Hibernación para pausar
2007/12/01 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
En la intervención de la arteria aorta, primero se induce una hipotermia profunda al paciente. La hipotermia profunda es similar a la hibernación, disminuyendo la temperatura corporal al hibernar y disminuyendo considerablemente la circulación sanguínea, la respiración y la actividad cerebral. Un efecto similar se puede conseguir con un fuerte enfriamiento corporal: la disminución de la temperatura del paciente reduce las reacciones bioquímicas y la actividad metabólica, por lo que el paciente necesita menos oxígeno que la temperatura normal.
Esto supone una ventaja destacable en operaciones de cirugía cardiaca y operaciones largas y complejas similares. De hecho, en estas operaciones se interrumpe la circulación, poniendo en peligro los órganos que necesitan mucho oxígeno. Por ejemplo, cuando el cuerpo está a la temperatura normal, si al cerebro le llega poco oxígeno, las neuronas mueren.
En la hipotermia, el cerebro necesita mucho menos oxígeno de lo normal y el resto de órganos. Es decir, los órganos están, de alguna manera, protegidos de los daños que les produce la falta de oxígeno. Los cirujanos aprovechan esta protección para operar.
Así, antes de iniciar la operación, los cirujanos enfrían el cuerpo del paciente hasta los 15ºC. Para ello hacen pasar la sangre del paciente por un circuito externo al cuerpo. El circuito es similar a una bomba centrífuga y cumple la función pulmonar al realizar el intercambio gaseoso. Además, permite el intercambio de calor.
Por tanto, en el circuito la sangre se enfría y la temperatura corporal del paciente disminuye con la sangre refrigerada. Después, una vez terminada la operación, utilizan el mismo circuito para calentar la sangre y regenerar la temperatura.
Con el cuerpo a 15ºC se puede mantener el corazón parado durante 30-45 minutos, sin riesgo de molestias en el cerebro. A partir de ahí, sin embargo, el riesgo de efectos adversos aumenta, por lo que los cirujanos no suelen correr peligro.
Sin embargo, los cirujanos tienen un truco para alargar el hueco: haciendo una especie de puente utilizan otra arteria para llevar la sangre al cerebro. Gracias a ello, disponen de un plazo de una hora para operar, sin riesgo de daños neurológicos.
Parar el tiempo
Sin embargo, los científicos desearían ampliar aún más el tiempo que pasa el cuerpo durmiendo, hibernando. De esta forma se aumentaría el tiempo seguro de operación. Además, un paciente que espera ser operado a muerte o muerte no tendría tanta prisa que esperar al momento oportuno. Y, yendo más lejos, los astronautas podrían viajar a distancias muy largas, sin sufrir daños en el organismo.
¿Pero es posible conseguirlo? En pocos casos, parece que sí, hibernar a las personas no es un sueño. En estos casos, los médicos creen que las personas hibernaron, no tienen otra explicación.
El año pasado, por ejemplo, en Japón, un hombre llamado Mutsutaka Uchikoshi se fue al monte con unos amigos y se perdió. Lo encontraron veinticuatro días después. Apenas tenía pulso y su cuerpo estaba a 22ºC, pero estaba vivo. Fue trasladado al hospital y allí se confirmaron que su organismo no sufrió daños significativos. Según los médicos, en aquellos días parecía que el metabolismo se había paralizado como si hubiera estado hibernando, lo que le permitió sobrevivir.
Lo sucedido en Uchikoshi es sorprendente, pero al haber más casos similares, los científicos creen que es posible hibernar a los pacientes.
Mecanismos de hibernardo
Para conseguir hibernar a las personas, los investigadores tratan por diferentes vías. Una de las vías está relacionada con el centro de termorregulación. Sólo los animales de sangre caliente tienen un centro de termorregulación situado en el hipotálamo cerebral, que es el encargado de mantener estable la temperatura corporal.
Los animales que hibernan experimentan cambios en el centro de termorregulación, así como personas y otros animales, pero sólo cuando tienen fiebre. En la regulación intervienen diversos neurotransmisores (catecolaminas, serotonina, dopamina, GABA, glutamato, acetilcolina), pero los científicos aún no saben cómo actúan. Por lo tanto, por el momento parece muy difícil hibernar por influencia en el centro de termorregulación.
Para otros investigadores, la clave está en el descenso de la temperatura ambiente. Para muchos animales hibernadores, el descenso de la temperatura ambiente es una señal para entrar en hibernación. Su temperatura corporal disminuye con la del entorno y el metabolismo disminuye con el enfriamiento corporal. Sin embargo, ambos fenómenos no van paralelos: antes de que el cuerpo se enfríe mucho, el metabolismo disminuye considerablemente.
