Las posibilidades de animación suspendida
( Creces, Junio 2005 )
Parece posible que el organismo humano podría mantenerse en un estado reversible de "animación suspendida" y posteriormente recuperarse. Ello seria de gran utilidad en diferentes situaciones médicas.
Bien sabemos que no es posible suspender el aporte de oxígeno al organismo por más de unos pocos minutos, ya que en su ausencia la actividad de nuestras células se dañan gravemente y en forma irreversible, lo que llega a afectar la función de los órganos vitales. Sin embargo, en la naturaleza existen numerosas especies animales que pueden detener su metabolismo, incluso por años, para posteriormente volver a reanimarlo. Los científicos definen estas situaciones con distintos nombres, como quiescencia, sopor o hibernación, que se refieren a diferentes grados de animación suspendida.
En estas condiciones los organismos presentan una extraordinaria resistencia a diferentes situaciones de stress ambiental, como temperaturas extremas, deprivación de oxígeno e incluso graves injurias físicas. Si el organismo humano pudiese someterse a una animación suspendida, las implicaciones médicas serían de enorme importancia. Así por ejemplo, ello sería muy útil en el transplante de órganos como el corazón y los pulmones, que estando fuera del organismo sólo pueden sobrevivir algunas horas. O el páncreas y los riñones, que sobreviven un día. En animación suspendida estos mismos órganos podrían preservarse por días o semanas, siendo de gran beneficio para los que necesitan estos transplantes. Los equipos médicos de emergencia, también se beneficiarían al poder prolongar el tiempo crítico de enfermos víctimas de traumas. Especialmente útil sería esta tecnología, en la angustia del tiempo que transcurre después de ataques cardíacos o cerebrales. En el cerebro, la deprivación de oxígeno desencadena una serie de eventos sucesivos que incrementan el número de neuronas vecinas que se van dañando.
Pero ahora, en base a recientes resultados de diversas investigaciones, parece concebible pensar que el organismo humano podría también someterse a la animación suspendida y recuperarse posteriormente sin secuelas. Entre estos avances cabe destacar lo logrado en ratas, animales que como el hombre, no hibernan naturalmente, logran alcanzar la situación de animación suspendida durante seis horas, sólo exponiéndolas al compuesto, sulfuro de hidrógeno (H2S).
Es así como Mark Roth del Fred Hutchinson Cancer Research Center en Seattle colocó ratas en un ambiente sellado que contenía 80 partes por millón de H2S y observó que en los primeros cinco minutos el C02 que ellas producían, caía tres veces, lo que demostraba una disminución de su metabolismo. Al mismo tiempo su temperatura comenzaba a disminuir. Los animales detuvieron todos los movimientos y parecían haber perdido la conciencia. Después de varias horas en este ambiente, continuaban disminuyendo el metabolismo (medido por la disminución de la producción de CO2), como también disminuía su ritmo respiratorio de 120 por minuto a 10 por minuto, mientras que la temperatura del cuerpo bajaba a 15 grados. En efecto, las ratas en presencia de H2S se transformaron, de animales de sangre caliente en animales de sangre fría, y esto es lo que exactamente sucede en la hibernación. Después de cambiar el H2S del recipiente, las ratas volvieron a su estado normal (Science, vol 308, pág. 518, 2005). "Lo que aquí estamos observando es el comienzo de una posibilidad de crear un estado de hibernación en especies animales que no hibernan", señaló Roth, descubridor de este efecto (New Scientist, Abril 20, 2005).
Es que el H2S inhibe la producción de Adenosin Trifosfato (ATP), la molécula que transporta la energía que necesita la célula para funcionar. La producción de ATP requiere de oxígeno, y esta es la razón del por qué las células tienen esa tremenda voracidad por este gas. Si la demanda de oxígeno se corta, inmediatamente la célula entra a un estado de animación suspendida.
Si estas drogas diseñadas para bajar el metabolismo, pueden algún día llegar a utilizarse como hoy se usa la anestesia para producir la inconciencia, ello sería de gran utilidad. El ideal es que su uso llegue a ser tan fácil, que incluso la puedan aplicar los paramédicos en los sitios de accidentes.
El sulfuro de hidrógeno
Aun cuando el sulfuro de hidrógeno (H2S) es considerado un veneno, también nuestro organismo lo produce. La exposición accidental a este gas es el que mata a los trabajadores cuando trabajan en alcantarillas o fosas sépticas. Sin embargo hay que reconocer que el H2S tiene un rol en la regulación de la producción de energía celular en los organismos que respiran oxígeno, y no se puede olvidar que este gas jugó una función muy importante cuando nuestro planeta era joven en el tiempo en que el oxígeno era aún muy escaso. En ese entonces, reemplazó al oxígeno en el metabolismo celular (ver recuadro).
Antes de pensar en ensayar el H2S en humanos, habría que responder la gran pregunta: ¿podrían someterse sin riesgo a condiciones de animación suspendida y posteriormente recuperarse sin dejar lesiones? Hay antecedentes que permiten suponer que es capaz de estar en condiciones de hibernación y soportar varias horas sin oxígeno. En una ocasión, hace algunos años, una esquiadora noruega fue rescatada después que sufrió un accidente y estuvo bajo el hielo por más de una hora. Cuando el equipo de emergencia la encontró, estaba clínicamente muerta. Sin embargo, después de nueve horas de esfuerzos por resucitarla, logró recuperarse en forma increíble.
