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Reacciones: inducen un estado parecido a la hibernación en ratas y ratones mediante ultrasonidos

Dirigiendo ultrasonidos hacia una zona concreta del cerebro, científicos de la Universidad de Washington han conseguido inducir un estado muy parecido a la hibernación en ratas y ratones. Este estado, denominado “torpor”, incluye una reducción del metabolismo y de la temperatura corporal para ahorrar energía. Según los autores, que publican los resultados en la revista Nature Metabolism, si lograra aplicarse en humanos podría utilizarse en viajes espaciales o en medicina, para aumentar las probabilidades de supervivencia ante situaciones de riesgo vital como infartos o ictus. 

25/05/2023 - 17:00 CEST
 
Reacciones

Cerri - Hibernación

Matteo Cerri

Profesor Asociado de Fisiología en el departamento de Ciencias Biomédicas y Neuromotoras de la Universidad de Bolonia (Italia)

Science Media Centre España

Se trata de un avance significativo, ya que es el primero en utilizar una tecnología no invasiva. Esto abrirá nuevos y apasionantes campos de investigación. Los experimentos están bien concebidos, ya que se realizan pruebas tanto en un animal hibernador (ratón) como en uno no hibernador (rata). 

El estudio encaja bien con lo que sabemos sobre el control neural del letargo. Algunos detalles técnicos también abren nuevos e interesantes interrogantes.  

La implicación es significativa, ya que 1) el artículo muestra el uso de una tecnología no invasiva; 2) ofrece una forma de mantener un estado similar al torpor durante 24 horas de forma automática. Esta última parte complementa los hallazgos principales porque permitirá el control automatizado de los estados fisiológicos. 

La principal limitación es el modestísimo efecto de la tecnología en ratas (aunque presente). Por tanto, aún queda trabajo por hacer. Es posible que nos dirijamos hacia un sistema compuesto, que pueda fusionar la estimulación por ultrasonidos con fármacos para alcanzar un hipometabolismo significativo en humanos. Los efectos limitados en ratas, aunque significativos, también sugieren que aún queda trabajo por hacer para disponer de aplicaciones humanas adecuadas. Teniendo en cuenta el grado de hipometabolismo alcanzado, 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.

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ES

Vlady - Hibernación

Vladyslav Vyazovskiy

Profesor de Fisiología del Sueño en la Universidad de Oxford (Reino Unido)

Science Media Centre España

Existe mucho interés en el tema y la investigación en este campo es importante. La posibilidad de la hibernación humana es obviamente fascinante y tiene amplias implicaciones, desde aplicaciones clínicas hasta viajes espaciales. Por ejemplo, cuando se reduce el metabolismo, las células necesitan menos oxígeno, por lo que en enfermedades como el ictus o la insuficiencia cardíaca la hibernación puede ser neuroprotectora.  

Sin embargo, en mi opinión, este estudio plantea más preguntas que respuestas. En primer lugar, hay que controlar y abordar la contribución de la estimulación térmica. Quizá las neuronas estimuladas "sientan" el calor inducido por la estimulación ultrasónica y esto sea lo que induce la hipotermia compensatoria. En segundo lugar, sabemos bien que hay cambios en la temperatura corporal de los roedores de laboratorio que ocurren espontáneamente, por ejemplo la hipotermia durante el sueño. 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. En general, los cambios inducidos por la estimulación en este estudio son más bien modestos. 

La principal novedad es el intento de utilizar la estimulación mecánica para inducir el hipometabolismo, pero dada la advertencia de los efectos térmicos, que deben abordarse, cualquier conclusión de este estudio es preliminar. En general se ajusta a la evidencia, pero yo diría, provocativamente, que no es particularmente difícil inducir un estado de hipometabolismo en ratones de laboratorio por una variedad de medios farmacológicos y no farmacológicos. La cuestión sigue siendo si estamos induciendo una hibernación fisiológica normal o un estado anormal. Hay que tener cuidado porque puede tener consecuencias muy negativas para el organismo y el cerebro si se impone. Hablo de ello en mi reciente charla TED. 

Aunque es muy probable que los seres humanos puedan hibernar de alguna manera, los mecanismos neurofisiológicos y moleculares subyacentes pueden ser muy diferentes a los de otros animales. Por ejemplo, el torpor diario puede inducirse en ratones mediante ayuno agudo, y esto no ocurre en humanos, que sepamos. Los hibernadores estacionales inician la preparación para la hibernación muchas semanas antes de que esta se produzca, y esto puede suceder incluso sin ninguna aportación externa. Los humanos somos menos estacionales y, por tanto, los mecanismos y el significado de la hibernación en los humanos pueden ser muy diferentes. Aun así, la hibernación es una estrategia muy inteligente utilizada por muchas especies para hacer frente a condiciones ambientales adversas y podría ser en esencia un estado por defecto de nuestra fisiología, muy similar en todos los organismos, incluidos los humanos.

