MADRID, 26 May. (EUROPA PRESS) -
Los investigadores han conseguido inducir en ratones un estado similar al de la hibernación utilizando ultrasonidos para estimular la zona preóptica del hipotálamo en el cerebro, que ayuda a regular la temperatura corporal y el metabolismo.
Los resultados, publicado en la revista 'Nature Metabolism', muestran el primer método no invasivo y seguro de inducir un estado de este tipo; anteriormente se había propuesto un estado similar para vuelos espaciales o para pacientes con enfermedades potencialmente mortales.
Algunos mamíferos y aves tienen una forma inteligente de conservar la energía y el calor entrando en estado de letargo, durante el cual su temperatura corporal y su tasa metabólica descienden para permitirles sobrevivir a condiciones ambientales potencialmente mortales, como el frío extremo o la falta de alimento.
Aunque en la década de 1960 se propuso un estado similar para los científicos que realizaban vuelos espaciales o para pacientes con enfermedades potencialmente mortales, sigue siendo difícil inducirlo de forma segura.
Hong Chen, profesor asociado de la Universidad Washington (Estados Unidos), y un equipo multidisciplinar indujeron un estado similar a ese letargo en ratones utilizando ultrasonidos para estimular la zona preóptica del hipotálamo en el cerebro.
Además del ratón, que entra en letargo de forma natural, Chen y su equipo indujeron el torpor en una rata, que no lo hace. Sus hallazgos muestran el primer método no invasivo y seguro para inducir un estado similar a la hibernación dirigiéndose al sistema nervioso central.
Chen, profesora asociada de Ingeniería Biomédica en la Facultad de Ingeniería McKelvey y de Oncología Radioterápica en la Facultad de Medicina, y su equipo, que incluye a Yaoheng (Mack) Yang, investigadora postdoctoral asociada, crearon un transductor de ultrasonidos portátil para estimular las neuronas del área preóptica del hipotálamo.
Al estimularlas, los ratones mostraron un descenso de la temperatura corporal de unos 3 grados centígrados durante aproximadamente una hora. Además, su metabolismo pasó de utilizar carbohidratos y grasas como fuente de energía a utilizar sólo grasas, una característica clave del letargo, y su frecuencia cardiaca se redujo en un 47%, todo ello a temperatura ambiente.
El equipo también descubrió que, a medida que aumentaban la presión acústica y la duración de los ultrasonidos, también lo hacían la profundidad de la disminución de la temperatura corporal y la ralentización del metabolismo, lo que se conoce como hipotermia e hipometabolismo inducidos por ultrasonidos (UIH).
"Desarrollamos un controlador automático de retroalimentación en bucle cerrado para conseguir una hipotermia y un hipometabolismo inducidos por ultrasonidos estables y de larga duración mediante el control de la salida de ultrasonidos", explica Chen.
"El controlador de retroalimentación de bucle cerrado fijó la temperatura corporal deseada por debajo de 34 C, que anteriormente se había considerado crítica para el letargo natural de los ratones --prosigue--. Esta UIH controlada por retroalimentación mantuvo la temperatura corporal del ratón en 32,95C durante unas 24 horas y recuperó la temperatura normal tras apagar los ultrasonidos".
Para saber cómo se activa la hipotermia y el hipometabolismo inducidos por ultrasonidos, el equipo estudió la dinámica de la actividad de las neuronas del área preóptica del hipotálamo en respuesta a los ultrasonidos. Observaron un aumento constante de la actividad neuronal en respuesta a cada pulso de ultrasonidos, que coincidía con los cambios en la temperatura corporal de los ratones.
"Estos resultados revelaron que la UIH era evocada por la activación con ultrasonidos de las neuronas del área preóptica del hipotálamo --afirma Yang--. Nuestro hallazgo de que la estimulación transcraneal del área preóptica del hipotálamo era suficiente para inducir UIH reveló el papel crítico de esta área en la orquestación de un estado similar al letargo en ratones".
Chen y su equipo también querían encontrar la molécula que permitía a estas neuronas activarse con ultrasonidos. Mediante secuenciación genética, descubrieron que los ultrasonidos activaban el canal iónico TRPM2 en las neuronas del área preóptica del hipotálamo. En diversos experimentos, demostraron que el TRPM2 es un canal iónico sensible a los ultrasonidos y que contribuye a la inducción de la UIH.
En la rata, que no entra en hibernación de forma natural, el equipo aplicó ultrasonidos en la zona preóptica del hipotálamo y observó una disminución de la temperatura cutánea, sobre todo en la región del tejido adiposo marrón, así como un descenso de aproximadamente 1 grado C en la temperatura corporal central, similar al torpor natural.
"La UIH tiene el potencial de abordar el objetivo largamente buscado de lograr la inducción no invasiva y segura del estado de torpor, que ha sido perseguido por la comunidad científica al menos desde la década de 1960 --destaca Chen--. La estimulación por ultrasonidos posee una capacidad única para llegar de forma no invasiva a regiones cerebrales profundas con gran precisión espacial y temporal en cerebros animales y humanos".