También diferentes publicaciones han relatado otros 32 casos de hipotermia severa, en que sujetos ya carentes de signos vitales, se han recuperado sin secuelas posteriores (Scientific American, Junio del 2005, pág. 25). Es decir, respondiendo a la pregunta que nos hacíamos, los antecedentes señalan que el organismo humano puede teóricamente hibernar y posteriormente recuperarse. Si esta posibilidad existe, bien pudiera ser que las substancias como el H2S tuvieran el mismo efecto que se ha visto en las ratas.
Balance vital
La primitiva vida unicelular evolucionó en la Tierra hace unos cuatro mil millones de años, en una atmósfera que prácticamente carecía de oxígeno, pero que sin embargo tenía una gran cantidad de moléculas de azufre, como el sulfuro de azufre (H2S). Esos microorganismos primordiales debieron generar su propia energía usando el H2S en la misma forma que las modernas moléculas usan hoy el oxígeno. En realidad muchos componentes esenciales de la fosforilación oxidativa parecen haber evolucionado de este primitivo mecanismo de respiración sulfuroso. Así por ejemplo la citocromo C oxidasa, componente básico del mecanismo de la fosforilación oxidativa, se parece mucho a los componentes análogos de la respiración sulfurosa y puede unirse al sulfuro de hidrógeno.
El metabolismo del oxígeno y el metabolismo del azufre comparten más que una simple relación ancestral. Aún hoy el H2S es producido en nuestro organismo, lo que puede parecer incongruente dado que la unión del H2S con el citocromo C oxidasa, inhibe al oxígeno la posibilidad de hacer lo mismo. Es posible que cuando antiguos organismos comenzaron a hacer la transición al oxígeno para la respiración, el sulfuro de hidrógeno, haya tomado otro rol, como un antagonismo esencial del oxígeno.
Las dos moléculas son altamente reactivas y la entrega y captación de electrones es fundamental para la vida: algunos átomos entregan sus electrones en un proceso conocido como "oxidación", mientras otros toman electrones en un proceso de "reducción" de otras moléculas que lo suministran. Esta óxido-reducción o proceso "redox", está presente en todos los sistemas de producción de energía y muchos organismos siempre están buscando el ambiente donde el potencial redox se magnifica.
Así por ejemplo, en los océanos calmados, donde los gases se mezclan primariamente por difusión, el oxígeno producido por organismos fotosintéticos, cerca de la superficie, penetran hacia abajo durante el día y reaparecen en la noche, mientras el H2S constantemente difunde desde abajo como un producto final del metabolismo de organismos que viven en el fondo marino (surgencias submarinas). La batalla constante entre los dos gases crea un vértice químico inestable, donde los electrones se intercambian a un sorprendente ritmo. Esta gradiente es exactamente la localización que seleccionan organismos huéspedes para sobrevivir, como lo hace la bacteria filamentosa llamada “Beggiatoa alba”, y también muchos otros eucarióticos celulares. La densidad de estas criaturas puede ser tan grande que llegan a formar enormes masas que suben y bajan a las profundidades del océano con las variaciones diarias del ciclo oxígeno/H2S.
Talvez nuestro organismo y otros que respiran oxígeno, son como las masas microbianas que buscan el equilibrio redox. Nosotros no vivimos cerca de una fuente de H2S, pero a falta de ello, fabricamos nuestro propio H2S, permitiendo a nuestras células permanecer en condiciones químicas óptimas en un inestable ambiente del cual hemos evolucionado. Yo especulo que la habilidad del H2S de unirse al citocromo C oxidasa, debe haber tenido por objeto formar parte de un programa celular intrínseco, capaz naturalmente de disminuir o detener la fosforización oxidativa en la presencia de oxígeno. Este mecanismo protector, era útil y tenía sentido cuando en aquellos tiempos las células estaban constantemente en riesgo de necesitar producir y utilizar energía en condiciones de anoxia, o en la situación opuesta, cuando una sobre dosis de oxígeno podría causar degeneración celular y con ello prácticamente “freir” las células. Si el H2S era un gatillante natural para proteger el paro biológico, nuestro éxito en emplearlo para producir estados de hibernación a pedido, tendría una clara explicación.
Mark B. Todd |
|
Animación suspendida para astronautas
Poder poner a los astronautas en situación de animación suspendida, sin duda que sería de enorme utilidad. Así podrían viajar a Marte, reduciendo substantivamente la demanda de oxígeno y de alimentos, aparte que sería muy favorable para su salud mental.
Por ello NASA y la Agencia Europea del Espacio, están trabajando activamente en la posibilidad de inducir el estado de hibernación, en la misma forma que lo hacen los animales que hibernan. Una sustancia que pareciera promisoria, es la proteína llamada DADLE, que en el laboratorio logra disminuir el metabolismo celular.
"El hallazgo del sulfuro de hidrógeno que aparentemente disminuye el metabolismo en animales no hibernantes, potencia la idea que los mamíferos en el pasado han tenido un ancestro común que hibernaba", dice Mar Aire del Advanced Concepts Team en Noordwijk en Holanda. Es muy posible que aun tengamos vestigios de esta capacidad. Desde luego algunos genes que están activos en los animales que hibernan, también se encuentran en las personas, y probablemente será cuestión de activarlos. |
|