Las ratas topo usan una ruta metabólica empleada por las plantas cuando los niveles de oxígeno caen peligrosamente.
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Las ratas topo son, sin lugar a dudas, uno de los mamíferos más singulares de la Tierra.
Estos animales un tanto feos que viven en zonas desérticas del este de África forman colonias subterráneas de unos 300 individuos que funcionan de un modo similar a la de los insectos sociales y no sienten ciertos tipos de dolor. También representan un caso excepcional por la escasa incidencia del cáncer entre los individuos de sus poblaciones.
Ahora son otra vez noticia debido al sistema que usan para sobrevivir a la falta de oxígeno, pues pueden metabolizar fructosa siguiendo la misma ruta que usan las plantas.
Aunque cetáceos y otros animales marinos pueden estar sin respirar una hora, en realidad, siguen consumiendo el oxígeno del aire que han acumulado en sus tejidos.
Todos los metazoos conocidos necesitan oxígeno para respirar a excepción algún caso raro [1]. Pero no la única ruta metabólica que usan. A veces, como cuando se realiza un ejercicio intenso, se pueden usar “rutas metabólicas fermentativas” en las que no interviene el oxígeno. La ruta fermentativa no que necesita oxígeno fue una de las primeras formas de obtener energía y respirar en una Tierra primitiva que carecía de ese gas.
Lo malo es que las neuronas de nuestro cerebro demandan mucho oxígeno y encima son muy delicadas, mueren fácilmente cuando carecen de este gas. Por esta razón no se sigue intentando reanimar a alguien que haya sufrido una parada cardiaca más allá de cierto tiempo. En caso de reanimación lo más probable es que tuviera el cerebro dañado y una vida meramente vegetativa. Pero estudiar este tipo de cosas puede ayudar precisamente a tratar a este tipo de pacientes.
Esta es la razón por la que Thomas Park (University of Illinois) y sus colaboradores internacionales han estado estudiando las ratas topo (Heterocephalus glaber).
Las ratas topo tienen un sistema de respaldo ante la falta de oxígeno. Las células de sus cerebros empiezan a metabolizar fructosa de forma anaerobia a través de una ruta metabólica que, hasta ahora, se creía casi exclusiva de las plantas.
Los investigadores empezaron sospechar lo que sucedía cuando, al someter a este tipo de animales a condiciones con bajos niveles de oxígeno, vieron que en su sangre había grandes cantidades de fructosa. Más tarde comprobaron que esta fructosa era destinada a su consumo en las neuronas cerebrales y que era bombeada a las células por un sistema molecular que en otros animales sólo se encuentra en los intestinos.
Básicamente la evolución copió este mecanismo molecular para que las ratas topo pudieran sobrevivir a las condiciones pobres en oxígeno en la que, ocasionalmente, están sometidas bajo tierra.
En una de las pruebas las ratas topo sobrevivían a una concentración de 5% de oxígeno (menos de un cuarto de lo normal), cuando esas condiciones matan a un ratón en menos de 15 minutos. Estas condiciones matarían también a un humano en unos pocos minutos, pero permiten a las ratas topo sobrevivir 5 horas como mínimo, que es cuando se paró el experimento.
En el siguiente experimento se puso a las ratas topo en un ambiente de nitrógeno puro sin oxígeno, condiciones que matan a un ratón en un minuto. En esas condiciones y en ese tiempo, una persona pierde la consciencia y al cabo de 10 minutos muere. Las ratas topo sobrevivieron como mínimo 18 minutos a esas condiciones.
Estos animales entran en un estado de animación suspendida en el que reducen sus movimientos y reducen el ritmo de pulsaciones y el de respiración. Con ello intentan conservar energía. Al cabo de unos minutos dejan de respirar, pero su corazón sigue latiendo. Entonces empiezan a consumir fructosa, principalmente en su cerebro y corazón, hasta que el oxígeno vuelve a niveles normales y vuelven de forma espontánea a su actividad normal sin daños aparentes. Es el único caso de mamífero que entra en animación suspendida para sobrevivir a condiciones anóxicas.
No es la única adaptación a la hipoxia. Para evitar el edema pulmonar, algo que también aqueja a los himalayistas humanos, las ratas topos tienen sistemas de protección. Además, estos animales mantienen su temperatura corporal a los mismos 30 grados a los que se encuentran sus túneles para evitar gastar energía o consumir mucho oxígeno.
Los investigadores creen que estas características serían adaptaciones evolutivas a las condiciones pobre en oxígeno en las que viven, pues, a diferencia de otros mamíferos que viven en túneles bajo tierra, las ratas topo viven hacinadas en colonias que cuentan con cientos de individuos, lo que hace que algunos individuos estén en túneles mal ventilados en donde el oxígeno sea escaso. Además, los túneles en los que viven son muy estrechos y pueden quedar bloqueados completamente por la lluvia intensa.
Una ruta metabólica que usamos los mamíferos es el consumo de glucosa sin oxígeno, pero esta ruta fermentativa anaeróbica produce ácido láctico que puede matar las células, por lo que el proceso está retroalimentado negativamente para que se detenga y no se produzcan muchos daños. Pero si en lugar de glucosa se usa fructosa entonces se puede retrasar el problema, produciéndose lactato en su lugar, que tendría un efecto negativo similar, pero las ratas topo deben de haber encontrado una solución para ello.
En la sangre de estos animales se encontró tanto GLUT5 (una molécula que transporta fructosa al interior celular) como la enzima que convierte fructosa en otra forma antes de que entre en la glicólisis o glucólisis.
Los investigadores especulan que, como la fructosa entra en glicólisis más tarde, la producción energía puede darse sin necesidad de oxígeno y se bloquea el primer paso de la glucólisis.
En teoría, los humanos podríamos hacer lo mismo, pues nuestras células tienen la capacidad de hacer las bombas moleculares necesarias para tomar la fructosa y las enzimas para usar esta fructosa, pero si hay es en muy pequeña cantidad. Los investigadores implicados quieren estudiar este asunto en buceadores en apnea por si han conseguido desarrollar más de este mecanismo o si está presente en otros animales.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5477 [2]
Fuentes y referencias:
Artículo original. [3]
Hay metazoos que viven sin oxígeno. [1]
Foto: Thomas Park/UIC.