Obtener y distribuir la energía es esencial. Pensad en si podríais vivir en vuestra casa sin ninguna fuente de energía (incluida la derivada de la luz del Sol). No sería posible. En las células de nuestro cuerpo, la fuente principal de la energía se consigue gracias a unos orgánulos llamados mitocondrios, donde suceden la mayor parte de las reacciones químicas que nos dan la energía para que las células funcionen, así como para generar calor. Tenemos desde centenares a miles de mitocondrios en cada célula, según sus necesidades energéticas. Por ejemplo, las neuronas o las células musculares tienen un metabolismo muy elevado, cosa que implica mucho gasto de energía y, por lo tanto, mayor cantidad de mitocondrios. Si pensamos en un espermatozoo, nos viene a la cabeza una especie de cabeza (donde está el núcleo con los cromosomas) y una cola denominada flagelo que lo impulsa, pues bien, entre la cabeza y la cola, hay mitocondrios dando toda la energía necesaria para la movilidad del esperma. Curiosamente, del espermatozoo solo el núcleo con el DNA que formará parte del nuevo individuo entra en el oocito, pero, sin mitocondrios, los espermatozoos no podrían moverse ni podrían fecundar.

Los mitocondrios tienen DNA en su interior, y otras veces os he hablado de su utilidad para la ciencia forense. De hecho, los mitocondrios son fascinantes porque creemos que derivan de organismos similares a bacterias, que en los inicios evolutivos de la célula eucariota fueron capturados por una protocélula, convirtiéndose en simbiontes, y ahora ya son parte intrínseca de nuestra célula, porque obtienen energía de un modo muy eficiente. Siempre nos han dibujado las células como una esfera llena de formas más o menos redondas de colores, pero la célula está viva y es básicamente un medio acuoso, por lo cual todo lo que está en su interior se mueve. Las moléculas pequeñas se mueven por movimiento browniano (como el del polvo en el aire, o las moléculas dentro del agua) pero los orgánulos se mueven normalmente por movimientos dirigidos. Dentro de la célula hay "carreteras": de hecho, una extensa red de microtúbulos la recorre y permite transportar vesículas llenas de nutrientes, de desperdicios moleculares, y también de orgánulos. Los mitocondrios con su forma de bastón alargados, no son una excepción, sino uno de los elementos estelares. Hay que llevar la fuente de energía, las baterías o pilas de la célula allí donde haga falta. Y los mitocondrios se mueven por encima de estas carreteras, gracias a proteínas transportadoras que las llevan de aquí hacia allá en respuesta a las necesidades celulares. A este fenómeno lo llamamos "tráfico mitocondrial".

¿Qué pasa cuándo este baile tan bien orquestado, esta dinámica y tráfico mitocondrial no funciona y está alterado? Pues que hay graves problemas y surgen las enfermedades

Todavía más, los mitocondrios también son "entes vivos", en el sentido que pueden fusionarse y hacerse más grandes, o fisionarse (dividirse) y hacerse más pequeños. El sentido de esta fusión y fisión es, por una parte, intentar repararse cuando tiene problemas de funcionamiento, ya que puede aliarse con otro mitocondrio y ver si entre los dos se complementan y hacen uno que funcione mejor, y se fisionan cuando o bien son demasiado grandes o bien están funcionando tan mal y están tan dañadas que tienen que ser degradadas y sus componentes reciclados. A este fenómeno lo denominan "dinámica mitocondrial".

Así que las células están en una permanente necesidad energética y los mitocondrios constantemente bailan un vals infinito dentro de la célula, ahora aquí, ahora allá, ahora me fusiono, ahora me fisiono... Y eso es tan absolutamente bello que os enlazo un vídeo de este baile increíblemente vital, que está pasando ahora mismo en todas nuestras células (veréis los mitocondrios como gusanillos alargados rojos, y uno solo que es verde, que, cuando se fusiona, da un mitocondrio amarillo, el cual incrementa el número gracias al hecho de que se fisiona y fusiona con otros mitocondrios).

Como hemos mencionado, las neuronas tienen un metabolismo excepcionalmente activo y, por eso, su gasto energético es brutal. Su red mitocondrial tiene que funcionar de forma perfecta. Pero recordad que, gracias a Ramón y Cajal, sabemos que muchas neuronas tienen una forma casi arbórea, como un árbol con un tallo (el axón) y una copa (el soma o cuerpo donde está el núcleo), a partir de los cuales salen las neuritas, o extensiones de la célula necesarias para comunicarse con las otras por contactos sinápticos. Hacer estas extensiones de la célula es muy costoso metabólicamente. Es como si tienes una ciudad en el centro de un imperio (el soma de la neurona) pero tienes que llegar a todos los extremos y lugares más pequeños y lejanos de tu imperio, solo lo podrás hacer si tienes unas buenas carreteras y puedes transportar y distribuir la energía necesaria. Así que ya os podéis imaginar que los microtúbulos están recorriendo los axones de punta a punta, y también hasta las terminales sinápticas de cada dendrita y de las neuritas de los axones. Y los mitocondrios tienen que ser transportados hasta cada rincón, y lo hacen en fila india, porque los axones son extremadamente delgados. Es espectacular y casi hipnótico observar este movimiento de los mitocondrios, registrarlo y estudiar su movimiento a lo largo del tiempo. Unos corren, otros van más lentos. Unos van hacia adelante y otros en sentido contrario, son los movimientos anterógrado y retrógrado. Los mitocondrios van hacia los extremos del imperio, donde hacen falta para dar energía y vuelven hacia la gran urbe, para reponerse. Y para que os podáis hacer una idea, os enlazo otro vídeo donde veréis una especie de "gusanillos" blancos, los mitocondrios, recorriendo un camino casi imaginario.

¿Qué pasa cuándo este baile tan bien orquestado, esta dinámica y tráfico mitocondrial no funciona y está alterado? Pues que hay graves problemas y surgen las enfermedades. Justamente hace una semana, un equipo de científicos de la Universitat de Barcelona y otras instituciones con las cuales hemos colaborado, han publicado un artículo donde identifican un gen del cromosoma X, que codifica para una proteína denominada Alex3, que contribuye a "pegar" los mitocondrios a las proteínas transportadoras a lo largo de los microtúbulos. Algunas mutaciones en este gen están implicadas en el cáncer. Otras mutaciones, que hacen que sea menos activo provocan que los mitocondrios no puedan circular a la velocidad que tendrían que tener, se ralentizan y dentro de las neuronas, hacen que la distribución a lo largo de los axones sea anómala porque se altera el tráfico anterógrado. Como consecuencia, la célula sufre estrés porque no le llegan los mitocondrios a las sinapsis, por lo tanto, no se pueden mantener todas las dendritas y proyecciones axonales, que se retraen, y finalmente, ocurre la muerte neuronal. En modelos de ratón en los cuales se ha delecionado el gen Alex3 exclusivamente en las neuronas del cerebro, se causan graves problemas de neurodegeneración. En humanos, no hay hombres (recordemos que es un gen del cromosoma X y los hombres solo tienen uno) que tengan mutaciones de pérdida de función en este gen, porque seguramente es letal o compromete la vida. Todas las variantes identificadas son relativamente "ligeras" y están asociadas a enfermedades metabólicas, hipoxia y, en algunos casos, a esquizofrenia y trastornos del espectro autista.

Así que ya veis que llevar los mitocondrios donde tienen que ejercer su función es absolutamente esencial. A las neuronas les va la vida.