¿Podremos entrar en hibernación mediante estimulación cerebral?
Un equipo de investigadores de la Universidad de Washington conseguió inducir un estado muy parecido a la hibernación en ratones y ratas mediante estimulación cerebral. Los autores aplicaron ultrasonidos en el hipotálamo de estos animales para producir y mantener un estado llamado torpor, en el que se produce una reducción del metabolismo y de la temperatura corporal para ahorrar energía.
Los detalles los ofrece el equipo de Hong Chen en un trabajo publicado este jueves en la revista Nature Metabolism. Los autores aplicaron una técnica no invasiva para activar temporalmente las células nerviosas específicas que regulan este estado en el cerebro y consideran que si lograra aplicarse en humanos podría tener aplicaciones clínicas para accidentes cardiovasculares o traumatismos graves.
Y, soñando más a largo plazo, quizá sea una vía para inducir la animación suspendida de los astronautas en futuros viajes espaciales.
Reduciendo el consumo de energía
El letargo es un estado fisiológico que se caracteriza por una reducción de la temperatura corporal y la actividad metabólica que muchas especies animales aplican para reducir el consumo de energía en periodos de escasez de recursos o en condiciones hostiles para la supervivencia. Este estado está controlado por el sistema nervioso central y por un grupo de neuronas específicas situadas en el área preóptica del hipotálamo.
El resultado fue una caída inmediata en la temperatura corporal de varios grados (en promedio, 3 a 3,5 °C)
El equipo de Chen desarrolló un emisor de ultrasonidos que se podía montar en la cabeza de los ratones mientras se movían libremente y apuntaron pulsos ultrasónicos de 10 segundos a esta región del cerebro. El resultado fue una caída inmediata en la temperatura corporal de varios grados (en promedio, de 3 a 3,5 °C), una reducción del ritmo cardíaco y un consumo reducido de oxígeno tanto en ratones machos como hembras, del que los animales se recuperaban al cabo de dos horas.
Efectos mantenidos en el tiempo
Para evitar el exceso de estimulación innecesaria, los investigadores idearon un sistema para prolongar el letargo en el tiempo minimizando el número de estímulos. Este sistema automatizado administraba un pulso ultrasónico repetido una vez que se detectaba que la temperatura corporal comenzaba a aumentar, lo que les permitía mantener a los animales en este estado de letargo por hasta 24 horas, sin signos de daño o incomodidad.
Los autores tuvieron éxito con animales sin torpor, como las ratas, aunque su temperatura corporal solo bajó en un promedio de 1 a 2 °C.
Producir el torpor en ratones era relativamente sencillo teniendo en cuenta que se trata de una especie que aplica esta estrategia de forma natural, pero ¿funcionaría con una especie que no entra en letargo como las ratas? Para comprobarlo los científicos aplicaron la misma técnica en 12 ratas y consiguieron buenos resultados, aunque su temperatura corporal solo bajó en un promedio de 1 a 2°C.
Este resultado hace pensar a los investigadores que los procesos fisiológicos que regulan la respuesta metabólica podrían estar presentes en los mamíferos que no hibernan y se podrían inducir de forma no invasiva como hicieron con los ratones. Aunque reconocen que se necesita más trabajo, argumentan que merece la pena seguir indagando sobre su posible aplicación futura en humanos. Esta técnica no invasiva y reversible para ralentizar el metabolismo y reducir la temperatura corporal podría tener aplicaciones en medicina, potencialmente después de emergencias agudas o enfermedades agudas graves.
Optimismo con cautelas
Los especialistas consultados por elDiario.es consideran muy interesantes los resultados en general, aunque habrá que ver cómo se extrapolan a animales con hipotálamos muy diferentes, como los primates y potencialmente los humanos. Para Antonio Oliviero, neurocientífico del Hospital de Parapléjicos de Toledo que trabaja con estimulación cerebral, se trata de un trabajo del máximo interés que abre muchísimas posibilidades.
“Habrá que estar seguros que funciona, pero si se confirma en el futuro, las aplicaciones son infinitas”, opina. El especialista recuerda que uno de los más potentes protectores después de un trauma es reducir la temperatura e inducir la hipotermia, que no es fácil de aplicar y ahora se induce de una forma física, enfriando o administrando fármacos. “Si funcionara en animales con hipotálamos muy diferentes, como los primates, claramente esto permitiría bajar el metabolismo de una forma modelable y reversible”.
Sería una forma mucho más natural de aplicar un coma inducido, en lugar de hacerlo con un fármaco
El neurocientífico Javier Cudeiro, especialista en neuromodulación, cree que se trata de un trabajo formalmente “exquisito” aunque, como Oliviero, echa de menos que los autores hubieran hecho un registro de la actividad cerebral de los ratones mediante electroencefalograma (EEG), para comprobar en qué estado quedan durante el proceso. Más allá de las fantasías sobre viajes espaciales, lo más relevante, en su opinión, es su posible aplicación en procesos de clínica habitual, como traumatismo muy grave. “Sería una forma mucho más natural de aplicar un coma inducido, en lugar de hacerlo con un fármaco”.
“Los experimentos están bien concebidos, ya que se realizan pruebas tanto en un animal hibernador (ratón) como en uno no hibernador (rata)”, coincide Matteo Cerri, profesor Asociado de Fisiología de la Universidad de Bolonia (Italia), en declaraciones a SMC España, aunque juzga que la principal limitación es “el modestísimo efecto de la tecnología en ratas” que le que lleva a pensar que aún queda mucho trabajo por hacer. “Creo que esta tecnología será útil en condiciones específicas en las que incluso una hipotermia modesta puede ser ya muy beneficiosa, más que para viajes interplanetarios”, señala.
El estudio no es una frikada. Si es verdad que se puede aplicar en humanos se abrirá una nueva era
La cuestión más relevante, además de si funciona, es si produce algún tipo de daño o disfunción en el cerebro, al tratarse de una estimulación constante en una zona de control tan delicada como el hipotálamo. “Me interesaría mucho saber si la estimulación con ultrasonidos de la zona preóptica del hipotálamo induce un estado alterado de excitación y consciencia o puede que incluso de sueño”, indica a SMC Vladyslav Vyazovskiy, profesor de Fisiología del Sueño en la Universidad de Oxford. “La cuestión sigue siendo si estamos induciendo una hibernación fisiológica normal o un estado anormal”, asegura. “Hay que tener cuidado porque puede tener consecuencias muy negativas para el organismo y el cerebro si se impone”.
En la misma línea se manifiesta Oliviero. “Tendrían que ver si se producen efectos indeseados, si el ratón se despierta completamente loco ellos no lo saben”, señala. En cualquier caso, y aunque saldrán titulares sensacionalistas sobre el futuro de los viajes espaciales, el trabajo “no es una frikada”, sino que puede abrir la puerta a un campo nuevo de investigación en los próximos cinco o diez años si se van dando los pasos adecuados y se comprueba que funciona. “Si es verdad que se puede aplicar en humanos se abrirá una nueva era”, concluye, “la era en la que seremos capaces de reducir el metabolismo y el estado de vigilancia con seguridad y de forma no invasiva”.
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