Descubren por qué a las personas les duelen las rodillas y abren una nueva puerta para tratar la artrosis

Una de las diferencias entre los seres humanos y los demás grandes simios es que nosotros desarrollamos con frecuencia enfermedades articulares crónicas , mientras que los chimpancés y los gorilas casi nunca las padecen. A primera vista, parece que hemos hecho un mal negocio evolutivo. Se supone que la selección natural elimina los rasgos perjudiciales, entonces ¿por qué somos mucho más propensos que nuestros parientes evolutivos a sufrir trastornos degenerativos de las articulaciones y la columna vertebral?

La artrosis , por ejemplo, una de las principales causas de discapacidad y de reducción de la calidad de vida, afecta a cientos de millones de personas en todo el mundo. En un estudio publicado este miércoles en la revista Nature, investigadores israelíes y japoneses proponen una respuesta basada en el uso de células híbridas de humano-chimpancé y otras técnicas avanzadas. Sus resultados revelan que las articulaciones dolorosas podrían ser un costo oculto que pagamos por características que nos hacen humanos.

“A diferencia de las articulaciones de otros grandes simios, cuya composición no ha cambiado durante millones de años, las articulaciones humanas experimentaron un cambio evolutivo drástico”, afirma David Gokhman, del Instituto Weizmann de Ciencias. Su equipo realizó el estudio en colaboración con el laboratorio de Fumitaka Inoue, de la Universidad de Kioto. “Ese cambio hizo que nuestras articulaciones fueran menos eficaces para absorber impactos y nos expuso a enfermedades del esqueleto -incluidas la artrosis, la degeneración de los discos vertebrales y las hernias discales- que son poco frecuentes en otros grandes simios, incluso en aquellos que alcanzan una edad avanzada. Por ejemplo, incluso los chimpancés que viven hasta los 60 o 70 años son casi tan ágiles como los más jóvenes cuando trepan a los árboles”.

Gokhman explica que decidió estudiar el esqueleto tanto porque es fundamental para comprender la evolución humana como porque ha sido la principal fuente de conocimiento sobre cómo evolucionaron los seres humanos. “Nuestro esqueleto es, en gran medida, lo que sobrevive de nuestros antepasados en el registro fósil”, señala. “Además, refleja muchas de las características que nos distinguen de los demás grandes simios, entre ellas nuestra marcha erguida, nuestros huesos delgados y nuestras piernas largas”.

El primer desafío del estudio consistió en descubrir qué cambios genéticos habían producido estas características. Simplemente comparar los genomas humanos con los de otros grandes simios no era suficiente. El equipo identificó aproximadamente medio millón de mutaciones de una sola letra que diferencian el ADN humano del de los chimpancés. Sin embargo, descubrieron que la gran mayoría de estas mutaciones tenían poco o ningún efecto sobre la función del genoma. Por ello, centraron su atención en la pequeña fracción de mutaciones -alrededor del 3 por ciento- que realmente modificaban la actividad de los genes durante el desarrollo del esqueleto humano.

Finalmente, el equipo construyó el primer atlas integral de las características reguladoras del genoma que distinguen el esqueleto humano del de nuestros parientes vivos más cercanos. Este atlas describe la función de cada mutación del genoma humano que permitió la evolución de nuestra postura erguida y de otras características distintivamente humanas del esqueleto.

Para llegar a este resultado, los investigadores combinaron dos técnicas muy potentes. La primera consiste en añadir pequeños códigos genéticos de identificación a miles de segmentos de ADN simultáneamente . Estos códigos permiten determinar qué segmentos contienen mutaciones que modifican la actividad de los genes.

La segunda técnica utiliza células madre híbridas de humano-chimpancé o de humano-gorila. Permite que el genoma humano y el de otro gran simio funcionen dentro de la misma célula, bajo condiciones idénticas. Los científicos indujeron a estas células madre híbridas a madurar y convertirse en células del esqueleto, y las utilizaron para identificar genes relacionados con el esqueleto cuya actividad difiere entre humanos y chimpancés o gorilas.

Una de las diferencias en la regulación genética que identificaron los investigadores destacó por encima de las demás. Estaba relacionada con la producción de unas moléculas de azúcar largas , con forma de cepillo, que hacen que el cartílago sea elástico. Las células del cartílago liberan enormes cantidades de estas moléculas, conocidas como glucosaminoglucanos, o GAG , en el espacio que las rodea. Los GAG, que poseen una fuerte carga eléctrica negativa, atraen agua y crean una densa red similar a un gel que funciona como un amortiguador.

“Los GAG, junto con el agua que retienen, constituyen la mayor parte del cartílago. Las células del cartílago son como pequeñas islas flotando en un océano de GAG que llena la articulación”, explican los investigadores.