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ES

Tupone - Hibernación

Domenico Tupone

Profesor en el departamento de Ciencias Biomédicas y Neuromotoras de la Universidad de Bolonia (Italia) y profesor ayudante de Investigación de Cirugía Neurológica en la facultad de Medicina de la Universidad de Salud y Ciencias de Oregón (Estados Unidos)

Science Media Centre España

Las técnicas utilizadas son muy buenas y de buena calidad. Además, el desarrollo de un pequeño dispositivo implantable para la investigación en ratones es novedoso. Sin embargo, el estudio no aporta ninguna información novedosa ni sobre el control neuronal del torpor ni sobre el control de la termogénesis normal. Varias décadas de estudio ya habían demostrado el papel del área preóptica del hipotálamo en el control de la temperatura corporal y su papel en la fiebre. Trabajos pioneros de principios del siglo pasado ya habían demostrado que el calentamiento del área preóptica del hipotálamo (POA) producía una inhibición de la termogénesis y una vasodilatación (disipación del calor). Esta respuesta estaba mediada por un grupo de neuronas capaces de responder a estímulos de calentamiento aplicados directamente al POA. Ya se sabía que dichas neuronas sensibles al calor eran capaces de percibir la temperatura a través de un sensor de temperatura específico situado en su membrana, el TRPM2.  

La estimulación por ultrasonidos utilizada en este trabajo no hace más que producir un aumento de la temperatura de esta importante zona hipotalámica a través del ya conocido receptor TRPM2. Aparte de la nueva técnica (ultrasonidos) para estimular esta zona, no hay ninguna información novedosa sobre el mecanismo del torpor que produzca un avance en nuestro conocimiento científico. 

Los ratones son animales muy pequeños en comparación con los humanos. La zona preóptica del hipotálamo es una región muy profunda del cerebro humano y sería difícil imaginar que un estímulo extracraneal pudiera ser eficaz en una región tan profunda sin interferir con las regiones cerebrales intermedias. Sin embargo, un microdispositivo implantable, similar a los electrodos de estimulación cerebral profunda, probablemente podría implantarse directamente en el POA y esto (no sin efectos secundarios) sería probablemente aplicable. ¿Se haría? Probablemente no. Los enfoques farmacológicos, que normalmente interferirían en un área mucho más grande del cerebro o de todo el cuerpo, darían lugar a varios efectos secundarios. Por eso necesitamos mecanismos alternativos que se dirijan a zonas más específicas para tratar la patología o quizá para inducir la hibernación.  

Si bien es importante encontrar alternativas a los enfoques farmacológicos, no creo que la estimulación mecánica, como la estimulación cerebral profunda, los ultrasonidos y la estimulación magnética transcraneal nos ayuden a ser más específicos a la hora de dirigirnos a zonas concretas. Además, el torpor es un mecanismo complejo y la hipotermia y el hipometabolismo son solo un componente de una orquesta mayor, que requiere la regulación de muchos factores para ser adecuada para la vida. Sería difícil creer que engañando a una sola zona del cerebro se lograría el objetivo. Estos ratones se recuperan de la hipotermia, pero ¿sobrevivirían un largo periodo (hasta seis meses) como lo hace un verdadero hibernador?  

En mi opinión, el uso de técnicas genéticas y moleculares serían el futuro de la medicina, al ser capaces de producir moléculas específicas que van a interactuar específicamente con neuronas y funciones específicas. Sin embargo, esto requeriría más investigación, sería menos aceptado por la opinión pública y no sería inmediatamente viable para una gran población. Esta es la razón por la que los enfoques mecánicos siguen siendo muy utilizados y demandados.

Declara no tener conflicto de interés
ES
Publicaciones
Induction of a torpor-like hypothermic and hypometabolic state in rodents by ultrasound
  • Artículo de investigación
  • Estudio experimental
  • Animales
  • Revisado por pares
Revista
Nature Metabolism
Fecha de publicación
Autores

Yang et al.

Tipo de estudio:
  • Artículo de investigación
  • Estudio experimental
  • Animales
  • Revisado por pares
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