Óxido nítrico: la molécula que mejora la salud cardiovascular y ayuda a las plantas a adaptarse al estrés

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José Fernando Morán, Universidad Pública de Navarra; Alfonso Cornejo Ibergallartu, Universidad Pública de Navarra; Javier Buezo, Universidad Pública de Navarra; Marina Urra, Universidad Pública de Navarra; Pedro López-Gómez, Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA - CSIC) y Víctor Martínez Merino, Universidad Pública de Navarra

El óxido nítrico (NO), una pequeña molécula gaseosa, incolora, soluble en agua y con una elevada reactividad, interviene como señalizador en muchas funciones clave en los organismos vivos. Es el denominado factor de relajación endotelial que hace que las arterias se relajen permitiendo el paso de la sangre en mayor medida, lo que explica que moléculas como la nitroglicerina o el nitroprusiato, que se descomponen fácilmente produciendo NO, se hayan utilizado tradicionalmente en episodios agudos de infarto. El descubrimiento de esta función del NO y su síntesis en animales fue motivo de concesión del premio Nobel de 1998.

Debido a esta capacidad para abrir los vasos sanguíneos, los atletas recurren a plantas que acumulan nitrato, como espinacas, berros y remolacha, puesto que las bacterias presentes en el sistema digestivo humano son capaces de producir óxido nítrico a partir de nitrato, mejorando el rendimiento deportivo. Por eso Jonas Vingegaard, ganador del reciente Tour de Francia, tomaba suplementos de zumos de verduras.

Además, el óxido nítrico señaliza la síntesis de bastantes sistemas antioxidantes en animales y plantas, en principio con una clara función de respuesta frente a diferentes tipos de estrés, y es también un señalizador de la erección masculina.

Por supuesto, también tiene su cara oscura. La combinación de óxido nítrico con ferroproteínas como las hemoglobinas produce el peligroso radical peroxinitrito, un potente inductor de inflamación y un agente tóxico y cancerígeno. Este radical peroxinitrito forma parte del modo de acción de los nitratos y nitritos que se añaden a las carnes procesadas como conservantes para evitar el crecimiento de microorganismos patógenos.

¿Cómo producen óxido nítrico los animales?

Los animales sintetizan esta molécula mediante la enzima óxido nítrico sintasa a partir de un aminoácido, la arginina. Las plantas, por el contrario, utilizan principalmente vías metabólicas reductivas a partir de compuestos oxidados inorgánicos como el nitrato mediante la actuación del enzima nitrato reductasa.

Hasta ahora, se desconocía cómo las plantas sintetizan NO en ausencia de nitrato en el medio de cultivo, por ejemplo, cuando se usa amonio como fuente de nitrógeno. En esta situación, el óxido nítrico debía producirse a partir de aminoácidos.

A principios de siglo, se publicaron en importantes revistas varios estudios sobre el tema, que fueron luego retractados por no ser correctos. En 2004, la revista Science se hizo eco de estos reveses, reconociendo la importancia de encontrar esta vía metabólica.

Aunque puede parecer trivial, desde hace muchos años se consideraba una cuestión no resuelta en biología y se sospechaba que su descubrimiento permitiría entender otros procesos esenciales en las plantas.

Misterio resuelto

En un reciente estudio, hemos descubierto que un tipo de compuestos orgánicos, las oximas (como la indol-3-acetaldoxima) pueden producir óxido nítrico en una reacción catalizada por el enzima peroxidasa, tanto in vitro (en tubos de ensayo) como in vivo (dentro de las células vivas de la planta).

Las flavinas presentes en todas las células vegetales estimulan el proceso, mientras que el peligroso radical libre superóxido, que también estimula la reacción, se desactiva evitando que dañe componentes de las células.

Auqnue el proceso es lento, todas las aldoximas estudiadas son capaces de producir óxido nítrico in vivo y señalizar, desde etapas incipientes del desarrollo vegetal, cambios de la estructura de la raíz, aumentando significativamente el número de raíces laterales formadas.

¿Qué trascendencia tiene este hallazgo?

Las oximas se han utilizado históricamente como antídotos frente a gases neurotóxicos, como por ejemplo el gas sarín usado como arma química, debido a su capacidad para recuperar la actividad del enzima acetilcolinesterasa de los tejidos nerviosos y que es bloqueada por estos gases.

Este nuevo trabajo muestra las oximas como una nueva familia de productores de óxido nítrico. Las aldoximas estudiadas forman óxido nítrico en pequeñas cantidades y todas son capaces de señalizar el crecimiento de raíces laterales, lo que podrá ayudar a modelar etapas del desarrollo vegetal y mejorar la tolerancia de las plantas en condiciones de estrés como la sequía, la deficiencia de nutrientes, las altas temperaturas o la tolerancia a la nutrición con amonio. El estudio de la nutrición amoniacal es importante si queremos evitar la pérdida de nitrógeno en suelos abonados con nitrato u optimizar el uso de los purines de ganadería en vez de utilizar fertilizantes nitrogenados producidos con gran consumo de combustibles fósiles.

Las oximas están presentes tanto en plantas como en animales y como donadoras de óxido nítrico pueden tener su uso en enfermedades cardiovasculares y otras terapias. Además, nuestro equipo ha demostrado que la indol-3-acetaldoxima puede ser sustrato efectivo del enzima óxido nítrico sintasa de animales.

Todo esto apunta a que las oximas van a ser importantes candidatas a mejorar la práctica clínica y se podrán utilizar en el diseño de nuevos fármacos, tanto para tratar aquellas enfermedades en las que ya se utilizan donadores de óxido nítrico como otras en las que el óxido nítrico puede funcionar como un señalizador.

José Fernando Morán, Catedrático de Fisiología Vegetal, Universidad Pública de Navarra; Alfonso Cornejo Ibergallartu, Profesor Titular de Universidad, Universidad Pública de Navarra; Javier Buezo, Investigador sobre el rol de la pared celular en el estrés por amonio en plantas, Universidad Pública de Navarra; Marina Urra, Investigador postdoctoral en Fisiología Vegetal, Universidad Pública de Navarra; Pedro López-Gómez, Técnico de I+D, Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA - CSIC) y Víctor Martínez Merino, Profesor Honorario del Departamento de Ciencias, Universidad Pública de Navarra

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.