Investigadores del Departamento de Medicina de la Facultad de Medicina Clínica de la Facultad de Medicina LKS de la Universidad de Hong Kong (HKUMed) han identificado un proceso biológico que explica cómo la actividad física ayuda a mantener huesos fuertes. El descubrimiento podría conducir a nuevos tratamientos para la osteoporosis y la pérdida ósea, especialmente para personas que no pueden hacer ejercicio.
El equipo descubrió que una proteína específica actúa como el «sensor de ejercicio» interno del cuerpo, permitiendo que los huesos respondan al movimiento físico. Esta idea abre la posibilidad de desarrollar medicamentos que repliquen los beneficios del ejercicio, ofreciendo nuevas esperanzas para los adultos mayores, los pacientes encamados y las personas con enfermedades crónicas que enfrentan un mayor riesgo de fracturas. Los hallazgos fueron publicados en la revista. Transducción de señales y terapia dirigida.
«La osteoporosis y la pérdida ósea relacionada con la edad afectan a millones de personas en todo el mundo, dejando a menudo a los pacientes ancianos y postrados en cama vulnerables a fracturas y pérdida de independencia», afirmó el profesor Xu Aimin, director del Laboratorio Estatal Clave de Biotecnología Farmacéutica y profesor titular del Departamento de Medicina de la Facultad de Medicina Clínica de HKUMed, quien dirigió el estudio. «Los tratamientos actuales dependen en gran medida de la actividad física, que muchos pacientes simplemente no pueden realizar. Necesitamos entender cómo nuestros huesos se fortalecen cuando nos movemos o hacemos ejercicio antes de que podamos encontrar una manera de replicar los beneficios del ejercicio a nivel molecular. Este estudio es un paso crítico hacia ese objetivo».
Por qué la pérdida ósea se vuelve más grave con la edad
Las fracturas óseas causadas por la osteoporosis son un problema de salud mundial generalizado. Según la Organización Mundial de la Salud, aproximadamente una de cada tres mujeres y uno de cada cinco hombres mayores de 50 años sufrirán una fractura debido a huesos debilitados. En Hong Kong, el impacto es particularmente significativo a medida que la población envejece: la osteoporosis afecta al 45% de las mujeres y al 13% de los hombres de 65 años o más. Estas fracturas a menudo provocan dolor a largo plazo, movilidad reducida y pérdida de independencia, al tiempo que suponen una gran presión para los sistemas sanitarios.
A medida que las personas envejecen, los huesos pierden densidad de forma natural y se vuelven más porosos. Dentro de la médula ósea se encuentran células madre mesenquimales, que pueden convertirse en tejido óseo o células grasas. Estas células responden fuertemente a fuerzas físicas como el movimiento y la presión. Sin embargo, con el tiempo, el envejecimiento cambia este equilibrio, lo que hace que más de estas células madre se conviertan en células grasas en lugar de hueso.
Cuando la grasa se acumula dentro de la médula ósea, desplaza al tejido óseo sano. Este proceso debilita aún más los huesos y crea un ciclo de deterioro que es difícil de revertir con las terapias actuales.
Piezo1 actúa como sensor de ejercicio del hueso
A través de experimentos utilizando modelos de ratón y células madre humanas, los investigadores identificaron una proteína llamada Piezo1 ubicada en la superficie de las células madre mesenquimales en la médula ósea. Esta proteína funciona como un sensor mecánico, detectando las fuerzas físicas generadas durante el movimiento y el ejercicio.
Cuando Piezo1 se activa mediante actividad física en ratones, limita la acumulación de grasa en la médula ósea y promueve la formación de hueso nuevo. Cuando la proteína está ausente ocurre lo contrario. Es más probable que las células madre se conviertan en células grasas, lo que acelera la pérdida ósea. La falta de Piezo1 también desencadena la liberación de señales inflamatorias (Ccl2 y lipocalina-2), que empujan aún más a las células madre hacia la producción de grasa e interfieren con el crecimiento óseo. Se demostró que bloquear estas señales ayuda a restaurar condiciones óseas más saludables.
Imitación de ejercicio para personas que no pueden moverse
«Básicamente, hemos decodificado cómo el cuerpo convierte el movimiento en huesos más fuertes», dijo el profesor Xu Aimin. «Hemos identificado el sensor molecular de ejercicio, Piezo1, y las vías de señalización que controla. Esto nos da un objetivo claro para la intervención. Al activar la vía Piezo1, podemos imitar los beneficios del ejercicio, engañando efectivamente al cuerpo haciéndole creer que está haciendo ejercicio, incluso en ausencia de movimiento».
El Dr. Wang Baile, profesor asistente de investigación en el mismo departamento y codirector del estudio, enfatizó la importancia de los hallazgos para las poblaciones vulnerables. «Este descubrimiento es especialmente significativo para personas mayores y pacientes que no pueden hacer ejercicio debido a fragilidad, lesión o enfermedad crónica. Nuestros hallazgos abren la puerta al desarrollo de ‘miméticos del ejercicio’: medicamentos que activan químicamente la vía Piezo1 para ayudar a mantener la masa ósea y apoyar la independencia».
El profesor Eric Honoré, jefe de equipo del Instituto de Farmacología Molecular y Celular del Centro Nacional Francés de Investigación Científica y codirector de la investigación, destacó el impacto potencial más amplio. «Esto ofrece una estrategia prometedora más allá de la fisioterapia tradicional. En el futuro, podríamos proporcionar los beneficios biológicos del ejercicio a través de tratamientos dirigidos, ralentizando así la pérdida ósea en grupos vulnerables como los pacientes encamados o aquellos con movilidad limitada, y reduciendo sustancialmente su riesgo de fracturas».
Avanzando hacia nuevos tratamientos para la osteoporosis
El equipo de investigación se centra ahora en traducir estos hallazgos en aplicaciones clínicas. Su objetivo es desarrollar nuevas terapias que preserven la fuerza ósea y mejoren la calidad de vida de las personas que envejecen y las que están confinadas en cama.
El estudio colaborativo fue codirigido por el profesor Xu Aimin, profesor joven Rosie TT de Endocrinología y Metabolismo, profesor titular y director, y el Dr. Wang Baile, profesor asistente de investigación, Laboratorio Estatal Clave de Biotecnología Farmacéutica, Departamento de Medicina, HKUMed. En el proyecto también participó el profesor Eric Honoré del Instituto de Farmacología Molecular y Celular, el Centro Nacional Francés de Investigación Científica (CNRS), la Universidad Costa Azul (UniCA) y el Instituto Nacional Francés de Salud e Investigación Médica (Inserm), quien también es profesor invitado en el Departamento de Farmacología y Farmacia, HKUMed.
Esta investigación fue apoyada por el Esquema de Áreas de Excelencia y el Fondo General de Investigación del Consejo de Becas de Investigación; el Fondo de Investigación Médica y de Salud dependiente de la Oficina de Salud del Gobierno de la Región Administrativa Especial de Hong Kong de la República Popular China; el Programa Nacional Clave de I+D de China; la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China; el Programa Científico de la Frontera Humana; la Agencia Nacional de Investigación de Francia; Fundación de Francia; Fundación para la Investigación Médica; y el Fondo de Desarrollo Científico y Tecnológico de Macao.
