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Cómo sobrevive el ratopín varios minutos sin oxígeno

Además de tener sangre fría, vivir más décadas que otros roedores, ser resistentes a desarrollar cáncer espontáneamente y ser insensibles a ciertos tipos de dolor, un nuevo estudio, publicado esta semana en Science, demuestra que ante la falta total de oxígeno estos roedores sobreviven varios minutos siguiendo el mismo mecanismo que las plantas: metabolizando la fructosa.
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Fecha de publicació: 21/04/2017, 11:47 h | (69) veces leída
Los ratopines rasurados o ratas topo desnudas (Heterocephalus glaber) son pequeños roedores subterráneos de África, acostumbrados a vivir en entornos con poca concentración de oxígeno y altos niveles de dióxido de carbono. Aunque llaman la atención por la ausencia de pelo y su inquietante aspecto, a los científicos les intrigan otra serie de rasgos y los emplean como modelos de estudio.
Además de tener sangre fría, vivir más décadas que otros roedores, ser resistentes a desarrollar cáncer espontáneamente y ser insensibles a ciertos tipos de dolor, un nuevo estudio, publicado esta semana en Science, demuestra que ante la falta total de oxígeno estos roedores sobreviven varios minutos siguiendo el mismo mecanismo que las plantas: metabolizando la fructosa.
El equipo internacional de investigadores, liderado por la Universidad de Illinois en Chicago (EE UU), revela que para subsistir varios minutos sin aire, el metabolismo de los ratopines cambia de un sistema basado en la glucosa, que depende del oxígeno, a uno que emplea la fructosa –una forma de azúcar que se encuentra en los vegetales, las frutas y la miel–.
“Nuestro trabajo es la primera evidencia de que un mamífero cambia a la fructosa como combustible”, señala Gary Lewin, coautor del trabajo e investigador en el Max Delbrück Center for Molecular Medicine de la Asociación Helmholtz en Alemania. En los seres humanos, los ratones de laboratorio y todos los otros mamíferos conocidos –que necesitan al menos un 10% de oxígeno en la atmósfera para sobrevivir–, cuando las células cerebrales carecen de oxígeno, se quedan sin energía y comienzan a morir.
Pero en el caso de los ratopines rasurados sus células cerebrales queman la fructosa, que produce energía de manera anaeróbica (con escaso consumo de oxígeno o sin él) a través de un proceso metabólico que hasta ahora parece que solo era utilizado por las plantas.
Para llegar a estas conclusiones, los expertos expusieron a los roedores a bajas condiciones de oxígeno en el laboratorio. En la investigación hallaron que liberaban grandes cantidades de fructosa en el torrente sanguíneo –transportada a las células cerebrales mediante bombas moleculares de fructosa– que en todos los demás mamíferos solo se encuentran en las células del intestino.
"Este roedor simplemente ha reorganizado parte de su metabolismo para hacerse tolerante a las bajas condiciones de oxígeno”, dice Thomas Park, profesor de Ciencias Biológicas en la Universidad de Illinois en Chicago, quien ha estudiado esta curiosa especie durante 18 años.
Sobreviven en un estado de animación suspendida
En los experimentos en los que también se utilizaron ratones comunes, los ratopines perdieron el conocimiento cuando se quedaron sin oxígeno, y su ritmo cardíaco cayó de 200 a aproximadamente 50 latidos por minuto. De esta manera pudieron proteger órganos como el corazón y el cerebro, que funcionaron con fructosa. Una vez recuperaron el aire, después de 18 minutos sin oxígeno, los animales regresaron a sus colonias sin signos de déficit neurológico ni de comportamiento.
Para Park, estos roedores son capaces incluso de sobrevivir cinco horas a niveles de oxígeno lo suficientemente bajos como para matar a un ser humano en cuestión de minutos. Lo consiguen entrando en un estado de animación suspendida (ralentización de los procesos vitales), reduciendo su movimiento, así como su pulso y ritmo respiratorio para conservar energía. Y comienzan a usar fructosa hasta que el oxígeno esté disponible de nuevo.
Los resultados del estudio podrían permitir el diseño de estrategias para prevenir el daño tisular asociado a enfermedades cardíacas y accidentes cerebrovasculares. “Los pacientes que sobreviven a un infarto o un accidente cerebrovascular sufren daños irreparables después de unos pocos minutos de privación de oxígeno”, subraya Lewin. Como el ratón y el ratopín comparten el 94% de sus genes, son teóricamente necesarios “muy pocos cambios para adoptar este metabolismo inusual”, concluye.

