Descubren un switch oculto que activa la quema de grasa y fortalece huesos

Un equipo de investigadores de la Universidad McGill reveló un mecanismo molecular que activa un sistema oculto de quema de energía en la grasa marrón, lo que podría ayudar a desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades óseas. Este descubrimiento se centra en el glicerol, una molécula que se libera durante la descomposición de la grasa en condiciones de frío, que activa una enzima llamada TNAP y desencadena una vía alternativa de producción de calor.

Los hallazgos, publicados en la revista Nature, proporcionaron nueva información sobre el funcionamiento de la grasa marrón. A diferencia de la grasa blanca, que almacena energía, la grasa marrón quema calorías para generar calor. Los científicos habían creído durante mucho tiempo que esta producción de calor dependía de una única vía biológica. Sin embargo, en años recientes, se identificó un segundo camino que operaba junto al original, aunque no se sabía qué lo activaba.

El equipo, liderado por Lawrence Kazak en el Instituto de Cáncer Rosalind y Morris Goodman de la Universidad McGill, identificó el desencadenante molecular de este sistema alternativo, conocido como el ciclo de creatina inútil. Cuando el cuerpo se expone a temperaturas frías, descompone la grasa almacenada para generar calor, liberando glicerol en el proceso. Trabajando junto a la bióloga estructural Alba Guarné, los investigadores descubrieron que el glicerol se une a la enzima TNAP en una región que describieron como el bolsillo de glicerol, activando así la vía de producción de calor alternativa.

"Esta es la primera vez que identificamos cómo se activa una vía alternativa de producción de calor, independiente del sistema clásico", afirmó Kazak, profesor asociado en el Departamento de Bioquímica y titular de la cátedra de investigación en biología de adipocitos. "Esto abre la puerta a entender cómo múltiples sistemas de quema de energía trabajan juntos para mantener el cuerpo caliente a la temperatura adecuada".

La grasa marrón ha despertado interés por su posible papel en la investigación sobre el metabolismo y la obesidad. Sin embargo, los investigadores sugieren que la importancia más inmediata de los nuevos hallazgos podría estar relacionada con la salud ósea, dado que la TNAP ya tiene un papel bien establecido en la formación de huesos. La enzima TNAP es esencial para la calcificación, un proceso que construye y mantiene huesos fuertes. Las mutaciones que reducen la actividad de TNAP pueden causar hipofosfatasia, un trastorno raro a veces denominado "huesos blandos", que puede llevar a fracturas, dolor crónico y anomalías esqueléticas.

Los científicos, al estudiar las mutaciones de TNAP en experimentos de laboratorio, descubrieron que el mismo switch molecular involucrado en las células de grasa que queman energía también afecta directamente a las células responsables de la mineralización y endurecimiento óseo.

Este trabajo se basa en investigaciones anteriores del coautor Marc McKee y del coautor José-Luis Millán del Instituto de Investigación Médica Sanford Burnham Prebys, que ayudaron a producir una terapia de reemplazo enzimático de primera clase diseñada específicamente para pacientes con hipofosfatasia que tienen enzimas defectuosas de TNAP.

"Este hallazgo abre la puerta a un nuevo tipo de tratamiento, donde aumentar la actividad de la enzima TNAP a través de su bolsillo de glicerol mediante compuestos bioactivos naturales o sintéticos podría potencialmente potenciar las acciones beneficiosas de la enzima en los pacientes, ayudando a restaurar la mineralización ósea deficiente a niveles saludables", dijo McKee, profesor en la Facultad de Medicina Dental y Ciencias de la Salud y en la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud, y titular de la cátedra de investigación en biomineralización.

Los investigadores ya han identificado docenas de posibles candidatos a fármacos para futuras investigaciones.

El estudio, titulado "Activación de TNAP impulsada por glicerol en termogénesis y mineralización", fue realizado por Mohammed Faiz Hussain, Lawrence Kazak y otros. El proyecto incluyó colaboraciones con científicos de la Queen Mary University of London, Northeastern University, el Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute y el Maine Health Institute for Research. La financiación provino de los Institutos Canadienses de Investigación en Salud, el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá y el Fonds de recherche du Québec – Santé.

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