Un estudio explica por qué el asma, los infartos y otras afecciones suelen producirse a primera hora de la mañana

Investigadores del laboratorio del profesor Gad Asher, del Instituto de Ciencias Weizmann, han hecho un descubrimiento crucial: un componente clave de los ritmos circadianos, la proteína BMAL1, regula la respuesta del organismo a la falta de oxígeno. Los hallazgos, publicados en Cell Metabolism, ayudan a explicar por qué muchas afecciones con deficiencia de oxígeno dependen del tiempo.

El papel de los ritmos circadianos y la deficiencia de oxígeno

Los ritmos circadianos son un mecanismo molecular interno de 24 horas que regula los procesos en cada célula del cuerpo. La proteína BMAL1, conocida como el "reloj" celular, interactúa con otra proteína clave, HIF-1α, que se activa cuando falta oxígeno.

• HIF-1α: Con niveles normales de oxígeno, esta proteína se destruye rápidamente. Sin embargo, ante su deficiencia, HIF-1α se estabiliza, acumula y activa genes que ayudan a adaptarse a la hipoxia.
• BMAL1: Las investigaciones han demostrado que esta proteína circadiana no solo mejora la función de HIF-1α, sino que también juega un papel independiente en la respuesta del cuerpo a la deficiencia de oxígeno.

Experimento con ratones

Para estudiar la relación entre los ritmos circadianos y la respuesta a la hipoxia, los investigadores crearon tres grupos de ratones modificados genéticamente:

1. HIF-1α no se produjo en el tejido hepático.
2. No produjo BMAL1.
3. No se produjeron ambas proteínas.

Resultados:

• Cuando los niveles de oxígeno bajaron, la ausencia de BMAL1 impidió la acumulación de HIF-1α, lo que perjudicó la respuesta genética a la hipoxia.
• Los ratones que carecían de ambas proteínas tenían tasas de supervivencia bajas dependiendo de la hora del día, siendo la mortalidad particularmente alta durante la noche.

Conclusiones: BMAL1 y HIF-1α juegan un papel clave en la protección del cuerpo contra la hipoxia, y los ritmos circadianos están directamente relacionados con la respuesta del cuerpo a la deficiencia de oxígeno.

Patología hepática y su relación con los pulmones

En ratones que no tenían ambas proteínas en el hígado, los investigadores encontraron niveles bajos de oxígeno en sangre incluso antes de la exposición a la hipoxia, lo que generó sospechas de que las muertes estaban relacionadas con un deterioro de la función pulmonar.

• Estos ratones desarrollaron el síndrome hepatopulmonar, una enfermedad en la que los vasos sanguíneos de los pulmones se dilatan, aumentando el flujo sanguíneo pero reduciendo la eficiencia de la captación de oxígeno.
• El análisis mostró una mayor producción de óxido nítrico en los pulmones, lo que incrementó la vasodilatación (ensanchamiento de los vasos sanguíneos).

Importancia del estudio

1. Cronobiología de la enfermedad: Los hallazgos explican por qué los pacientes con hipoxia o enfermedades como asma o ataques cardíacos empeoran en determinados momentos del día.
2. Modelos de enfermedad: Los ratones que carecen de HIF-1α y BMAL1 se han convertido en el primer modelo genético para estudiar el síndrome hepatopulmonar, abriendo nuevas vías para el tratamiento.
3. Perspectivas de tratamiento: El estudio sugiere que los medicamentos dirigidos que regulan las proteínas involucradas en la comunicación hígado-pulmón podrían ser una nueva opción de tratamiento.

«Apenas estamos empezando a comprender los complejos mecanismos que vinculan los ritmos circadianos, la hipoxia y las interacciones interorgánicas», afirmó el profesor Asher. «Estos descubrimientos podrían conducir a nuevos tratamientos para enfermedades asociadas con la deficiencia de oxígeno».