Cómo los animales que hibernan ayudan a los médicos a tratar la diabetes y el Alzheimer

Desvelar los secretos de la hibernación podría ayudar a los médicos a resolver algunos de los problemas más urgentes de la medicina.

Las personas se van a la cama, sus cuerpos se enfrían y su piel se vuelve azul, mientras los monitores electrónicos muestran que su frecuencia cardíaca y su respiración se quedan casi vacías. Este es el tipo de imagen dramática de la hibernación humana que vemos en la ciencia ficción. Por lo general, la premisa es que los personajes tienen que pasar largos períodos de tiempo viajando por el espacio exterior sin morir de vejez, o escritores y futuristas han imaginado tal capacidad aplicada a pacientes con enfermedades terminales, para que pueda revivir cuando se curaron. desarrollado siglos después. .

La investigación de la vida real sobre la hibernación humana, a menudo llamada animación suspendida, puede eventualmente convertir estas imágenes SF en ciencia, pero a corto plazo, la hibernación está lista para convertir la medicina. Leer más: Cómo los perros pueden oler la diabetes

Los médicos de hoy en día ya están usando hipotermia terapéutica leve, que reduce la temperatura corporal central de los pacientes en unos pocos grados, para ralentizar su metabolismo, generalmente después de un paro cardíaco. También es de rutina enfriar a los pacientes para facilitar ciertas operaciones, como los procedimientos a corazón abierto, incluido el reemplazo de válvulas y la cirugía de derivación de las arterias coronarias (CABG). Con poca frecuencia, los médicos reducen la temperatura corporal en más de unos pocos grados y están realizando ensayos clínicos para bloquear la muerte durante varias horas, reduciendo la temperatura corporal a solo unos pocos grados por encima del punto de congelación en víctimas de traumatismos graves por pérdida de sangre.

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El último escenario equivale a una animación de corta duración, pero en la vida real. Si bien la hipotermia terapéutica es estándar en los hospitales, los científicos están tratando de robar trucos a los animales que hibernan, como las ardillas de tierra.

«Las respuestas termorreguladoras, como los escalofríos, complican el enfriamiento de los humanos y otros no hibernantes», señala Kelly Drew, profesora de química y bioquímica en la Universidad de Alaska Fairbanks. Los médicos previenen los temblores narcóticos y paralíticos y otras clases comunes de drogas, pero las ardillas terrestres revelan vías cerebrales que podrían explotarse para hacer que la inducción de hipotermia sea más suave y segura en humanos.

Esta vía cerebral ayuda a activar la hibernación en las ardillas terrestres cuando una sustancia química llamada 6N-ciclohexiladenosina (CHA) se adhiere a una proteína de la superficie celular llamada receptor de adenosina A1 (A1AR). Cuando la acción de CHA sobre estos receptores se bloquea en las ardillas, el equipo de Fairbanks de Drew ha demostrado que se previene la hibernación. También demostraron que la administración de CHA a los que no hibernan, como las ratas, hace que parezcan estar hibernando también, siempre que se coloquen en un ambiente fresco.

«Esto nos dice que la CHA podría tener un papel potencial en la hipotermia terapéutica», sugiere Drew, pero hay otro factor. Los hibernadores naturales «se enferman» cuando entran en hibernación y luego «sanan» cuando se despiertan. Esto podría tener profundas implicaciones en la forma en que evaluamos la enfermedad y los tipos de tratamientos que se adaptan a ella.

Considere el sistema respiratorio, por ejemplo. En medio de un ataque de asma y en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), las vías respiratorias se contraen, provocando una inflamación excesiva de los pulmones, similar a un globo en expansión. La investigación en hámsteres sirios muestra que sus pulmones se hinchan demasiado para evitar el colapso pulmonar, ya que la frecuencia respiratoria desciende a dos o tres respiraciones por minuto. Esto sucede cuando la temperatura corporal del animal desciende durante el inicio del letargo, una especie de hibernación a corto plazo. Junto con la superinflación, aparecen una multitud de proteínas diferentes en las superficies de las células pulmonares en la EPOC y el asma humanos. Esto se llama remodelación molecular y ocurre no solo en enfermedades pulmonares, sino también en hámsters que entran en letargo.

A medida que los hámsteres salen del letargo, los cambios pulmonares se invierten, al igual que los cambios en otros sistemas de órganos. La disminución de la temperatura corporal durante la hibernación se asocia con una disminución de la frecuencia cardíaca. Fisiológicamente, el cambio se parece a lo que los médicos llaman bloqueo cardíaco de segundo grado. A medida que el animal se calienta, la frecuencia cardíaca vuelve a la normalidad. Al estudiar los mecanismos detrás de las reversiones de la hibernación, los científicos pueden descubrir nuevas estrategias de tratamiento para las enfermedades cardíacas y pulmonares humanas. Leer más: Las autopsias muestran que el Alzheimer podría transmitirse entre personas

En otros lugares, con diabetes tipo 2, los pacientes producen la hormona insulina, pero la insulina no es eficaz porque la sensibilidad de las células a la insulina es anormalmente baja. Debido a su baja sensibilidad a la insulina, las células no absorben el azúcar de la sangre. Los científicos de la Universidad de Tennessee han demostrado que, en esencia, lo mismo les sucede a los osos negros cuando entran en hibernación; volverse resistente a la insulina. Esto evita que las células absorban el azúcar en sangre (glucosa), lo que les permite extraer energía de las grasas acumuladas en las semanas previas a la hibernación. En términos de química sanguínea, los osos en hibernación parecen personas diabéticas, pero cuando regresan de la hibernación, la química vuelve a la normalidad. Esto sugiere que debe haber una vía química subyacente a la sensibilidad ajustable a la insulina. Si los científicos pueden conseguir una vía de este tipo, podrían revertir el mismo efecto en los diabéticos.

Pero quizás los mayores beneficiarios de la investigación sobre la hibernación serán aquellos que padecen enfermedades cerebrales degenerativas. Las sinapsis son conexiones entre las células nerviosas, similares a las conexiones electrónicas en una computadora. El aprendizaje y la creación de memoria están asociados con la formación de nuevas sinapsis en el cerebro. En la demencia, especialmente en personas con enfermedad de Alzheimer, los recuerdos recientes se deterioran junto con la capacidad de formar otros nuevos. Esto sucede cuando las sinapsis desaparecen. Durante la hibernación, las conexiones entre las neuronas del cerebro se deterioran, como en el Alzheimer, pero ¿qué sucede cuando los animales comienzan a despertar? Lo adivinaste; se restauran las sinapsis. De hecho, al renacer, los hibernadores pasan por un estado llamado hipersináptico, caracterizado por una sobreabundancia de conexiones. Posteriormente, el cerebro se instala en sus conexiones previas a la hibernación.

Esto significa que los hibernadores mantienen información sobre la sinapsis y usan la información para restaurar modelos anteriores. En un sentido muy real, es como un software que restaura la memoria de su computadora a la del día anterior. Dado lo que el desvelar los secretos de la hibernación podría hacer para las personas que padecen no solo de Alzheimer, sino también de enfermedades que afectan a otros órganos con cambios que reflejan la hibernación, la investigación sobre la hibernación se volverá mucho más clínica.

David Warmflash es astrobiólogo, médico y escritor científico.

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