Si cualquier persona se coloca en un entorno muy frío, sin embargo, no empieza a hibernar, se mete en la hipotermia. En las primeras fases de la hipotermia, el cuerpo pone en marcha diversos mecanismos de protección, como los escalofríos. Sin embargo, cuando la temperatura corporal desciende hasta los 30-32ºC, los escalofríos se detienen, mientras que a los 28ºC el corazón procede a la fibrilación y a la interrupción de la respiración hacia los 23ºC. Por tanto, la reducción de la temperatura tampoco es la vía adecuada para conseguir el estado de hibernación.
Por otra parte, los animales hibernadores, para protegerse de los daños que puedan derivarse de la disminución de la temperatura corporal, tienen una regulación metabólica y fisiológica específica. Una de las claves de esta regulación es que al hibernar el cuerpo utiliza lípidos para obtener energía en lugar de carbohidratos. Parece que esto está relacionado con la hormona de la leptina, ya que los ácidos grasos se mueven en función de ella. Los científicos han tratado de hibernar a otras especies basándose en ello, pero no han obtenido buenos resultados.
En busca de la llave de hibernación, los investigadores también han mirado los genes. En concreto, se han investigado genes que se expresan en la época de hibernación en animales hibernadores. Como estos genes también están presentes en el genoma humano, han estudiado la hipótesis de que sería posible hibernar con ellos.
Sin embargo, todavía tienen mucho que investigar. De hecho, al comenzar a hibernar se desencadenan una serie de mecanismos consecutivos en diferentes sistemas: circulación sanguínea, aparato respiratorio, cerebro... Habría que tener en cuenta todos los sistemas que afectan a la homeostasia, conocer los genes implicados y su expresión. Por el momento demasiado complejo.
Hibernación de ratones y cerdos
A pesar de que no han encontrado el mecanismo de hibernación a las personas, han obtenido buenos resultados en numerosos experimentos con animales de laboratorio. Por ejemplo, hace dos años publicaron en la revista Science que los ratones fueron hibernados durante más de seis horas.
El experimento se llevó a cabo en el Centro de Investigación del Cáncer de Estados Unidos, Fred Hutchinson. Los ratones se colocaron en una habitación con sulfuro de hidrógeno en el aire (80 ppm de sulfuro de hidrógeno). De hecho, el sulfuro de hidrógeno también se produce en organismos animales y humanos, y los investigadores creen que participa en la regulación de la temperatura corporal y del metabolismo.
Tras unos minutos respirando aire con sulfuro de hidrógeno, los ratones dejaron de moverse y parecía haber perdido el conocimiento. En lugar de respirar 120 veces por minuto, sólo tomaban 10 veces por minuto y, al bajar la temperatura ambiente a 13 ºC, la temperatura corporal disminuyó de 37 a 11 ºC.
En esta situación permanecieron seis horas y después fueron recuperadas. Para ello bastó con introducir aire libre de sulfuro de hidrógeno en la cámara. Y demostraron que los ratones no habían sufrido ningún efecto negativo.
Antes de realizar el experimento con el ratón, también lograron hibernar a otros animales, como gusanos y peces cebra. En todos ellos se emplearon gases como el sulfuro de hidrógeno y el monóxido de carbono. Estos gases son similares al oxígeno a nivel molecular y se unen a los mismos receptores. Esto dificulta el uso del oxígeno. Pero parece que esto hace que el metabolismo se ralentice, lo que lleva al cuerpo a una situación similar a la hibernación. El siguiente paso es probar la técnica en mamíferos más grandes.
El año pasado se dio un paso más en el Hospital General de Massachusetts. El experimento se llevó a cabo con cerdos y, en lugar de utilizar gases, se utilizó un líquido, una solución salina fría. Con esta solución se sustituyó la sangre de los cerdos.
La temperatura corporal de los animales disminuyó a 10ºC, no tenían pulso y el cerebro tampoco tenía actividad eléctrica. Tras tres horas de permanencia en esta situación, se les obsequió con la sangre. Inmediatamente se puso en marcha el corazón y todos los órganos se recuperaron. Según los investigadores del Hospital General de Massachusetts, no hay grandes obstáculos para utilizar esta técnica en las personas.
De un modo u otro, por el momento, hibernar a las personas es un sueño. ¿Hasta cuándo? No sabemos, pero al menos los investigadores no duermen y es posible que en breve se desvele el secreto.
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