Por qué los cuerpos de los astronautas se deterioran en el espacio: un nuevo estudio de la ISS señala a las mitocondrias como causa raíz
Imagen destacada: El astronauta de la JAXA Soichi Noguchi trabajando con experimentos de cultivo celular en el módulo Kibo de la ISS; crédito: JAXA/NASA
Los astronautas pierden masa muscular y densidad ósea en el espacio, un problema bien conocido que ha limitado los vuelos espaciales de larga duración durante décadas. Ahora, un estudio publicado el 16 de julio en Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-026-10783-2) ha rastreado la causa raíz hasta un mecanismo molecular específico: la microgravedad interrumpe la capacidad de las mitocondrias para producir sus propias proteínas, creando un déficit energético que impulsa el deterioro tisular en todo el cuerpo.
Los hallazgos, basados en experimentos realizados a bordo del módulo Kibo de la Estación Espacial Internacional por el astronauta de la JAXA Soichi Noguchi, identifican una vía mecano-sensorial completa que vincula la fuerza de la gravedad con la producción de energía celular. El trabajo proporciona un blanco molecular para contramedidas que podrían proteger a los astronautas en una misión de tres años a Marte.
Lo que encontró el estudio
El equipo de investigación, liderado por Wakigawa y sus colegas, utilizó una técnica llamada perfilación de ribosomas en células humanas y gusanos C. elegans cultivados a bordo de la ISS para medir la producción de proteínas a nivel genómico. Descubrieron que después de solo 24 horas en microgravedad, las 13 proteínas codificadas por el ADN mitocondrial tenían significativamente menos ribosomas unidos a ellas, lo que significa que su producción estaba suprimida.
El efecto fue altamente específico. Las proteínas codificadas por el núcleo destinadas a las mitocondrias no mostraron cambios. Solo el propio genoma de las mitocondrias se vio afectado. Y crucialmente, el mismo efecto apareció en células humanas, gusanos y ratones, indicando un mecanismo biológico fundamental conservado en todos los eucariotas.
Después de 48 horas en microgravedad, las células mostraron una adaptación parcial, pero la traducción mitocondrial permaneció deprimida.
La vía molecular
El artículo describe una cadena completa de señalización desde la gravedad hasta la función mitocondrial:
1. Las células perciben la gravedad a través de la fuerza con la que se adhieren a la matriz circundante, mediante proteínas de adhesión celular laminina-integrina
2. Esta señal mecánica viaja a través de una cascada: integrina a FAK a RAC1 a PAK1 a BAD a proteínas de la familia Bcl-2
3. La señal alcanza la vía de síntesis de ácidos grasos mitocondriales (mtFAS), que consume una molécula llamada malonil-CoA
4. Cuando la gravedad se debilita, el malonil-CoA se acumula y causa la malonilación de lisina de la maquinaria de traducción mitocondrial, suprimiendo tanto las fases de iniciación como de elongación de la producción de proteínas.
El resultado es menos proteínas mitocondriales, menos generación de ATP y, en última instancia, menos energía para la contracción y reparación muscular.
La hipergravedad (10 veces la gravedad terrestre) hizo lo contrario, activando la traducción mitocondrial. Y el efecto era reversible: devolver las células a la gravedad normal restauró la producción.
Conexión con el problema conocido
Los científicos saben desde hace años que los músculos de los astronautas se deterioran en el espacio. Las biopsias de astronautas después de seis meses en la ISS mostraron una dramática regulación negativa del proteoma mitocondrial, particularmente en el músculo sóleo, un músculo postural antigravedad que es el primero y más severamente afectado.
El nuevo estudio proporciona una explicación molecular unificada para estas observaciones. El músculo sóleo es exactamente el tejido donde la carga mecánica se reduce más en microgravedad, y el modelo de ratón en el estudio confirmó que la descarga de las extremidades traseras redujo la traducción mitocondrial a través de la misma vía.
“Este mecanismo es independiente del daño por radiación o el estrés oxidativo,” señalaron los autores. El equipo descartó explícitamente el daño del ADN mitocondrial, la fragmentación o las respuestas al estrés, confirmando que se trata de un efecto puramente mecano-sensorial.
Por qué es importante para Marte
Una misión de ida y vuelta a Marte que dura aproximadamente tres años expondría a los astronautas a microgravedad continua, convirtiendo el deterioro muscular y óseo en una barrera biomédica crítica. La identificación de la disfunción mitocondrial como una causa upstream, en lugar de una consecuencia downstream, abre nuevas vías para contramedidas.
La intervención más directa es mecánica: el ejercicio y la gravedad artificial activarían directamente la cascada de señalización de FAK a mtFAS. Los astronautas que hacen más ejercicio ya muestran una mejor preservación de la masa muscular y la función mitocondrial. Pero el ejercicio solo puede ser insuficiente para misiones de varios años.
El artículo identifica varios blancos farmacológicos potenciales:
- Agonistas de laminina-integrina para fortalecer artificialmente la señalización de adhesión celular
- Activadores de FAK para evitar el paso de detección de la gravedad
- Potenciadores de la vía mtFAS que previenen la malonilación de la maquinaria de traducción
- Activadores de Sirt5 para revertir la modificación química supresora
“Estos hallazgos proporcionan una hoja de ruta para desarrollar fármacos que podrían preservar la salud muscular y ósea durante misiones en el espacio profundo,” concluyeron los autores.
Traducido por Alessandra