- José Everardo Avelino Cruz, investigador del Instituto de Fisiología de la BUAP, realiza estudios sobre las señales de calcio en las células cardiacas.
El calcio desempeña un papel esencial en todo el cuerpo humano. Gracias a este nutriente, el corazón es capaz de contraerse y bombear sangre de manera adecuada. En cambio, cuando existe mayor o menor concentración, ¿cuáles son las enfermedades que pueden desencadenarse? Para responder a ello, José Everardo Avelino Cruz, del Instituto de Fisiología de la BUAP, realiza estudios sobre las señales de calcio en células cardiacas. Tras cuatro años de trabajo, descubrió en ratas diabéticas una menor capacidad para almacenar calcio en las células del músculo cardiaco y una menor entrada de este mineral y, por ende, una menor fuerza de contracción de estas células.
En las dos principales células del corazón -cardiomiocitos y fibroblastos cardiacos-, el calcio actúa como mediador intracelular o mensajero; es decir, regula los procesos de proliferación y migración, secreción de proteínas y hormonas, entre otras funciones. Por lo anterior, sus niveles deben ser regulados, en un rango de 30 a 100 nanomolar.
Para conocer esta concentración, el grupo de trabajo del Laboratorio de Cardiología Molecular aisló las células del corazón y las incubó con un fluoróforo, una sonda sensible a calcio que emite fluorescencia en presencia de este elemento químico. Si esta sonda, llamada Fluo-4 AM, está unida a calcio emitirá luz en color verde cuando se le incida luz azul. De esta manera, la cantidad de luz emitida por la célula ayudará a medir la concentración de calcio en la misma.
Por otra parte, al encontrar diferencias en los niveles de calcio en las células, el investigador y su equipo de trabajo dedujeron la existencia de alteraciones en las expresiones de ciertas proteínas. Para comprobar tal planteamiento, utilizaron fibroblastos de rata diabética, en la que observaron el registro de una señal menor cuando se aplica un estímulo.
Este comportamiento, explicó Avelino Cruz, doctor en Fisiología y Neurociencias por la Universidad de Pavía, en Italia, se debe a la alteración de los procesos de regulación de calcio: la liberación de pozas intracelulares de las células y el ingreso de este nutriente a las células.
“Así se encontró que los fibroblastos de las ratas diabéticas tienen una menor capacidad para almacenar calcio, así como una menor expresión de las proteínas llamadas SOC (Store Opereted Channel, que en español significa canales operados por los almacenes intracelulares de calcio), lo que ocasiona menos entrada de este ion”.
La siguiente fase del proyecto es determinar las consecuencias que implica tener menor concentración de calcio en las células del corazón, explicó el académico, nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI).
Células cardiacas
En el corazón predominan dos células: cardiomiocitos y fibroblastos cardiacos. Los primeros son células del miocardio o músculo cardiaco capaces de contraerse de forma coordinada, para generar la contracción del órgano; miden aproximadamente 250 micras, por lo que ocupan un gran volumen en el corazón y son responsables de su trabajo mecánico, razón por la que son estudiados por la mayoría de los investigadores.
En cambio, los fibroblastos cardiacos son células más pequeñas y planas, pero en número son más abundantes: dos terceras partes del total de células cardiacas. Su función se centra en formar una sustancia denominada matriz extracelular, en la que están embebidas todas las células del corazón y la cual sirve como medio de andamiaje para los cardiomiocitos y otras células. Además, sustituyen a los cardiomiocitos en caso de un estímulo dañino; por ejemplo, en un infarto suplen a éstos formando una cicatriz, dado que en condiciones normales no realizan el proceso de contracción, mediante un proceso adaptativo generan proteínas contráctiles para cubrir esta función, las cuales a la larga ocasionan procesos de fibrosis e hipertrofia.
José Everardo Avelino Cruz, también integrante de la Sociedad Mexicana de Ciencias Fisiológicas, señaló que otra parte de la investigación se centra en medir la migración de los fibroblastos: qué tan rápido se desplazan estas células de un punto a otro. Para este experimento in vitro se extrajeron las células, se mantuvieron en cultivo y después mediante ensayos de herida -que consisten en hacer una rasgadura con la punta de una pipeta a una monocapa de fibroblastos-, se midió la capacidad de migración de estas células.
Se encontró que en ratas diabéticas los fibroblastos migran menos, en comparación con modelos experimentales sanos. Esa sería una consecuencia funcional de una menor concentración de calcio en las células.
Además, indicó el académico, dado que el fibroblasto está comunicado de manera directa con el cardiomiocito, a través de uniones comunicantes como si fueran tubos que unen a ambas células, el calcio u otros segundos mensajeros en los fibroblastos podrían pasar hacia la célula vecina por estas uniones comunicantes y ocasionar modificaciones en la expresión de genes, ya que el calcio interviene también en este proceso.
En esta investigación participan los estudiantes de Biomedicina, de la Facultad de Medicina, Josué Miguel Julián Ramírez Reyes y Angélica Ramírez González; de la Maestría en Fisiología, del Instituto de Fisiología, Julio César Zimbro Morales y Moisés Manuel Gallardo Pérez. Colabora el doctor Roberto Berra Romani, de la Facultad de Medicina, y el biólogo José Luis Córdoba, responsable del área de microscopía del Instituto de Fisiología.
Igualmente, en el transcurso del proyecto se incorporaron Balduino Barrales Fuentes y Saret Dávila Santacruz, egresados de la Licenciatura en Biomedicina; así como Alfredo Espinosa Corona y Sosipater González Sandoval, egresados de la Licenciatura en Fisioterapia y de la Maestría en Ciencias Fisiológicas en el mismo instituto.