Mitocondrias y virus

Las enfermedades virales son responsables de muertes en todo el mundo y hoy día, sabemos que los virus manipulan la maquinaria celular del huésped para intentar alterar el entorno intracelular haciéndolo favorable para su replicación. Las mitocondrias son susceptibles de agresiones fisiológicas y ambientales, incluyendo las infecciones virales que pueden afectar sus funciones e impactar en el metabolismo mitocondrial y la señalización inmunitaria innata.

Esta muy breve revisión sobre “mitocondrias y virus”, solo intenta llamar la atención sobre este proceso que puede ser crucial para el metabolismo celular e introduce términos como mitofagia y fusión mitocondrial que pueden ser novedosos. La disfunción mitocondrial conduce al daño mitocondrial, generando compuestos tóxicos, principalmente ADN mitocondrial, lo que induce toxicidad sistémica y provoca daño en múltiples órganos del cuerpo. En la dinámica mitocondrial, la mitofagia es la forma selectiva de macroautofagia y representa en las mitocondrias como objetivo específico la autofagia, ambas son esenciales para el mantenimiento del control de calidad y la homeostasis mitocondrial.

Por este proceso celular se autoeliminan las mitocondrias disfuncionales o ya dañadas. Los virus aprovechan la dinámica mitocondrial para su proliferación y para inducir enfermedades asociadas y los antagonistas metabólicos en las mitocondrias pueden ser esenciales para comprender mejor las enfermedades virales y desarrollar terapias antivirales efectivas.

Las mitocondrias consideradas como “la central eléctrica de la célula”. Constan de una membrana externa, una membrana interna y una matriz. En ellas se da el proceso metabólico de conversión de carbohidratos y ácidos grasos en trifosfato de adenosina (ATP). Durante el estrés celular, las mitocondrias que tienen su propio ADN genómico (ADN mitocondrial, ADNmt) aumentan la producción de energía.

La disfunción mitocondrial es la causa de enfermedades humanas. Las mitocondrias pueden detectar inflamación, infección y/o agresiones ambientales a través de cambios estructurales en sus membranas y en la expresión de sus proteínas, lo que resulta en una disfunción que también afecta el metabolismo, la regulación del calcio, la contractilidad de las vías respiratorias pulmonares, el mantenimiento de genes y proteínas, el estrés oxidativo, la proliferación celular y la apoptosis.

Las mitocondrias disfuncionales van a alterar los procesos celulares homeostáticos, como el envejecimiento y la senescencia, así como las enfermedades de las vías respiratorias. Los virus que son parásitos obligados dependerán completamente de la maquinaria de la célula huésped para su replicación y proliferación. El papel de la dinámica mitocondrial en las infecciones virales recién está emergiendo, pero demuestra inequívocamente que las mitocondrias son la clave para el metabolismo celular y la inmunidad innata, una vía prometedora para futuras investigaciones moleculares en la patogénesis viral.

Durante las infecciones virales, las mitocondrias son el objetivo directo de las proteínas virales o ellas están influenciadas por alteraciones fisiológicas como el estrés oxidativo, la hipoxia, el estrés del retículo endoplasmático (estrés del RE) y la homeostasis del calcio desregulada (1) Un vínculo metabólico plausible entre las mitocondrias y la influenza A, y con los virus del herpes fue demostrado en la década de 1950 por Ackerman y colegas (2). Estudios recientes mostraron cómo el virus de la hepatitis B (3) y el virus de la hepatitis C (VHC) adoptan los cambios en la dinámica mitocondrial para la infección persistente.

La biogénesis mitocondrial es compleja e implica la coordinación de genes nucleares y mitocondriales para asegurar la función precisa de las proteínas de la cadena de transporte de electrones mitocondrial. Las mitocondrias son dinámicas, pero no pueden generarse de novo. Cada mitocondria consta de una membrana externa porosa; el espacio intermembranoso; una membrana interna donde ocurre la cadena de transporte de electrones (CTE); y la matriz mitocondrial que es el sitio principal para las vías metabólicas -el ciclo del TCA y la oxidación de ácidos grasos-.

El ADNmt humano es una molécula de ADN circular bicatenaria que consta de 16.569 pares de bases. El genoma mitocondrial está compuesto por 37 genes que codifican 13 polipéptidos, por 2 genes de ARNr (ARNr 12S y 16S) y 22 genes de ARNt necesarios para la síntesis de proteínas mitocondriales, las proteínas mitocondriales restantes están codificadas por genes nucleares y aproximadamente 1500 proteínas codificadas nuclearmente, están involucradas en la regulación de las funciones mitocondriales en los seres humanos (4).  

La homeostasis mitocondrial se mantiene predominantemente por la dinámica mitocondrial y la mitofagia, fenómeno durante el cual las mitocondrias forman una red tubular que cambia continuamente por fisión y fusión, ambos procesos regulados por grandes guanosina trifosfatasas (GTPasas). Las mitocondrias disfuncionales o deterioradas se eliminan mediante un proceso muy bien regulado ya conocido como mitofagia.

La fisión se ha implicado en la corrección de mutaciones en copias de mtADN, y la fusión está involucrada en un intercambio de metabolitos de la matriz y el reciclaje de la mitocondria parcialmente deteriorada a una red mitocondrial completamente sana. Las mitocondrias irreversiblemente dañadas se eliminan selectivamente por mitofagia. La fusión mitocondrial y la mitofagia son hechos claramente complementarias y, simultáneamente, desempeñan un papel fundamental en la homeostasis mitocondrial (5). 

El potencial de membrana mitocondrial desempeña un papel importante en el proceso de identificación y segregación de mitocondrias dañadas. Durante un ciclo celular, las mitocondrias siguen un patrón que promueve la fusión durante un período muy breve (de segundos), seguido de un cambio celular que se transforma en fisión. Por lo tanto, la maquinaria de fisión, fusión y mitofagia trabajan juntas para impedir la circulación de mitocondrias dañadas o disfuncionales del conjunto sano de mitocondrias (6)

Referencias

1-Asha K., Sharma-Walia N. Estrés del RE inducido por virus y microambiente tumoral y respuesta a proteínas desplegadas: De la complejidad a la terapéutica. Oncotarget. 2018;9:31920–31936.

2-Ackermann WW, Johnson RB: Algunas relaciones energéticas en un sistema huésped-virus. J. Exp. Med. 1953;97:315–322. 

3-Hossain MG, Akter S., Ohsaki E., Ueda K. Impacto de la interacción del virus de la hepatitis B con las mitocondrias y proteínas asociadas. Virus. 2020;12:175- 

4-Cheong A., Archambault D., Degani R., Iverson E., Tremblay KD, Mager J. Las proteínas ribosomales mitocondriales codificadas nuclearmente son necesarias para iniciar la gastrulación. Desarrollo. 2020;147-

5-Yoo SM, Jung YK: Un enfoque molecular de la mitofagia y la dinámica mitocondrial. Mol. Cells. 2018;41:18–26. 

6-Dombi E., Mortiboys H., Poulton J. Modulación de la mitofagia en la enfermedad mitocondrial. Curr. Med. Chem. 2018;25:5597–5612.

En Maracaibo, el lunes 30 de junio del año 2025