Nuevas pistas sobre cómo la grasa quema calorías

En términos de controlar la diabetes y la obesidad, es fácil pensar en la grasa como el enemigo. Pero hay un tipo de grasa que quema calorías, produce calor y reduce los niveles de glucosa en sangre. Ahora, un nuevo estudio ha descubierto una molécula que ayuda a regular la actividad de quema de energía de estas células grasas termogénicas. Comprender las reacciones químicas dentro de estas células grasas podría proporcionar nuevas pistas para tratar afecciones como la diabetes y la obesidad.

Las células grasas termogénicas generan calor y son particularmente importantes para los bebés, ayudándolos a mantenerse calientes. Los adultos también los tienen, al igual que los ratones, lo que es útil para estudiarlos en el laboratorio. Dentro de las células de grasa termogénicas, pequeñas estructuras llamadas mitocondrias ejecutan las reacciones que producen calor. Los investigadores saben que una enzima llamada UCP1 actúa como una puerta en la membrana de la mitocondria, permitiendo que los protones fluyan hacia adentro cuando se activa. El flujo de protones que atraviesa la enzima UCP1 es la forma en que las células grasas termogénicas generan principalmente calor.

En un estudio publicado en Science Advances, los estudiantes graduados Alek Peterlin y Jordan Johnson, en colaboración con el autor principal Katsu Funai, PhD, profesor asociado en el Departamento de Nutrición y Fisiología Integrativa de la Universidad de Utah Health, demostraron que una molécula llamada fosfatidiletanolamina (PE ) ayuda a controlar el flujo de iones a través del canal UCP1. Primero, los investigadores demostraron que cuando los ratones se mantienen en temperaturas frías, aumenta la cantidad de PE en sus células. Cuando se mantienen calientes, los niveles de PE descienden. También demostraron que los ratones modificados genéticamente para producir menos PE ya no podían generar calor, a pesar de que tenían cantidades normales de UCP1 completamente funcional. En otras palabras, PE funciona como un termostato para UCP1.

Para llegar al fondo de cómo interactúan PE y UCP1, Peterlin tuvo que aprender una técnica altamente especializada llamada patch-clamping. Solo unos pocos laboratorios en todo el mundo tienen la experiencia adecuada y el equipo especializado para realizar este análisis en las mitocondrias. Afortunadamente, uno de ellos estaba en la Universidad de Utah.

"Se necesita un microscopio de alta tecnología y una configuración de electrodos", dice Peterlin. "Hay mucha electrónica y mucha habilidad involucrada". Peterlin trabajó en estrecha colaboración con Enrique Balderas, PhD, científico investigador en el laboratorio de Dipayan Chaudhuri, MD, PhD, en el Instituto de Capacitación e Investigación Cardiovascular Nora Eccles Harrison. Los dos pasaron mucho tiempo perfeccionando el protocolo hasta que pudieron recopilar datos consistentes.

Brevemente, la técnica funciona así. Las mitocondrias tienen una doble membrana y UCP1 está contenida en la membrana interna, por lo que Peterlin primero tuvo que extraer las mitocondrias de las células y eliminar la membrana externa. Luego, fusionó una pipeta con un electrodo a la membrana interna. "La punta de la pipeta se fusiona con la membrana mitocondrial interna de tal manera que ha penetrado hasta la parte interna, llamada matriz", explica. "Cuando se aplica corriente eléctrica, mide cuántos protones están entrando en la matriz". Esto proporciona una valiosa medición directa de la actividad de UCP1.

Comprender el papel de la PE en la regulación de la actividad de UCP1 podría ayudar algún día a desarrollar pruebas o incluso intervenciones de salud para personas con obesidad o diabetes. "Si pudiéramos tomar una biopsia del tejido adiposo marrón [de alguien] y observar la composición lipídica de las membranas mitocondriales, tendríamos alguna indicación de qué tan activo podría ser el UCP1", dice Peterlin. "Es interesante porque es algo que se puede cambiar, no necesariamente con intervenciones genéticas, solo con cambios en el estilo de vida".

- Caroline Seydel para la Universidad de Utah Health