De la misma manera que un oso baja instintivamente su temperatura corporal para sobrevivir al frío del invierno, los científicos han descubierto un innovador método para controlar la temperatura del cuerpo humano, lo que podría salvar vidas en situaciones de emergencia.
Investigadores de Oregon Health & Science University han identificado un proceso que algún día podría ayudar a los médicos a reducir la temperatura corporal en personas que experimentan eventos potencialmente mortales, como ataques cardiacos o accidentes cerebrovasculares.
Si se aplica en humanos, que no pueden hibernar de forma natural, el descubrimiento podría imitar la capacidad natural de ciertos animales para reducir su temperatura corporal durante la hibernación.
"La idea es reducir la temperatura corporal a un nivel más bajo para que tejidos como el cerebro o el corazón no necesiten tanto oxígeno, lo que les permite sobrevivir la isquemia (falta de oxígeno en los tejidos) por más tiempo y mejorar los resultados funcionales de los accidentes cerebrovasculares o ataques cardiacos", dice Domenico Tupone, Ph.D., autor principal del estudio y profesor asistente de investigación de cirugía neurológica en la School of Medicine de OHSU.
Normalmente, cuando los mamíferos se enfrían, sus cuerpos intentan generar calor temblando o quemando un tipo especial de grasa llamada grasa marrón. Esto está controlado por el sistema de termorregulación normal del cerebro, que mantiene estable la temperatura del cuerpo. Sin embargo, en los animales que hibernan, como los osos o las ardillas terrestres del Ártico, este sistema se altera durante el invierno para que puedan bajar su temperatura corporal y sobrevivir el frío por largos periodos. Durante el proceso de hibernación, o letargo, las respuestas habituales del cuerpo a la exposición al frío se invierten, de modo que la exposición al frío provoca la reducción de la generación de calor y la temperatura corporal desciende.
En su estudio, publicado hoy en la revista Current Biology, Tupone y sus colegas descubrieron cómo el cerebro controla este cambio en la regulación de la temperatura. A este proceso lo llaman "inversión termorreguladora" (sigla en inglés, TI).
Los investigadores descubrieron que al bloquear una determinada área del cerebro, llamada área periventricular anteromedial (sigla en inglés, VMPeA), podrían desencadenar este estado TI en ratas, animales que, al igual que los humanos, no hibernan de forma natural. Durante la TI, la exposición a ambientes fríos impide que el cuerpo produzca calor, un proceso conocido como termogénesis, mientras que la exposición al calor aumenta la producción de calor.
Su investigación revela que el VMPeA actúa como un "interruptor de letargo": cuando está activo, el cuerpo reacciona normalmente a los cambios de temperatura. Sin embargo, cuando la actividad en esta parte del cerebro se reduce, el cuerpo cambia a TI, disminuyendo la producción de calor, incluso en el frío. Este descubrimiento podría conducir a una hipotermia controlada en humanos.
"Si tuviéramos un mecanismo que nos permitiera transformar a los humanos en animales hibernando, podríamos lograr y controlar la hipotermia terapéutica mucho mejor", afirma Tupone.
Al inducir el estado TI en ratas, estos investigadores demostraron que es posible crear una hipotermia controlada en animales que no hibernan. Esto podría ser útil en medicina humana, como durante cirugías, para tratar trastornos metabólicos o para manejar lesiones cerebrales. Bajar la temperatura corporal en estas situaciones puede reducir el daño tisular y mejorar la recuperación. El objetivo es inducir un estado de baja temperatura y bajo metabolismo (hipotermia terapéutica) para dar a los pacientes una mejor oportunidad de sobrevivir la isquemia tisular, durante cirugías largas o incluso en misiones espaciales largas.
Además de Tupone, los coautores incluyen: Shaun Morrison, Ph.D., y el Dr. Pierfrancesco Chiavetta of OHSU; Georgina Cano, Ph.D., y Shelby Hernan, Ph.D., de la University of Pittsburgh.
Esta investigación fue apoyada por el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares de los Institutos Nacionales de Salud, bajo las subvenciones número R01NS099234 y R01NS091066 y la Oficina del Director bajo la subvención número P40OD010996. El contenido es exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente representa la visión oficial de los Institutos Nacionales de Salud.
Todas las investigaciones que involucren animales en OHSU deben ser revisadas y aprobadas por el Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) de la universidad. La prioridad del IACUC es garantizar la salud y la seguridad de los animales que participan en la investigación. El IACUC también revisa los procedimientos para garantizar la salud y seguridad de las personas que trabajan con los animales. El IACUC lleva a cabo una revisión rigurosa de todas las propuestas de investigación con animales para garantizar que demuestren valor científico y se justifique el uso de animales vivos.