Investigadores de la Universidad de Duke, en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos, han demostrado que un gen, que se conoce con el nombre de Raf, puede actuar como un tipo de interruptor que enciende otro gen, llamado Yorkie, para hacer que los corazones de modelos experimentales sean más grandes. Los expertos descubrieron que estos corazones ganaron músculo aumentando el tamaño de las células del corazón ya existentes, en lugar de añadiendo nuevas células.
Nuestros genes son tan similares que el estudio de los modelos experimentales utilizados, que se publica en la revista 'Science Signaling', da una idea de un peligroso aumento del corazón en los seres humanos llamada hipertrofia cardiaca, que puede resultar de la presión arterial alta o ciertos trastornos hereditarios como el síndrome de Noonan.
Aunque se trate de los órganos más vitales del cuerpo, más grande no siempre es mejor, de forma que un músculo cardiaco agrandado o un engrosamiento puede obligar al corazón a trabajar más para bombear sangre por todo el cuerpo, debilitándolo hasta que finalice su vida. A pesar de las desastrosas consecuencias de órganos de gran tamaño, los investigadores sólo han empezado a descubrir el circuito de señales que regulan el crecimiento.
Con los años, los biólogos han eliminado o suprimido decenas de miles de genes en el genoma de la 'Drosophila melanogaster'a, bautizados cada uno de manera acertada después de las inusuales características mostradas por los mutantes resultantes. Deleciones un gen conocido como Hippo provoca que las moscas tengan órganos inusualmente grandes, de igual forma que mutaciones en un gen llamado Yorkie hacen moscas con órganos sorprendentemente pequeños.
'Nuestro hallazgo nos ayuda a comprender mejor cómo el corazón humano responde a la enfermedad', subraya Matthew J. Wolf, autor principal del estudio y profesor asociado de Medicina de la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke. Durante la hipertrofia cardiaca, las paredes del corazón se engrosan, disminuyendo el tamaño de las cámaras cardiacas y, finalmente, restringiendo la capacidad del corazón para bombear sangre. Si no se trata, la hipertrofia puede causar insuficiencia cardiaca, que suele ser mortal.
Wolf modeló esta patología mediante la activación del gen Yorkie en moscas de la fruta. A diferencia del corazón humano, con su complejo conjunto de cuatro cámaras, cuatro válvulas y múltiples vasos, el corazón de la mosca de la fruta es simplemente un tubo lineal compuesto de una sola capa de 104 células cardiacas. Wolf y sus colegas fueron capaces de visualizar la ampliación del pequeño corazón latiendo con un método llamado tomografía de coherencia óptica (TCO), que es algo así como los ecocardiogramas que se utilizan para diagnosticar la insuficiencia cardiaca en los seres humanos.
Utilizando este método, los investigadores pudieron ver que las paredes del corazón de las mutantes eran más gruesas de lo normal, formándose una cámara central mucho más pequeña a través del cual para bombear sangre. Las moscas mutantes también poseían músculos del corazón más débiles y una esperanza de vida más corta que las normales.
Luego, los científicos sacaron los corazones de la mosca, más pequeño que la cabeza de un alfiler, y contaron el número de células para determinar si el crecimiento del corazón fue el resultado de la presencia de más células o de células grandes. Los números se mantuvieron igual, lo que indica que las células estaban creciendo a tamaños más grandes.
El hallazgo recordó a Wolf a una mosca que se había encontrado muchos años atrás, cuyo crecimiento había sido impulsado por el exceso de actividad de un gen llamado Raf. En los seres humanos, las mutaciones en este gen generan el síndrome de Noonan, una enfermedad hereditaria que se caracteriza por una serie de defectos físicos, incluyendo un corazón agrandado.
El autor principal de este trabajo decidió entonces criar moscas de la fruta con mutaciones en Yorkie y Raf para ver cómo ambos estaban relacionados. En concreto, cogió moscas que tenían corazones pequeños debido a una deleción genética en Yorkie y las crió con moscas que tenían corazones agrandados por una forma activada de Raf.
Al estudiar la descendencia de estas moscas, podría determinar si los dos genes estaban conectados en la misma vía de señalización o si actuaban de forma independiente para hacer corazones más grandes o más pequeños. Para su sorpresa, los genes se anulan mutuamente, produciendo moscas con corazones de tamaño perfectamente normal. En otras palabras, Raf no podría hacer que los órganos crecer de forma más grande de lo habitual sin la presencia de Yorkie para encenderlo.
Ahora, Wolf querría ver si estas mismas conexiones son válidas en otros modelos de enfermedades humanas. Este experto ya ha adquirido una serie de ratones transgénicos y planea manipular los genes Raf y Yorkie para medir sus efectos en el corazón del modelo experimental.
'En última instancia, nuestro objetivo es tratar de entender cómo esta vía influye en la hipertrofia cardiaca, no sólo en el contexto de condiciones específicas como el síndrome de Noonan, sino también en el contexto más general de la hipertensión y la presión arterial alta, con la esperanza de encontrar nuevos objetivos para el tratamiento de esta enfermedad', adelanta este investigador.