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Autofagia o cómo se elimina la basura de nuestras células

Por Laura Baños Carrión* (CSIC)

Desde que nos levantamos hasta que nos acostamos, los seres humanos generamos basura constantemente. Deshacernos de ella es un acto sencillo y cotidiano, y encontramos a pocos pasos de nuestras viviendas y trabajos algún contenedor donde poder tirarla.  Nuestras células también producen basura todo el tiempo, pero ¿cómo se deshacen de ella? El mecanismo que utilizan para mantenerse limpias es conocido como autofagia, un término que proviene del griego y que significa ‘’comerse a uno mismo’’.

La autofagia es la forma que tienen las células de mantenerse en condiciones óptimas y saludables, evitando que se acumulen productos de desecho que puedan afectar a su funcionalidad. Es un sistema de limpieza por el que, como si fueran una aspiradora, las células se tragan la suciedad, que en su caso serían todos aquellos componentes celulares y proteínas dañadas, que no funcionan correctamente o que simplemente ya no necesitan.

Un sistema de limpieza y reciclaje celular

En condiciones normales, este proceso ocurre a niveles basales, es decir, a unos niveles mínimos en los que se garantiza la calidad de la célula. Sin embargo, se ve incrementado ante situaciones de estrés o demanda energética. Sin oxígeno, la célula no tiene forma de obtener energía y por tanto la autofagia se ve incrementada para intentar ahorrar energía reutilizando componentes. Cuando escasean los nutrientes, se activa la autofagia y se forma una vesícula de doble membrana en el interior de la célula llamada autofagosoma. Es una especie de bolsa de basura celular que engloba los residuos (como las proteínas mal plegadas) y los envía a unos orgánulos celulares denominados lisosomas. En este momento, los lisosomas, gracias a su alto contenido en enzimas digestivas, son capaces de descomponer prácticamente cualquier tipo de material biológico en los pequeños elementos que lo forman.

Pero no hay nada que se desaproveche. Estas piezas descompuestas se convierten en nuevos componentes celulares que pueden volver a utilizarse. Por ejemplo, una proteína defectuosa se degradaría en aminoácidos, que pueden reutilizarse para formar una nueva proteína funcional en lugar de tener que ser sintetizados de cero, ahorrando así energía. Por lo tanto, la autofagia, además de ser un sistema de limpieza, también funciona como un sistema de reciclaje celular.

Existe un tipo de autofagia selectiva: la xenofagia. Detecta microorganismos que han entrado dentro de la célula, incluidos los virus y bacterias

Y todavía hay más. Existe un tipo de autofagia selectiva: la xenofagia, que detecta específicamente los microorganismos que han entrado dentro de la célula, incluidos los virus y bacterias, los engulle y los dirige a los autofagosomas para su posterior degradación. Es una forma de defensa frente a infecciones, eliminando los patógenos y activando a las células de nuestro sistema inmune. No obstante, algunos patógenos han aprendido a ‘hackear’ este sistema, utilizando los autofagosomas como sitios de replicación y/o proliferación.

¿Y si falla la autofagia?

Después de saber todo esto, parece que no podemos vivir sin autofagia. Y así es. Cuando este sistema no funciona correctamente, se acumula basura en las células, esto puede afectar a su funcionamiento y resultar muy perjudicial.  De hecho, se ha demostrado que cuando la autofagia está alterada (bien por inactivación o por hiperactivación) da lugar a algunas enfermedades neurodegenerativas, cardiovasculares, autoinmunes, metabólicas e incluso diversos tipos de cáncer.

La enfermedad de Lafora es un ejemplo en el que se produce un fallo en la autofagia, aunque en este caso dicha alteración no es la causa principal.  En el Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV) del CSIC, investigamos esta enfermedad ultrarrara que apenas afecta a una persona cada millón de habitantes y que principalmente cursa con crisis epilépticas y neurodegeneración. Aparece en población infantil y juvenil y, desafortunadamente, provoca la muerte de los pacientes en apenas diez años desde la aparición de los primeros síntomas.

Aunque se piensa que la causa principal de la enfermedad es la acumulación de una forma anormal de glucógeno (la molécula donde el cuerpo almacena la glucosa para poder aprovecharla cuando tiene necesidad inmediata de obtener energía) en el cerebro y otros tejidos, existen alteraciones a otros niveles. Se han detectado fallos en la autofagia, pero todavía se desconocen los mecanismos moleculares por los que este proceso está desregulado en esta enfermedad.  La autofagia es un proceso muy controlado, a la vez que complejo, en el que participan muchas proteínas que hacen posible la formación de los autofagosomas y la posterior degradación lisosomal de los residuos celulares. Esto implica que la alteración de la autofagia puede venir por fallos a distintos niveles de control.

Al igual que la mayoría de las enfermedades raras, la enfermedad de Lafora no tiene cura. Existen más de 7.000 enfermedades raras y, a pesar de ser poco frecuentes, alrededor de 3 millones de personas en España padece alguna de ellas. Con la investigación, podremos conocer el mecanismo molecular y lograr tratamientos adecuados que permitan mejorar la calidad de vida de las personas afectadas e incluso ampliar su esperanza de vida y, quién sabe, quizá en un futuro poder curarla.

* Laura Baños Carrión es investigadora en el Instituto de Biomedicina de Valencia del CSIC.