Restaurar el transporte de hierro en las células

Cuando las proteínas transmembranales funcionan con normalidad (izquierda), el hierro puede entrar en las células. Si tales proteínas escasean o son defectuosas, el hierro se acumula en el exterior, lo que provoca ciertas enfermedades de la sangre (centro). Pero si se administra hinokitiol, este se une al hierro y forma con él un complejo lipófilo capaz de atravesar las membranas a pesar del mal funcionamiento de las proteínas transmembranales (derecha). [Julie McMahon y Liz Touchstone, Universidad de l’Illinois]

El hierro resulta esencial para el organismo, puesto que interviene en el transporte de oxígeno en la sangre y, en especial, en los procesos de respiración celular. Sin embargo, si el hierro se acumula de forma anómala provoca la destrucción de los tejidos. De este modo, la disfunción de la proteína encargada de transportar el hierro a través de las membranas da lugar a desequilibrios entre los compartimentos celulares, o entre los medios intra y extracelulares, lo que causa enfermedades tales como anemias congénitas (relacionadas con un déficit en la absorción de hierro) o hemocromatosis (relacionadas con una acumulación de hierro en los tejidos).
Anthony Grillo, de la Universidad de Illinois, y sus colaboradores han demostrado que cierta sustancia obtenida de un árbol de la familia de los cipreses, el hinoquitiol, restaura el transporte de hierro a través de las membranas celulares cuando en ellas escasean las moléculas transportadoras de membrana.

Los iones ferroso (Fe2+) y férrico (Fe3+) presentes en los organismos son especies hidrófilas, a diferencia de las membranas, que son hidrófobas, puesto que están formadas principalmente por lípidos. En ausencia de las proteínas adecuadas en la membrana, los iones no la pueden cruzar. Sin embargo, algunas moléculas tienden a quelar estos iones, es decir, se unen a ellos de forma reversible. Si se las utiliza de modo apropiado, pueden formar un complejo lipófilo capaz de atravesar las membranas celulares.

El hinoquitiol, una molécula extraída de aceites esenciales de ciertas especies de coníferas, llamó la atención de los investigadores: cultivadas con esta sustancia, las colonias de levadura que carecían del complejo FetFtr1, uno de los transportadores de membrana de hierro fundamentales, podía crecer y reproducirse. En células humanas in vitro se obtuvieron resultados igualmente positivos.

El equipo de Anthony Grillo ha demostrado que la administración a ratones de dosis no tóxicas de hinoquitiol restablece la formación de la hemoglobina y la regulación de las concentraciones de hierro intra y extracelulares. También restaura el transporte de iones férricos y ferrosos a través de capas de células de epitelio intestinal con un déficit en tres transportadores de membrana principales, a saber, DMT1, FPN1 y MFRN1. Finalmente, se ensayó la acción in vivo del hinoquitiol en ratones carentes del complejo DMT1 o de FPN1, y también en peces cebra sin DMT1 o MFRN1. En todos los casos se recuperó la absorción de hierro por el intestino y la formación de hemoglobina, sin causar nuevas alteraciones en la circulación del hierro en el organismo.

Para los autores, este estudio aporta pruebas de que la administración de moléculas de tamaño reducido puede resolver los defectos de transporte de iones a través de la membrana, mostrándose más ventajosa que la administración de grandes complejos proteicos.

Martin Tiano/Pour la Science

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Pour la Science.

Referencia: «Restored iron transport by a small molecule promotes absorption and hemoglobinization in animals». A. S. Grillo et al., Science, vol. 356, págs. 608–616, junio de 2017.

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