Los mamíferos que hibernan dependen de genes particulares para ajustar su metabolismo cuando entran en ese estado único de baja energía, y los humanos, de hecho, llevan ese mismo ADN relacionado con la hibernación. Ahora, las primeras investigaciones sugieren que aprovechar este ADN en particular podría ayudar a tratar afecciones médicas en las personas, dicen los científicos.
La hibernación ofrece “un montón de diferentes superpoderes biométricamente importantes”, dijo a Live Science el autor principal del estudio, Christopher Gregg, profesor de genética humana en la Universidad de Utah.
Por ejemplo, las ardillas terrestres pueden desarrollar una resistencia reversible a la insulina que les ayuda a ganar peso rápidamente antes de hibernar, pero que comienza a disminuir a medida que la hibernación se inicia. Una mejor comprensión de cómo los animales que hibernan activan este mecanismo podría ser útil para abordar la resistencia a la insulina que caracteriza a la diabetes tipo 2, sugirió Gregg.
Los animales que hibernan también protegen su sistema nervioso de los daños que podrían causar los cambios repentinos en el flujo sanguíneo. “Al salir de la hibernación, su cerebro se reperfunde con sangre”, explicó Gregg. “A menudo, esto causaría daños graves, como un derrame cerebral, pero han desarrollado métodos para prevenirlos”.
Gregg y sus colegas creen que aprovechar los genes relacionados con la hibernación en las personas podría generar beneficios similares.
Un ‘centro’ de genes de hibernación
En dos estudios publicados el jueves 31 de julio en la revista Science, Gregg y su equipo identificaron mecanismos clave que controlan los genes relacionados con la hibernación, mostrando cómo difieren entre los animales que hibernan y los que no. Posteriormente, en experimentos de laboratorio, analizaron en profundidad los efectos de la eliminación de estos mecanismos en ratones de laboratorio.
Aunque los ratones no hibernan, pueden entrar en letargo (un estado letárgico con disminución del metabolismo, el movimiento y la temperatura corporal, que suele durar menos de un día) tras ayunar durante al menos seis horas. Esto convirtió a los ratones en un modelo genético adecuado para estudiar estos efectos.
Mediante la técnica de edición genética CRISPR, los científicos diseñaron ratones con uno de los cinco elementos cis no codificantes (CRE) conservados desactivado o “eliminado”. Estos CRE actúan como palancas para controlar genes que, a su vez, codifican proteínas que realizan funciones biológicas.
Las CRE analizadas en el estudio se encuentran cerca de un grupo genético denominado “locus relacionado con la masa grasa y la obesidad” o locus FTO, que también se encuentra en humanos. Las variantes genéticas encontradas en este grupo se han vinculado a un mayor riesgo de obesidad y afecciones relacionadas. En términos generales, se sabe que el locus FTO es importante para controlar el metabolismo, el gasto energético y la masa corporal.
Al eliminar las CRE, los investigadores lograron modificar el peso, la tasa metabólica y la conducta alimentaria de los ratones. Algunas deleciones aceleraron o ralentizaron el aumento de peso, otras aumentaron o disminuyeron la tasa metabólica, y algunas afectaron la rapidez con la que la temperatura corporal de los ratones se recuperó tras el letargo, según informaron los investigadores en un comunicado.
Este hallazgo es “muy prometedor”, especialmente teniendo en cuenta que el locus FTO juega un papel bien conocido en la obesidad humana, dijo a Live Science en un correo electrónico Kelly Drew, especialista en biología de la hibernación en la Universidad de Alaska Fairbanks.
La eliminación de un CRE, llamado E1, en ratones hembra provocó que ganaran más peso con una dieta alta en grasas que un grupo de control con todo su ADN intacto. La eliminación de un CRE diferente, llamado E3, modificó el comportamiento de búsqueda de alimento de ratones machos y hembras, específicamente la forma en que buscaban alimento escondido en una arena.
“Esto sugiere que pueden existir diferencias importantes en los procesos de búsqueda de alimento y de toma de decisiones entre los animales que hibernan y los que no hibernan, y que los elementos que descubrimos podrían estar involucrados”, dijo Gregg.
Incógnitas por abordar
Los autores del estudio afirmaron que sus resultados podrían ser relevantes para los humanos, ya que los genes subyacentes no difieren mucho entre mamíferos. “Es la forma en que [los mamíferos] activan y desactivan esos genes en diferentes momentos, durante diferentes duraciones y en diferentes combinaciones lo que determina las distintas especies”, explicó Gregg.
Sin embargo, “definitivamente no es tan sencillo como introducir los mismos cambios en el ADN humano”, declaró a Live Science Joanna Kelley, profesora especializada en genómica funcional de la Universidad de California, Santa Cruz, en un correo electrónico. “Los humanos no son capaces de experimentar letargo inducido por el ayuno, razón por la cual se utilizan ratones en estos estudios”, añadió Kelley, quien no participó en el trabajo.
Sugirió que los trabajos futuros incluyan animales incapaces de entrar en letargo y se centren en desentrañar todos los efectos secundarios de la eliminación de CRE. Añadió que, tal como está, el estudio actual “definitivamente abre una nueva dirección” en cuanto a cómo los científicos comprenden los controles genéticos que impulsan los cambios en los animales que hibernan a lo largo del año.
Drew también destacó que el letargo en ratones se desencadena por el ayuno, mientras que la hibernación verdadera se desencadena por cambios hormonales y estacionales, así como por los relojes internos. Por lo tanto, si bien las CRE y los genes identificados en el estudio probablemente sean componentes esenciales de un conjunto de herramientas metabólicas que responden al ayuno, podrían no ser el interruptor maestro que activa o desactiva la hibernación.
“Sin embargo, descubrir estos mecanismos fundamentales en un modelo manejable como el ratón es un paso invaluable para futuras investigaciones”, dijo Drew.
Gregg enfatizó que aún queda mucho por descubrir, incluyendo por qué los efectos de algunas deleciones difirieron en ratones hembras y machos, o cómo los cambios en el comportamiento de búsqueda de alimento observados en ratones podrían manifestarse en humanos. El equipo también planea investigar qué sucedería si se eliminaran simultáneamente más de un CRE vinculado a la hibernación en ratones.
En el futuro, Gregg cree que podría ser posible modificar la actividad de los genes responsables de la hibernación humana mediante fármacos. La idea sería que este enfoque pudiera generar los beneficios de esa actividad genética, como la neuroprotección, sin que los pacientes tengan que hibernar, afirmó.
Fuente: Live Science.
