En un descubrimiento sorprendente, los investigadores del Hospital General de Massachusetts MGH identificaron un mecanismo que protege al cerebro de los efectos de la hipoxia, una privación de oxígeno potencialmente letal. Este hallazgo fortuito, que informan en Comunicaciones de la naturaleza , podría ayudar en el desarrollo de terapias para accidentes cerebrovasculares, así como lesiones cerebrales que pueden resultar de un paro cardíaco, entre otras afecciones.
Sin embargo, este estudio comenzó con un objetivo muy diferente, explica el autor principal Fumito Ichinose, MD, PhD, médico tratante en el Departamento de Anestesia, Cuidados Intensivos y Medicina del Dolor en MGH, e investigador principal en el Centro de Anestesia para Cuidados IntensivosInvestigación. Un área de enfoque para Ichinose y su equipo es el desarrollo de técnicas para inducir la animación suspendida, es decir, poner las funciones vitales de un humano en espera temporal, con la capacidad de "volver a despertarlas" más tarde. Este estado del ser sería similar a lo quelos osos y otros animales experimentan durante la hibernación. Ichinose cree que la capacidad de inducir de forma segura la animación suspendida podría tener valiosas aplicaciones médicas, como pausar los procesos de vida de un paciente con una enfermedad incurable hasta que se encuentre una terapia eficaz. También podría permitir que los humanosviajar largas distancias en el espacio que se ha representado con frecuencia en la ciencia ficción.
Un estudio de 2005 descubrió que la inhalación de un gas llamado sulfuro de hidrógeno hacía que los ratones entraran en un estado de animación suspendida. El sulfuro de hidrógeno, que tiene olor a huevos podridos, a veces se llama "gas de alcantarillado". La privación de oxígeno en el cerebro de un mamífero conduce aaumento de la producción de sulfuro de hidrógeno. A medida que este gas se acumula en el tejido, el sulfuro de hidrógeno puede detener el metabolismo energético en las neuronas y provocar su muerte. La privación de oxígeno es una característica del accidente cerebrovascular isquémico, el tipo más común de accidente cerebrovascular y otras lesiones cerebrales..
en el Comunicaciones de la naturaleza estudio, Ichinose y su equipo inicialmente se propusieron aprender qué sucede cuando los ratones se exponen al sulfuro de hidrógeno repetidamente, durante un período prolongado. Al principio, los ratones entraron en un estado similar a una animación suspendida: sus temperaturas corporales bajaron yestaban inmóviles. "Pero, para nuestra sorpresa, los ratones rápidamente se volvieron tolerantes a los efectos de la inhalación de sulfuro de hidrógeno", dice Ichinose. "Al quinto día, actuaron normalmente y ya no se vieron afectados por el sulfuro de hidrógeno".
Curiosamente, los ratones que se volvieron tolerantes al sulfuro de hidrógeno también pudieron tolerar la hipoxia severa. ¿Qué protegió a estos ratones de la hipoxia? El grupo de Ichinose sospechaba que las enzimas en el cerebro que metabolizan el sulfuro podrían ser las responsables. Descubrieron que los niveles de una enzima,llamado sulfuro: quinona oxidorreductasa SQOR, se elevó en el cerebro de los ratones cuando respiraron sulfuro de hidrógeno varios días seguidos. Ellos plantearon la hipótesis de que SQOR juega un papel en la resistencia a la hipoxia.
Hubo una fuerte evidencia de esta hipótesis en la naturaleza. Por ejemplo, se sabe que las hembras de mamíferos son más resistentes que los machos a los efectos de la hipoxia, y las primeras tienen niveles más altos de SQOR. Cuando los niveles de SQOR se reducen artificialmente en las hembras,se vuelven más vulnerables a la hipoxia el estrógeno puede ser responsable del aumento observado en SQOR, ya que la protección de los efectos adversos de la hipoxia se pierde cuando se extirpan los ovarios productores de estrógeno de una hembra de mamífero.Las ardillas de tierra de trece líneas son muy tolerantes a la hipoxia, lo que les permite sobrevivir a medida que el metabolismo de sus cuerpos se ralentiza durante el invierno. El cerebro de una ardilla de tierra típica tiene 100 veces más SQOR que el de una rata de tamaño similar. Sin embargo, cuandoIchinose y sus colegas "apagaron" la expresión de SQOR en los cerebros de las ardillas, su protección contra los efectos de la hipoxia desapareció.
Mientras tanto, cuando Ichinose y sus colegas aumentaron artificialmente los niveles de SQOR en el cerebro de los ratones, "desarrollaron una sólida defensa contra la hipoxia", explica Ichinose. Su equipo aumentó el nivel de SQOR mediante la terapia génica, un enfoque que es técnicamente complejo y noPor otro lado, Ichinose y sus colegas demostraron que "eliminar" el sulfuro, mediante el uso de un fármaco experimental llamado SS-20, reducía los niveles del gas, evitando así los cerebros de los ratones cuando estaban privados de oxígeno.
Los cerebros humanos tienen niveles muy bajos de SQOR, lo que significa que incluso una acumulación modesta de sulfuro de hidrógeno puede ser dañina, dice Ichinose. "Esperamos que algún día tengamos medicamentos que puedan funcionar como SQOR en el cuerpo", dice.señalando que su laboratorio está estudiando SS-20 y varios otros candidatos. Dichos medicamentos podrían usarse para tratar accidentes cerebrovasculares isquémicos, así como para pacientes que han sufrido un paro cardíaco, que puede provocar hipoxia. El laboratorio de Ichinose también está investigando cómo el sulfuro de hidrógeno afecta a otrospartes del cuerpo. Por ejemplo, se sabe que el sulfuro de hidrógeno se acumula en otras afecciones, como ciertos tipos de síndrome de Leigh, un trastorno neurológico raro pero grave que generalmente conduce a una muerte prematura. "Para algunos pacientes", dice Ichinose, "el tratamientocon un eliminador de sulfuro podría salvar vidas ".
El autor principal del estudio es Eizo Marutani, MD, investigador del Departamento de Anestesia, Cuidados Críticos y Medicina del Dolor del MGH e instructor de la Facultad de Medicina de Harvard HMS. Ichinose es también profesor de Anestesia William Thomas Green Morton en HMS.
Este estudio fue financiado por subvenciones del Ministerio de Educación, Ciencias, Deportes y Tecnología de Japón; la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón; la Agencia de Investigación y Desarrollo Médico de Japón; el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares; National Heart,Instituto de Pulmón y Sangre; el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales; y la Fundación Nacional de Ciencias.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Hospital General de Massachusetts . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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