papel en el mantenimiento de las células de la columna vertebral o el citoesqueleto-- debido a la evidencia de que el tejido del corazón de pacientes con corazones enfermos o envejecidos mostraron altos niveles de la misma.

"Queríamos saber si la vinculina era un jugador pícaro o más un espectador inocente en el desarrollo de enfermedades del corazón e insuficiencia cardoaca asociada a la edad --relata Cammarato--. Resulta que la vinculina es buena, la manera del cuerpo de frenar el declive de uno de sus órganos más vitales a medida que pasan los años".

En una primera serie de experimentos, los investigadores analizaron los niveles de vinculina en el músculo del corazón del adulto y en el envejecimiento de moscas de la fruta, ratas y monos. En los tres, los niveles vinculina aumentaron progresivamente con la edad.

A continuación, analizaron biopsias de corazones de modelos experimentales. En comparación con las células cardíacas obtenidas de ratas más jóvenes, el tejido de animales viejos mostró una notable acumulación de vinculina en las uniones de las células --los puentes que conectan una célula a la siguiente--, un patrón que el equipo también observó en moscas de la fruta. Los científicos creen que ese patrón permite a la vinculina impulsar la transmisión de la fuerza mecánica de célula a célula y mejorar la contracción general del corazón.

Para averiguar exactamente cómo la vinculina ayuda a mantener la función cardiaca en la vejez, los científicos se centraron en moscas de la fruta debido a que se conoce la genética de estos insectos, su rápido envejecimiento y vidas cortas, lo que facilita el estudio de los cambios de vinculina en el lapso de una vida de forma más rápida y eficiente. Compararon varias cepas de moscas, incluyendo una cepa con genes con funcionamiento normal de y otra naturalmente deficiente en vinculina.

Al examinar las células musculares cardiacas bajo el microscopio, los investigadores vieron marcadas diferencias entre los grupos. Las células cardiacas de moscas con acumulación normal de vinculina se hicieron más pequeñas con la edad y mostraron la agrupación vinculina característica alrededor de la periferia de la célula y a lo largo de los puentes intercelulares.

Cuando los investigadores indujeron a los genes en moscas deficientes en vinculina para la producción en serie de la proteína, sus células del corazón se redujeron rápidamente en tamaño y desarrollaron la misma acumulación de vinculina distintiva alrededor de la frontera que se observa en células obtenidas de sus primos con genes normales de vinculina.

Para evaluar si estos cambios celulares generaron diferencia en la función cardiaca, los investigadores realizaron algo parecido a una prueba de esfuerzo del corazón humano. Sumergieron corazones palpitantes de los insectos en una solución espesa, obligándolos a trabajar más duro de lo que normalmente lo harían. Los corazones de moscas con vinculina normal toleraron el esfuerzo mucho mejor que los de las moscas deficientes en vinculina. Lo mismo hicieron los corazones de las moscas con carencia de vinculina cuando los investigadores los alteraron genéticamente para producir más de la proteína.

En una etapa final, los investigadores estudiaron el interior de las células del corazón, comprobando cómo y por qué vinculina causa cambios en el rendimiento cardiaco. Las células rodeadas por vinculina tenían un interior notablemente bien organizado, con proteínas musculares de abastecimiento de combustible para la contracción en una disposición casi perfecta; mientras que las proteínas del músculo dentro de las células del corazón de las moscas deficientes en vinculina presentaban un patrón más desordenado.