Cómo Las Ardillas Hibernadoras Adorables Podrían Ayudar A Los Científicos A Preservar Los Órganos Humanos

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Los animales en hibernación pueden parecer perezosos, pero sus cuerpos en realidad están logrando una hazaña excepcional.

Los animales en hibernación pueden parecer perezosos, pero sus cuerpos en realidad están logrando una hazaña sobresaliente: en algunos casos, los animales en hibernación reducen su temperatura corporal hasta cerca de la congelación (cero grados Celsius o 32 grados Fahrenheit) y disminuyen su ritmo cardíaco drásticamente.

Ahora, los científicos están tratando de descubrir los secretos de la hibernación para ayudar en los avances médicos. Por ejemplo, en un nuevo estudio, descubrir cómo se adaptan las células de los animales en hibernación a las temperaturas frías puede ayudar a los científicos a prolongar la vida de almacenamiento de los órganos de los donantes humanos que esperan un trasplante.

Además, estos hallazgos podrían algún día ayudar a los investigadores a mejorar una terapia llamada hipotermia inducida, en la que la temperatura corporal de una persona se reduce deliberadamente después de un paro cardíaco o una lesión cerebral. Esta terapia puede ayudar a proteger el cerebro en tales pacientes, pero puede tener efectos secundarios debido al daño celular inducido por el frío.

"Al comprender la biología de la adaptación al frío en hibernación, podremos mejorar y ampliar las aplicaciones de la hipotermia inducida en el futuro, y tal vez prolongar la viabilidad de los órganos antes del trasplante", Wei Li, investigadora principal en el National Eye La Sección de Neurofisiología de la Retina y el coautor del estudio, dijo en un comunicado. Li notó que actualmente, los riñones de los donantes se pueden almacenar por no más de 30 horas antes de que los tejidos empiecen a deteriorarse. [Los 12 descubrimientos de animales más extraños]

Envia las ardillas

Para el nuevo estudio, los investigadores se centraron en la ardilla de tierra de trece líneas (Ictidomys tridecemlineatus), un pequeño roedor hibernador que vive en el centro de América del Norte. Durante su período de hibernación, los animales reducen drásticamente su temperatura corporal justo por encima de la congelación y bajan su ritmo cardíaco de sus 200 latidos por minuto habituales a unos 20 latidos por minuto, según la Universidad de Michigan.

Al estudiar las células de estos animales, los investigadores estaban particularmente interesados ​​en una estructura celular llamada citoesqueleto de microtúbulos, una red de pequeños tubos que proporciona soporte estructural a una célula y es vulnerable al frío.

Los investigadores compararon células de ardilla de tierra con células humanas. Encontraron que el citoesqueleto de microtúbulos en las células de ardilla de tierra permaneció intacto cuando se expuso a temperaturas frías, mientras que el citoesqueleto de microtúbulos en las células humanas se deterioró.

Las imágenes muestran células de un riñón de ratón. A la izquierda, los microtúbulos de las células están intactos, pero después de la exposición a temperaturas frías, las estructuras de los microtúbulos ya no son visibles (centro). Sin embargo, el tratamiento previo de las células con dos medicamentos antes del enfriamiento ayuda a evitar que los microtúbulos se deterioren (derecha).

Las imágenes muestran células de un riñón de ratón. A la izquierda, los microtúbulos de las células están intactos, pero después de la exposición a temperaturas frías, las estructuras de los microtúbulos ya no son visibles (centro). Sin embargo, el tratamiento previo de las células con dos medicamentos antes del enfriamiento ayuda a evitar que los microtúbulos se deterioren (derecha).

Crédito: Instituto Nacional del Ojo.

El estudio también encontró que las mitocondrias, las "centrales eléctricas" de las células que proporcionan energía, respondían de manera diferente al frío si eran de las células de la ardilla de tierra, en comparación con las células humanas. Específicamente, las células humanas produjeron en exceso un subproducto del metabolismo llamado especies reactivas de oxígeno (ROS), y fue este alto nivel de ROS el que causó la destrucción de los microtúbulos. En contraste, los niveles de ROS permanecieron bajos en las mitocondrias de las células de la ardilla de tierra.

Además, las células humanas tenían problemas con componentes llamados lisosomas, que ayudan con la eliminación de desechos dentro de la célula. El estudio encontró que durante la exposición al frío, los lisosomas en las células humanas filtraban enzimas llamadas proteasas, que digerían microtúbulos cercanos.

Luego, los investigadores intentaron hacer que las células no inhibidoras actúen más como células hibernantes mediante el uso de dos fármacos: uno que inhibe la producción de ATP, un compuesto que reduce la producción de ROS y otro que inhibe la actividad de la proteasa. Encontraron que esta combinación de medicamentos conservaba la estructura de los microtúbulos en las células de los no inhibidores cuando las células se expusieron a temperaturas frías.

Para la mayoría de estos experimentos, los investigadores utilizaron un modelo de hibernación que crearon, que describieron como "hibernación en un plato". Tomaron células de una ardilla recién nacida con trece líneas y las reprogramaron para que se convirtieran en células madre conocidas como células madre pluripotentes inducidas, que pueden convertirse en cualquier tejido del cuerpo. Esperan que este modelo pueda servir como plataforma para estudiar otros aspectos de la hibernación.

El estudio fue publicado ayer (3 de mayo) en la revista Cell.

Artículo original sobre Ciencia viva.


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