Un trabajo de colaboración entre el Laboratorio de Células Madre, Desarrollo y Cáncer de la UPV/EHU y la Universidad de Pavía (Italia) ha desentrañado el mecanismo por el que los cardiomiocitos derivados de células madre embrionarias pluripotentes de ratón alteran su contractilidad debido a unos contaminantes ambientales muy persistentes, los PCBs. Concretamente, han visto que es la dinámica del calcio la que resulta alterada. Los resultados han sido publicados en la conocida revista Scientific Reports.

Los bifenilos policlorados (PCBs) son un grupo de compuestos químicos que fueron muy utilizados en la industria electrónica, en la producción de pinturas, adhesivos, plásticos, etcétera, hasta que se prohibió su uso en 1979. Sin embargo, debido a su gran estabilidad química, los PCBs todavía persisten en el medio ambiente, y se encuentran además ampliamente extendidos. “La exposición a estos compuestos produce, entre otras patologías, alteraciones dinámicas en los cardiomiocitos, disfunciones que han sido descritas tanto en individuos adultos de diferentes especies animales de experimentación, como en recién nacidos, dado que son solubles en lípidos y se transmiten a través de la leche materna, e incluso en fetos, debido a que los PCBs atraviesan la placenta”, explica Juan Aréchaga, catedrático del Laboratorio de Células Madre, Desarrollo y Cáncer del Departamento de Biología Celular e Histología de la Facultad de Medicina y Enfermería de la UPV/EHU y uno de los autores del estudio.

En la investigación que han publicado en la citada revista Scientific Reports, del grupo Springer-Nature, un grupo de investigación formado por personal tanto del citado laboratorio de la UPV/EHU como de diferentes departamentos de la Universidad de Pavía (Italia), han desvelado el mecanismo celular que está detrás de una de las disfunciones observadas en fetos, que es la aparición de defectos en la contracción del corazón. Para ello, han trabajado con “células madre embrionarias de ratón, induciéndolas hacia su diferenciación hacia cardiomiocitos, que son las células que van a dar lugar al miocardio. Ha sido un estudio in vitro, donde hemos sometido a esas células madre pluripotentes a la acción de los PCBs, y estudiando después los efectos específicos que se dan en la fisiología del miocardio”, comenta el catedrático de Biología Celular.

La diferenciación celular inducida dio lugar a un sincitio pulsátil, un conjunto compacto de células que funciona como una unidad, cuyo comportamiento es similar a un tejido cardíaco en desarrollo. Tras la diferenciación, las células fueron expuestas a una mezcla de diferentes bifenilos policlorados durante 24 horas, en dosis parecidas a las que se encuentran en el medioambiente.

Alteraciones en la dinámica del calcio intracelular

Al medir las propiedades dinámicas y las características contráctiles de estos sincitios, antes y después de la exposición a las sustancias tóxicas, vieron, por un lado, que la frecuencia y la fuerza de latido así como la energía cinética disminuyeron por efecto de los PCBs, dado que cuanto mayor era la concentración de los tóxicos también mayor era la disminución de estas características. Además, observaron que la alteración de las propiedades contráctiles de los sincitios era consecuencia de una serie de desequilibrios en la dinámica del ion de calcio intracelular. “Hemos conseguido demostrar experimentalmente que la exposición a los PCBs interfiere en las oscilaciones intracelulares espontáneas del ion de calcio, que son indispensables para la correcta función contráctil de los cardiomiocitos”, detalla Aréchaga.

Tal como resalta el investigador, “estos resultados contribuyen a la comprensión de los mecanismos de acción de estos tóxicos ambientales, lo cual, además de tener interés desde el punto de vista fisiológico básico, también lo tiene desde el punto de vista aplicado, para constatar la repercusión que puede tener la contaminación ambiental en la salud”.

Información complementaria

En el presente estudio han participado, por parte de la UPV/EHU, Juan Aréchaga, catedrático del Laboratorio de Células Madre, Desarrollo y Cáncer del Departamento de Biología Celular e Histología de la Facultad de Medicina y Enfermería de la UPV/EHU, y la estudiante de Doctorado de este departamento Amaia Izquierdo, que leerá pronto su Tesis sobre el tema. Por parte de la Universidad de Pavía, han participado miembros del Laboratorio de Biología del Desarrollo y del Laboratorio de Fisiología General, ambos del Departamento de Biología y Biotecnología; el Centro para Tecnologías de Salud, y el Departamento de Ingeniería Industrial y de la Información.