Desde lémures hasta ratas de laboratorio, los hibernadores revelan conocimientos sobre la salud humana

Los animales que hibernan entran en un estado de letargo en el que reducen su tasa metabólica y su temperatura interna.

AA medida que caen las hojas y las temperaturas muerden, muchos animales se preparan para hibernar durante el invierno. Durante este período, los animales entran en un estado de letargo en el que reducen su actividad metabólica y bajan su temperatura corporal, lo que les ayuda a conservar energía. Los organismos pueden entrar en otras formas de latencia o adaptaciones a entornos estresantes, como la hibernación. Si bien el estudio de estos comportamientos puede enseñar a los científicos más sobre la biología única de estos animales, también puede informar sobre la salud y las enfermedades humanas. Estos incluyen el proceso de neurodegeneración en el cerebro, posibles tratamientos para afecciones metabólicas como la diabetes tipo 2 y la obesidad, cómo preservar mejor los órganos para trasplantes y más. Coge una manta y ponte cómodo para aprender más sobre la hibernación.

Las temperaturas invernales nunca bajan demasiado en el país tropical de Madagascar. Sin embargo, los científicos que realizan trabajo de campo allí han notado que durante el invierno, los lémures enanos de cola gruesa parecen desaparecer. Finalmente, los investigadores observaron a estos pequeños primates hibernando en cámaras subterráneas y dentro de agujeros de árboles. Para comprender mejor la hibernación en climas cálidos, investigadores dirigidos por el fisiólogo molecular Ken Storey de la Universidad de Carleton investigaron los cambios en la expresión genética en lémures ratón grises dentro y fuera de la hibernación y los compararon con las ardillas terrestres árticas. Detectaron múltiples cambios en la expresión genética; Sin embargo, observaron que durante la hibernación, los lémures rata grises regulaban positivamente sólo algunos genes de hibernación previamente identificados. Comprender cómo los animales hibernan en climas más cálidos podría conducir a nuevas estrategias para preservar los órganos para trasplantes utilizando los mismos métodos que utilizan estos hibernadores para mantener la función de los órganos.

La musaraña común tiene un metabolismo extremadamente rápido; de hecho, tiene la tasa metabólica en reposo más alta de cualquier mamífero. Mientras que muchos animales ralentizan su metabolismo al hibernar durante los fríos meses de invierno, la musaraña encoge sus órganos, incluidos el bazo, el hígado, el cráneo y el cerebro. Los investigadores plantean la hipótesis de que este comportamiento ayuda a conservar energía al reducir la masa de estos órganos altamente metabólicamente activos. Centrándose en cómo este proceso de reducción afecta el cerebro de la musaraña, los investigadores evaluaron los cambios en la expresión genética en el cerebro mediante secuenciación de ARN mientras las musarañas encogían sus cerebros en el otoño y los reconstruían en la primavera. Descubrieron que, en primavera, la expresión de genes implicados en las sinapsis inhibidoras aumentaba mientras que algunos genes de la vía de la apoptosis disminuían. Los conocimientos extraídos de estos datos pueden ayudar a los científicos a comprender mejor los mecanismos subyacentes a la neurodegeneración en el cerebro humano.

Ante el estrés ambiental, los tardígrados se protegen acurrucándose en su estado de hibernación, llamado zumbido. Como túneles, estos osos de agua pueden sobrevivir a la radiación espacial, las temperaturas bajo cero y la desecación total. Con curiosidad por saber cómo los tardígrados logran esta hazaña de hibernación, los investigadores preguntaron qué moléculas producen estos organismos en respuesta a diversos factores estresantes, incluida la alta presión, las temperaturas bajo cero y los productos químicos agresivos. Descubrieron que la producción de óxido es el interruptor que convierte a los tardígrados en forma de atún. Los osos de agua producen óxidos en respuesta a múltiples factores estresantes diferentes, lo que proporciona nuevos conocimientos sobre la biología de este animal resistente.

Para el biólogo de la Universidad Estatal de Washington, Heiko Janssen, una mirada fortuita al cerebro del oso lo llevó a estudiar la hibernación. Está interesado en aprender cómo cambia la fisiología de los osos durante la hibernación y cómo estos cambios pueden conducir a una mejor comprensión de las condiciones metabólicas humanas, como la obesidad y la diabetes tipo 2. Aunque los osos se vuelven resistentes a la insulina durante la hibernación, pueden revertir esta resistencia cuando se despiertan en primavera. Jansen y su equipo estudiaron este proceso utilizando adipocitos (células grasas recolectadas de osos dentro y fuera de la hibernación). Están investigando el mecanismo subyacente a cómo funciona este interruptor de sensibilidad a la insulina y esperan que algún día pueda servir de base para nuevas terapias para los trastornos metabólicos.

Sinisa Hervatin, neurocientífica del Instituto Whitehead de Investigación Biomédica, siempre se ha preguntado cómo los animales en hibernación inician el proceso de entrar en este estado latente. Él y su equipo comenzaron su estudio con ratones, que no hibernan de forma natural. Sin embargo, cuando las ratas son rápidas, entran en un estado de letargo. Utilizando estos veloces ratones, Hrvatin y su equipo descubrieron que las neuronas del hipotálamo regulan el letargo. Los investigadores planean utilizar hámsteres sirios, que son hibernadores naturales, para identificar regiones del cerebro y neuronas que controlan el comportamiento en estos animales. Hrvatin espera que los conocimientos de la investigación de su equipo mejoren los protocolos de conservación de tejidos para el tratamiento de enfermedades metabólicas y el trasplante de órganos.

Para profundizar en los mecanismos moleculares que subyacen a la hibernación, los investigadores realizaron recientemente un análisis bioinformático del hipotálamo del ratón. Los científicos dirigidos por el neurobiólogo molecular de la Universidad de Utah, Christopher Gregg, perfilaron ratones que fueron alimentados, en ayunas o descansados. Descubrieron que miles de genes cambiaron su expresión y alteraron la accesibilidad a la cromatina en las diversas condiciones probadas. El equipo también descubrió que la eliminación de elementos reguladores de genes en ratones conducía a una respuesta similar al letargo, lo que sugiere que en lugar de uno o dos genes que controlan la hibernación, un gen regula el sistema. Los nuevos hallazgos son sólo el comienzo de la revelación de más secretos de la hibernación.

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