Sin embargo, pruebas científicas recientes han indicado claramente que las ROS también pueden ser beneficiosas para las células. En respuesta a un estrés celular leve, las mitocondrias generan niveles bajos de ROS, que a su vez actúan como moléculas señalizadoras y protegen a las células de daños mayores iniciando una respuesta adaptativa (mecanismo de defensa contra el estrés). Este proceso se conoce como hormesis mitocondrial o mitohormesis.
Mecanismo de la mitohormesis
Diversos estreses endógenos y exógenos pueden alterar significativamente el funcionamiento normal de las mitocondrias. Estos trastornos mitocondriales activan posteriormente vías de señalización citoplasmática a través de una serie de mecanismos complejos que pueden implicar ROS mitocondriales. Tras su activación, estas vías de señalización citoplasmática provocan alteraciones transcripcionales del ADN nuclear, que posteriormente dan lugar a la activación de diversos mecanismos citoprotectores (respuesta adaptativa). Por lo tanto, las alteraciones en la señalización citoplasmática y la subsiguiente respuesta nuclear son las características clave de la mitohormesis.
Una amplia gama de acontecimientos internos y externos pueden participar activamente en la inducción de la alteración mitocondrial y en la provocación de respuestas celulares. Entre ellos se encuentran la exposición a toxinas ambientales, la interrupción de la cadena de transporte de electrones mitocondrial, la acumulación de proteínas mal plegadas en las mitocondrias, el estancamiento de los ribosomas mitocondriales y la alteración de las vías metabólicas celulares.
Las respuestas adaptativas que son la base fundamental de los mecanismos de defensa sistémica incluyen el aumento de la biogénesis mitocondrial; el aumento de los mecanismos de defensa antioxidante; los cambios en el metabolismo; el aumento de la desintoxicación de xenobióticos; y el aumento de la expresión de chaperones de proteínas mitocondriales. Todas estas respuestas actúan en sinergia para retrasar el proceso de envejecimiento, promover la longevidad y reducir o retrasar la aparición de muchos trastornos relacionados con la edad.
Cómo desencadenan las mitocondrias la señalización citoplasmática
Aún no se conocen bien los mecanismos por los que las mitocondrias activan las vías de señalización citoplasmática. Algunos mecanismos que pueden estar implicados en este proceso incluyen alteración del potencial de membrana mitocondrial para inducir la generación de ROS y/o facilitar el reclutamiento de diversos mediadores, incluidas las ROS, en la membrana mitocondrial; alteración de la concentración de calcio citoplasmático, así como de las vías de señalización mediadas por calcio mediante la importación de calcio del citosol a la matriz mitocondrial; y la alteración de los niveles de metabolitos celulares, incluidos NAD+/NADH y acetil-CoA, que actúan como cofactores para modular las actividades de muchas enzimas, como las sirtuinas, la histona acetiltransferasa y la poli (ADP-ribosa) polimerasa (PARP). Además de estos procesos, la alteración estructural mitocondrial a través de los mecanismos de fisión y fusión también puede regular las vías de señalización celular alterando la tasa de actividades metabólicas y la producción de ROS.
Importancia de la mitohormesis
Como demuestra su definición, la mitohormesis es un fenómeno mitocondrial por el que un estrés leve puede proteger a los organismos vivos de los efectos perjudiciales de un estrés mayor posterior. Los descubrimientos científicos demuestran claramente que un aumento transitorio del nivel de ROS y las respuestas mitocondriales asociadas son beneficiosos para la longevidad.
Curiosamente, la mitohormesis también contribuye significativamente a la aparición y progresión de enfermedades metabólicas, como la obesidad y la diabetes. Por ejemplo, la sobrecarga nutricional, que es una de las principales causas de la obesidad, aumenta la respiración mitocondrial, lo que posteriormente eleva la producción de ROS. Dado que las ROS están estrechamente relacionadas con el desarrollo de la diabetes, cualquier alteración en la hormesis mitocondrial puede hacer que una persona obesa sea más susceptible a la diabetes.
Otra implicación clásica de la mitohormesis es que a menudo se sabe que muchos productos vegetales con valores medicinales proporcionan citoprotección en humanos al promover la mitohormesis. Se sabe que estas plantas sintetizan de forma natural sus compuestos activos cuando se encuentran en condiciones de estrés. En otras palabras, los compuestos activos de las plantas sintetizados en condiciones de estrés pueden inducir la mitohormesis en otras especies y proporcionar protección celular.