Descubrieron que todo un grupo de genes responsables de producir GAG presenta una menor actividad en los seres humanos que en otros grandes simios. Luego analizaron muestras de cartílago de ocho articulaciones pertenecientes a distintas especies y comprobaron que, efectivamente, los seres humanos tienen sólo alrededor de un tercio de la cantidad de GAG en su cartílago que los chimpancés, gorilas, orangutanes y bonobos.

Sin una cantidad abundante de GAG, el cartílago es más delgado, menos elástico y menos capaz de amortiguar las fuerzas generadas por los movimientos cotidianos. Los huesos comienzan a rozarse entre sí, creando las condiciones para el desarrollo de la artrosis.

El volumen mucho mayor de GAG explica por qué otros grandes simios tienden a no desarrollar artrosis ni otros trastornos articulares, y muestran casi ningún signo de enfermedad esquelética incluso a medida que envejecen, a menos que su cartílago haya sufrido daños graves debido a un traumatismo.

Los seres humanos, en comparación, nacen con mucho menos cartílago, y el que tenemos es menos eficaz para amortiguar las articulaciones. Como el cartílago prácticamente no tiene capacidad para regenerarse , décadas de uso van erosionando gradualmente esta reserva ya limitada, lo que hace mucho más probable que aparezcan enfermedades articulares en etapas posteriores de la vida.

“La disminución en la producción de GAG es el cambio genético más extremo que ha experimentado nuestro esqueleto a lo largo de la evolución”, afirma Gokhman y agrega: “Creemos que hemos encontrado una base evolutiva que explica por qué los seres humanos somos tan vulnerables a la artrosis”.

El hecho de que las personas con enfermedades degenerativas del esqueleto tengan niveles reducidos de GAG en sus articulaciones ya era conocido por la medicina. Sin embargo, al señalar la reducción de los GAG como el principal cambio evolutivo que hizo que los seres humanos fueran susceptibles a estas enfermedades, el estudio podría abrir nuevas vías para investigar la artrosis .

Además, al identificar los mecanismos genéticos responsables del adelgazamiento del cartílago, podría ayudar a identificar a las personas en riesgo, lo que permitiría desarrollar estrategias de prevención y, quizá, tratamientos más eficaces .

Aun así, queda una pregunta: si un cartílago más delgado es tan problemático, ¿por qué la evolución lo habría conservado?

Una posible explicación está relacionada con el cerebro. Aunque los GAG son conocidos principalmente por su función en el cartílago, también abundan en el cerebro y en el resto del sistema nervioso, donde ayudan a estabilizar las conexiones entre las neuronas. Los niveles elevados de GAG mantienen los circuitos neuronales más estables y limitan la capacidad del cerebro para seguir reorganizándose.

Los niveles más bajos de GAG podrían haber permitido que el cerebro humano conservara una extraordinaria capacidad de adaptación durante mucho más tiempo que el de otros grandes simios, dando a los seres humanos más tiempo para aprender, adaptarse y adquirir habilidades cada vez más complejas.

La segunda posibilidad tiene que ver con el propio esqueleto. En comparación con otros grandes simios, los seres humanos tenemos huesos más ligeros y delgados . Una reducción de los GAG podría haber contribuido a la formación de este esqueleto más delicado. Esta idea encaja con una de las principales hipótesis sobre la evolución humana: que nuestros cuerpos se adaptaron para correr largas distancias. Podemos ser relativamente débiles y no podemos correr a toda velocidad tan rápido como muchos mamíferos, pero podemos seguir moviéndonos durante horas. Esta adaptación podría haber permitido a los primeros seres humanos perseguir presas a lo largo de grandes distancias hasta que los animales se sobrecalentaran y colapsaran.

Ambas explicaciones siguen siendo hipótesis, pero cada una ofrece un vínculo plausible entre un cartílago más delgado y las características que distinguen a los seres humanos de los demás grandes simios.

Es imposible saber si ese intercambio evolutivo valió la pena. Desde la perspectiva de la evolución, unas rodillas doloridas a los 70 años podrían ser un precio sorprendentemente pequeño a cambio de ventajas que aumentan las posibilidades de supervivencia a los 20 años. Esto se debe a que la evolución suele favorecer los rasgos que mejoran el éxito reproductivo, incluso cuando estos conllevan costos más adelante en la vida.

Millones de años después de que esos rasgos se establecieran, los seres humanos se han convertido en una especie capaz de estudiar su propia evolución mediante herramientas sofisticadas. También tenemos unas rodillas sorprendentemente malas.

Fuente: Clarín