Los ratopines rasurados o ratas topo desnudas (Heterocephalus glaber) son pequeños roedores subterráneos de África, acostumbrados a vivir en entornos con poca concentración de oxígeno y altos niveles de dióxido de carbono. Aunque llaman la atención por la ausencia de pelo y su inquietante aspecto, a los científicos les intrigan otra serie de rasgos y los emplean como modelos de estudio.

Además de tener sangre fría, vivir más décadas que otros roedores, ser resistentes a desarrollar cáncer espontáneamente y ser insensibles a ciertos tipos de dolor, un nuevo estudio, publicado esta semana en Science, demuestra que ante la falta total de oxígeno estos roedores sobreviven varios minutos siguiendo el mismo mecanismo que las plantas: metabolizando la fructosa.

El equipo internacional de investigadores, liderado por la Universidad de Illinois en Chicago (EE UU), revela que para subsistir varios minutos sin aire, el metabolismo de los ratopines cambia de un sistema basado en la glucosa, que depende del oxígeno, a uno que emplea la fructosa –una forma de azúcar que se encuentra en los vegetales, las frutas y la miel–.

“Nuestro trabajo es la primera evidencia de que un mamífero cambia a la fructosa como combustible”, señala Gary Lewin, coautor del trabajo e investigador en el Max Delbrück Center for Molecular Medicine de la Asociación Helmholtz en Alemania. En los seres humanos, los ratones de laboratorio y todos los otros mamíferos conocidos –que necesitan al menos un 10% de oxígeno en la atmósfera para sobrevivir–, cuando las células cerebrales carecen de oxígeno, se quedan sin energía y comienzan a morir.

Pero en el caso de los ratopines rasurados sus células cerebrales queman la fructosa, que produce energía de manera anaeróbica (con escaso consumo de oxígeno o sin él) a través de un proceso metabólico que hasta ahora parece que solo era utilizado por las plantas.

Para llegar a estas conclusiones, los expertos expusieron a los roedores a bajas condiciones de oxígeno en el laboratorio. En la investigación hallaron que liberaban grandes cantidades de fructosa en el torrente sanguíneo –transportada a las células cerebrales mediante bombas moleculares de fructosa– que en todos los demás mamíferos solo se encuentran en las células del intestino.

"Este roedor simplemente ha reorganizado parte de su metabolismo para hacerse tolerante a las bajas condiciones de oxígeno”, dice Thomas Park, profesor de Ciencias Biológicas en la Universidad de Illinois en Chicago, quien ha estudiado esta curiosa especie durante 18 años.

Sobreviven en un estado de animación suspendida

En los experimentos en los que también se utilizaron ratones comunes, los ratopines perdieron el conocimiento cuando se quedaron sin oxígeno, y su ritmo cardíaco cayó de 200 a aproximadamente 50 latidos por minuto. De esta manera pudieron proteger órganos como el corazón y el cerebro, que funcionaron con fructosa. Una vez recuperaron el aire, después de 18 minutos sin oxígeno, los animales regresaron a sus colonias sin signos de déficit neurológico ni de comportamiento.

Para Park, estos roedores son capaces incluso de sobrevivir cinco horas a niveles de oxígeno lo suficientemente bajos como para matar a un ser humano en cuestión de minutos. Lo consiguen entrando en un estado de animación suspendida (ralentización de los procesos vitales), reduciendo su movimiento, así como su pulso y ritmo respiratorio para conservar energía. Y comienzan a usar fructosa hasta que el oxígeno esté disponible de nuevo.

Los resultados del estudio podrían permitir el diseño de estrategias para prevenir el daño tisular asociado a enfermedades cardíacas y accidentes cerebrovasculares. “Los pacientes que sobreviven a un infarto o un accidente cerebrovascular sufren daños irreparables después de unos pocos minutos de privación de oxígeno”, subraya Lewin. Como el ratón y el ratopín comparten el 94% de sus genes, son teóricamente necesarios “muy pocos cambios para adoptar este metabolismo inusual”, concluye.





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