Pequeñas fábricas flotan dentro de nuestras células y les proporcionan casi toda la energía que necesitan:las mitocondrias. Su efectividad disminuye cuando envejecemos, pero también cuando nos enfrentamos a muchas enfermedades como la diabetes, cáncer o Parkinson. Es por eso que los científicos están cada vez más interesados ​​en cómo funcionan. En EPFL, un equipo ha desarrollado un protocolo para medir su actividad en vivo en animales vivos. Descrito en Biología química de la naturaleza , el método se basa en la molécula responsable de la bioluminiscencia de la luciérnaga. En el sentido más literal de la palabra, este estudio arroja luz sobre cómo funcionan las mitocondrias.

Las mitocondrias son casi como células dentro de la célula. Como su anfitrión, tienen una membrana que protege su material genético y, sobre todo, filtra intercambios con el exterior. La diferencia de carga eléctrica entre el interior y el exterior de las mitocondrias, llamado 'potencial de membrana, 'Permitir que ciertas moléculas pasen, mientras que otros ramain a raya.

Como entre los dos polos de una batería eléctrica usada, el potencial de membrana de las mitocondrias a veces puede disminuir. Para los científicos, esta es una pista inequívoca de que sus funciones se ven afectadas.

Sabemos cómo medir el fenómeno en células cultivadas. Pero hasta ahora realmente no se podía ver en animales vivos. "Los cultivos celulares no son muy efectivos para estudiar enfermedades relacionadas con las mitocondrias, "explica Elena Goun, profesor de la EPFL y autor principal del artículo, "El cáncer o la diabetes implican intercambios complejos entre varios tipos de células, por tanto, necesitamos modelos animales. "

Elena Goun y sus colegas han encontrado una forma de estudiar el fenómeno en ratones vivos. Usan animales que están genéticamente modificados para expresar luciferasa, una enzima que produce luz cuando se combina con otro compuesto llamado luciferina. Así es como a veces las luciérnagas iluminan nuestras noches de verano.

Los científicos han desarrollado dos moléculas que, cuando se inyecta en el roedor, pasar a las mitocondrias, donde activan una reacción química. Las mitocondrias luego producen luciferina y la expulsan hacia afuera. La luciferina se combina con la luciferasa en las células de los ratones y produce luz.

"En una habitación completamente oscura, puedes ver los ratones brillando, como luciérnagas, "dice Elena Goun.

Los investigadores solo necesitan medir la intensidad de la luz para tener una idea clara de qué tan bien están funcionando las mitocondrias. Cuando funcionan peor, su membrana deja entrar menos compuestos químicos. La producción de luciferina disminuye, y por tanto la luminosidad también.

Para demostrar el potencial de su método, los investigadores llevaron a cabo varios experimentos. Por ejemplo, observaron que los roedores más viejos producen significativamente menos luz. Esta caída de luz refleja una caída en la actividad de las mitocondrias; su potencial de membrana es mucho menor que en los roedores más jóvenes. Sabemos que la edad provoca una disminución de la actividad de las mitocondrias, pero esta es la primera vez que el fenómeno se ha medido con precisión directamente en animales vivos.

El equipo también probó una sustancia química conocida por rejuvenecer las mitocondrias:el ribósido de nicotinamida. Esta molécula no es tóxica y está disponible comercialmente como suplemento dietético. Los ratones que recibieron este compuesto produjeron más luz, un signo de aumento de la actividad mitocondrial.

Los investigadores también pudieron medir el mismo fenómeno en modelos animales de cáncer. Esto podría ser de gran ayuda para la investigación de medicamentos contra el cáncer. Además, También demostraron con éxito la monitorización del potencial de membrana de las mitocondrias en células de tejido adiposo marrón, rico en mitocondrias. Su estimulación podría ayudar a curar ciertas formas de obesidad.

El método descrito por Elena Goun está destinado principalmente a científicos que desean comprender mejor el papel de las mitocondrias y que necesitan un modelo animal. El campo de aplicación es amplio:diabetes, oncología, envejecimiento, nutrición, enfermedades neurogenerativas ... "Nuestro proceso puede medir diversos grados de actividad mitocondrial, y no solo una señal de encendido / apagado, ", explica Elena Goun." Es extremadamente sensible, mucho más que un escaneo PET, asequible y fácil de implementar.