Descubren cómo los huesos pueden beneficiarse del ejercicio sin moverse

Investigadores del Departamento de Medicina de la Escuela de Medicina Clínica de la Universidad de Hong Kong (HKUMed) identificaron un proceso biológico que explica cómo la actividad física ayuda a mantener los huesos fuertes. Este descubrimiento podría dar lugar a nuevos tratamientos para la osteoporosis y la pérdida ósea, especialmente para aquellos que no pueden hacer ejercicio.

El equipo encontró que una proteína específica actúa como el "sensor de ejercicio" del cuerpo, permitiendo que los huesos respondan al movimiento físico. Este hallazgo abre la posibilidad de desarrollar medicamentos que repliquen los beneficios del ejercicio, brindando nuevas esperanzas a adultos mayores, pacientes postrados y personas con enfermedades crónicas que enfrentan un mayor riesgo de fracturas. Los resultados fueron publicados en la revista Signal Transduction and Targeted Therapy.

"La osteoporosis y la pérdida ósea relacionada con la edad afectan a millones en todo el mundo, dejando a pacientes ancianos y postrados vulnerables a fracturas y a la pérdida de independencia", afirmó el Profesor Xu Aimin, Director del Laboratorio Estatal de Biotecnología Farmacéutica y Profesor Titular en el Departamento de Medicina de HKUMed, quien lideró el estudio. "Los tratamientos actuales dependen en gran medida de la actividad física, que muchos pacientes simplemente no pueden realizar. Necesitamos entender cómo nuestros huesos se fortalecen cuando nos movemos o hacemos ejercicio antes de poder encontrar una manera de replicar los beneficios del ejercicio a nivel molecular. Este estudio es un paso crítico hacia ese objetivo."

Por qué la pérdida ósea se agrava con la edad

Las fracturas óseas causadas por la osteoporosis son un problema de salud global generalizado. Según la Organización Mundial de la Salud, aproximadamente una de cada tres mujeres y uno de cada cinco hombres mayores de 50 años experimentará una fractura debido a huesos debilitados. En Hong Kong, el impacto es particularmente significativo a medida que la población envejece, con la osteoporosis afectando al 45% de las mujeres y al 13% de los hombres de 65 años o más. Estas fracturas a menudo resultan en dolor a largo plazo, movilidad reducida y pérdida de independencia, además de ejercer una presión importante sobre los sistemas de salud.

A medida que las personas envejecen, los huesos naturalmente pierden densidad y se vuelven más porosos. Dentro de la médula ósea hay células madre mesenquimatosas, que pueden desarrollarse en tejido óseo o en células grasas. Estas células responden fuertemente a fuerzas físicas como el movimiento y la presión. Sin embargo, con el tiempo, el envejecimiento desplaza este equilibrio, haciendo que más de estas células madre se conviertan en células grasas en lugar de en hueso.

Cuando la grasa se acumula dentro de la médula ósea, desplaza el tejido óseo sano. Este proceso debilita aún más los huesos y crea un ciclo de deterioro que es difícil de revertir con las terapias actuales.

Piezo1 actúa como el sensor de ejercicio del hueso

A través de experimentos utilizando modelos de ratones y células madre humanas, los investigadores identificaron una proteína llamada Piezo1 ubicada en la superficie de las células madre mesenquimatosas en la médula ósea. Esta proteína funciona como un sensor mecánico, detectando fuerzas físicas generadas durante el movimiento y el ejercicio.

Cuando Piezo1 se activa a través de la actividad física en ratones, limita la acumulación de grasa en la médula ósea y promueve la formación de nuevo hueso. Cuando la proteína está ausente, ocurre lo contrario. Las células madre tienen más probabilidades de convertirse en células grasas, acelerando la pérdida ósea. La falta de Piezo1 también desencadena la liberación de señales inflamatorias (Ccl2 y lipocalina-2), que empujan aún más a las células madre hacia la producción de grasa e interfieren con el crecimiento óseo. Bloquear estas señales demostró ayudar a restaurar condiciones óseas más saludables.

Imitando el ejercicio para personas que no pueden moverse

"Esencialmente hemos descifrado cómo el cuerpo convierte el movimiento en huesos más fuertes", afirmó el Profesor Xu Aimin. "Hemos identificado el sensor de ejercicio molecular, Piezo1, y las vías de señalización que controla. Esto nos da un objetivo claro para la intervención. Al activar la vía de Piezo1, podemos imitar los beneficios del ejercicio, engañando efectivamente al cuerpo para que piense que está haciendo ejercicio, incluso en ausencia de movimiento."

El Dr. Wang Baile, Profesor Asistente de Investigación en el mismo departamento y co-líder del estudio, enfatizó la importancia de los hallazgos para poblaciones vulnerables. "Este descubrimiento es especialmente significativo para personas mayores y pacientes que no pueden hacer ejercicio debido a fragilidad, lesiones o enfermedades crónicas. Nuestros hallazgos abren la puerta al desarrollo de 'miméticos del ejercicio' - medicamentos que activan químicamente la vía de Piezo1 para ayudar a mantener la masa ósea y apoyar la independencia."

El Profesor Eric Honoré, Líder de Equipo en el Instituto de Farmacología Molecular y Celular del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia, y co-líder de la investigación, destacó el potencial impacto más amplio. "Esto ofrece una estrategia prometedora más allá de la terapia física tradicional. En el futuro, podríamos potencialmente proporcionar los beneficios biológicos del ejercicio a través de tratamientos dirigidos, ralentizando así la pérdida ósea en grupos vulnerables como los pacientes postrados o aquellos con movilidad limitada, y reduciendo sustancialmente su riesgo de fracturas."

Avanzando hacia nuevos tratamientos para la osteoporosis

El equipo de investigación ahora se centra en traducir estos hallazgos en aplicaciones clínicas. Su objetivo es desarrollar nuevas terapias que preserven la fuerza ósea y mejoren la calidad de vida de las personas mayores y aquellos confinados a la cama.

El estudio colaborativo fue co-liderado por el Profesor Xu Aimin, la Profesora Rosie T T Young en Endocrinología y Metabolismo, y el Dr. Wang Baile, Profesor Asistente de Investigación, Laboratorio Estatal de Biotecnología Farmacéutica, Departamento de Medicina, HKUMed. El proyecto también involucró al Profesor Eric Honoré del Instituto de Farmacología Molecular y Celular, CNRS, Université Côte d'Azur, y el Instituto Nacional de Salud e Investigación Médica de Francia, quien también es Profesor Visitante en el Departamento de Farmacología y Farmacia de HKUMed.

Esta investigación fue apoyada por el Esquema de Áreas de Excelencia y el Fondo de Investigación General del Consejo de Subvenciones de Investigación; el Fondo de Investigación en Salud y Medicina bajo la Oficina de Salud del Gobierno de la Región Administrativa Especial de Hong Kong de la República Popular China; el Programa Nacional de I+D Clave de China; la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China; el Programa de Ciencia Fronteriza Humana; la Agencia Nacional de Investigación de Francia; Fondation de France; Fondation pour la Recherche Médicale; y el Fondo de Desarrollo de Ciencia y Tecnología de Macao.