Traducido por el equipo de SOTT.net

Científicos han identificado "reguladores" clave que ayudan a controlar el metabolismo de los animales que hibernan y afirman que esos mismos genes podrían tener beneficios sin explotar para los seres humanos.
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© screenshotCadena de ADN
Los mamíferos que hibernan dependen de genes específicos para ajustar su metabolismo cuando entran en ese estado único de bajo consumo energético, y los seres humanos también poseen ese mismo ADN relacionado con la hibernación. Ahora, según los científicos, las primeras investigaciones sugieren que aprovechar este ADN concreto podría ayudar a tratar afecciones médicas en las personas.

La hibernación ofrece "todo un conjunto de superpoderes importantes desde el punto de vista biométrico", explicó 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 a la insulina reversible que les ayuda a ganar peso rápidamente antes de hibernar, pero que comienza a desaparecer a medida que avanza la hibernación. Según Gregg, comprender mejor cómo los animales que hibernan activan este mecanismo podría ser útil para combatir la resistencia a la insulina que caracteriza a la diabetes tipo 2.

Los animales que hibernan también protegen su sistema nervioso del daño que podrían causarles los cambios repentinos en el flujo sanguíneo. "Cuando salen de la hibernación, se produce una reperfusión en su cerebro", explicó Gregg. "A menudo, eso causaría mucho daño, como un derrame cerebral, pero han desarrollado formas de evitar que ese daño se produzca".

Gregg y sus colegas creen que aprovechar los genes relacionados con la hibernación en las personas podría reportar beneficios similares.

Un "centro neurálgico" de genes relacionados con la hibernación

En un par de estudios publicados el jueves (31 de julio) en la revista Science, Gregg y su equipo identificaron las palancas clave que controlan los genes relacionados con la hibernación, mostrando cómo difieren entre los animales que hibernan y los que no. A continuación, en los experimentos de laboratorio, profundizaron en los efectos de eliminar estas palancas en ratones de laboratorio.

Aunque los ratones no hibernan, pueden entrar en letargo, un estado de letargo en el que disminuyen el metabolismo, el movimiento y la temperatura corporal y que suele durar menos de un día, después de ayunar durante al menos seis horas. Esto convirtió a los ratones en un modelo genético adecuado para estudiar estos efectos.

Utilizando la técnica de edición genética CRISPR, los científicos modificaron genéticamente ratones con uno de los cinco elementos en cis no codificantes conservados (CRE) desactivados o "eliminados". Estos CRE actúan como palancas para controlar los genes que, a su vez, codifican las proteínas que llevan a cabo funciones biológicas.

Los CRE seleccionados en el estudio se encuentran cerca de un grupo de genes denominado "locus relacionado con la masa grasa y la obesidad", o locus FTO, que también se encuentra en los seres humanos. Las variantes genéticas encontradas dentro del grupo se han relacionado con un riesgo elevado 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 los CRE, los investigadores pudieron modificar el peso, la tasa metabólica y el comportamiento de búsqueda de alimento de los ratones. Algunas eliminaciones aceleraron o ralentizaron el aumento de peso, otras aumentaron o disminuyeron la tasa metabólica y otras afectaron a la rapidez con la que se recuperaba la temperatura corporal de los ratones tras el letargo, según explicaron los investigadores en un comunicado.

Este hallazgo es "muy prometedor", sobre todo teniendo en cuenta que el locus FTO desempeña un papel bien conocido en la obesidad humana, según explicó Kelly Drew, especialista en biología de la hibernación de la Universidad de Alaska Fairbanks, en un correo electrónico enviado a Live Science.

La eliminación de un CRE, denominado E1, en ratones hembras provocó que ganaran más peso con una dieta rica en grasas que el grupo de control, cuyo ADN estaba intacto. La eliminación de otro CRE, llamado E3, cambió el comportamiento de búsqueda de alimento tanto de los ratones machos como de las hembras, concretamente la forma en que buscaban el alimento escondido en un terreno.

"Esto sugiere que pueden existir diferencias importantes en los procesos de búsqueda de alimento y de decisión entre los animales que hibernan y los que no, y que los elementos que hemos descubierto podrían estar involucrados", afirmó Gregg.

Incógnitas por resolver

Los autores del estudio afirmaron que sus resultados podrían ser relevantes para los seres humanos, ya que los genes subyacentes no difieren mucho entre los mamíferos. "Es la forma en que [los mamíferos] activan y desactivan esos genes en diferentes momentos y luego durante diferentes duraciones y en diferentes combinaciones lo que da forma a las diferentes especies", explicó Gregg.

Sin embargo, "definitivamente no es tan sencillo como introducir los mismos cambios en el ADN humano", afirmó Joanna Kelley, profesora especializada en genómica funcional de la Universidad de California, Santa Cruz, en un correo electrónico enviado a Live Science. "Los seres humanos no son capaces de entrar en letargo inducido por ayuno, por lo que se utilizan ratones en estos estudios", explicó Kelley, que 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 derivados de la eliminación de los CRE. Tal y como está, el estudio actual "sin duda apunta al campo en una nueva dirección" en cuanto a cómo los científicos entienden los controles genéticos que impulsan los cambios en los animales que hibernan a lo largo del año, añadió.

Drew también destacó que el letargo en los ratones se desencadena por el ayuno, mientras que la hibernación verdadera se desencadena por cambios hormonales y estacionales y por los relojes internos. Por lo tanto, aunque es probable que los CRE y los genes identificados en el estudio sean partes fundamentales de un "conjunto de herramientas" metabólicas que responden al ayuno, es posible que no sean un "interruptor maestro" que activa o desactiva la hibernación.

"No obstante, descubrir estos mecanismos fundamentales en un modelo manejable como el ratón es un paso invaluable para futuras investigaciones", afirmó Drew.

Gregg destacó que aún hay mucho por descubrir, como por ejemplo por qué los efectos de algunas deleciones difieren entre ratones hembras y machos, o cómo los cambios en el comportamiento de búsqueda de alimento observados en ratones podrían manifestarse en los seres humanos. El equipo también tiene previsto investigar qué sucedería si se eliminaran más de un CRE relacionado con la hibernación a la vez en ratones.

A largo plazo, Gregg cree que podría ser posible modificar la actividad de los "genes centrales de la hibernación" de los seres humanos con medicamentos. La idea sería que este enfoque podría aportar los beneficios de la actividad de ese gen, como la neuroprotección, sin que los pacientes tuvieran que hibernar realmente, afirmó.