sábado, febrero 4, 2023

El mamífero que no envejece y puede ser clave para el tratamiento del cáncer

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No es ningún secreto que las ratas topo desnudas, unos roedores arrugados, casi lampiños y con prominentes dientes que le salen de la boca, no son los animales más atractivos de la Tierra.

Pero lo que carecen de belleza estas criaturas, lo compensan con una mezcla de características extraordinarias que intrigan a zoólogos e investigadores médicos de todo el mundo.

A pesar de su pequeño tamaño –miden entre 7,6 y 33 cm-, las ratas topo desnudas viven un promedio de 30 años, son resistentes a enfermedades crónicas, incluida la diabetes, y tienen un sistema reproductivo intrigante.

Los animales también brindan beneficios ambientales al actuar como “ingenieros de ecosistemas” y mejoran la biodiversidad en la tierra cuando cavan madrigueras para hacer nidos.

Inmunes al envejecimiento y al dolor, estas extrañas criaturas han fascinado a los científicos durante mucho tiempo.

Ahora, la investigación revela que pueden ser la clave para comprender una variedad de trastornos humanos, como el cáncer y el envejecimiento.

Ventajas especiales

Aunque históricamente hemos estudiado ratones y ratas para comprender los secretos de la biología humana, los científicos creen que las ratas topo desnudas tienen ventajas especiales para la investigación médica.

Heterocephalus glaber, el nombre científico de la especie, que esencialmente significa “cosa calva de cabeza diferente”, es originaria de las zonas tropicales cálidas del noreste de África.

En estado silvestre, viven en grandes colonias subterráneas que pueden sumar hasta 300, con un laberinto de túneles y cámaras del largo de varios campos de fútbol.

Las duras condiciones de bajo nivel de oxígeno en las que viven las ratas topo desnudas podrían ser una pista de algunos de los rasgos inusuales de la especie.

La mayoría de los organismos aeróbicos tienen dificultades para sobrevivir en entornos con tan poco oxígeno, sin embargo, las ratas topo desnudas son los roedores que viven más tiempo.

Un ratón de tamaño similar podría vivir dos años, al lado de los 30 años o más de la rata topo. Si escalamos esa relación a nuestro tamaño, en términos generales, sería como si los humanos tuvieran un primo arrugado capaz de vivir 450 años.

Las ratas topo desnudas, que se encuentran en estado silvestre en Kenia, Etiopía y Somalia, viven en colonias de alrededor de 70 a 80 miembros, y algunas albergan hasta 300 animales.

Altamente sociales, estas colonias están gobernadas por una reina y siguen una estricta jerarquía. Los miembros supervisan diferentes trabajos, como los que recolectan las partes subterráneas de las plantas, como bulbos, raíces y tubérculos, que comen junto con las heces.

La biología de la especie es increíblemente única. Las ratas topo desnudas se consideran “extremófilas” porque pueden prosperar en ambientes subterráneos extremos, dice Ewan St John Smith, un investigador que estudia el sistema nervioso sensorial en la Universidad de Cambridge en Reino Unido.

Una de sus características más singulares es que es difícil saber exactamente cuántos años tiene una rata topo desnuda, ya que muestran signos limitados de deterioro físico.

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Mientras que los humanos pueden volverse progresivamente arrugados, grises o más susceptibles a enfermedades crónicas, “los signos estándar de envejecimiento que esperarías ver en la mayoría de los mamíferos en realidad no parecen ocurrir”, dice Smith.

No hay cambios significativos en la función cardíaca, la composición corporal, la calidad ósea o el metabolismo.

En la Universidad de Cambridge, el equipo de Smith mantiene cinco colonias que comprenden alrededor de 160 ratas topo desnudas en una habitación calentada a unos 30 °C con un 60 % de humedad.

“He tenido mis animales en Cambridge durante 10 años y nunca he visto un animal que simplemente muera por causas naturales”, explica Smith. En cautiverio, dice que las peleas entre ratas topo desnudas tienden a ser la principal causa de muerte.

Su estilo de vida clandestino puede aumentar sus posibilidades de supervivencia, protegiendo a las colonias del frío, la lluvia y los extremos climáticos. En estado silvestre la principal causa de muerte es la depredación de animales como las serpientes.

Es una imagen muy diferente a las causas comunes de muerte en humanos. “Uno de cada dos humanos tiene probabilidades de enfermarse de cáncer”, indica Smith. “Los ratones y las ratas tienen una probabilidad similar de desarrollar cáncer, pero, por el contrario, las ratas topo desnudas casi nunca desarrollan cáncer, es muy raro”, agrega.

Por qué evaden el cáncer

La razón por la que las ratas topo desnudas evaden el cáncer sigue siendo un misterio. Se han presentado numerosas hipótesis a lo largo de los años, y los científicos se esfuerzan por ofrecer una explicación sólida.

Según una teoría, las ratas topo desnudas tienen una forma particularmente eficaz de un mecanismo anticancerígeno llamado senescencia celular, una adaptación evolutiva que evita que las células dañadas se dividan de manera descontrolada y se conviertan en cáncer.

Otra teoría sugiere que las ratas topo desnudas secretan un “súper azúcar” complejo que evita que las células se agrupen y formen tumores.

La investigación más reciente se centra en las condiciones únicas de sus cuerpos que impiden que las células cancerosas se multipliquen.

Expertos de la Universidad de Cambridge sugieren que las interacciones con el microambiente de la rata topo desnuda, el complejo sistema de células y moléculas que rodean una célula, incluido el sistema inmunológico, previenen la enfermedad, en lugar de un mecanismo inherente resistente al cáncer.

Quizás la peculiaridad más extraña de la rata topo desnuda es que es insensible al dolor. “Esto es probablemente el resultado de la adaptación evolutiva a [su] entorno con alto contenido de dióxido de carbono”, explica Smith.

El aire que exhalan los animales es más rico en CO2 que el aire de la atmósfera. Si este aire exhalado queda atrapado en túneles subterráneos, la proporción de CO2 se acumula.

Para la mayoría de los mamíferos, esto sería un problema. “El dióxido de carbono reacciona con el agua para formar un ácido llamado ácido carbónico que puede activar los nervios para causar dolor”, indica.

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En muchas enfermedades inflamatorias, como la artritis reumatoide, las áreas de inflamación del tejido a menudo pueden volverse ácidas y causar dolor. Sin embargo, “la rata topo desnuda no siente que el ácido sea doloroso, no en la forma como el jugo de limón o el vinagre salpican la piel cortada”, afirma Smith.

El investigador estudió la base molecular de esta tolerancia, e identificó un gen que hace que el ácido actúe como un anestésico en lugar de un activador de los nervios sensoriales de las ratas topo desnudas.

Gisela Helfer, profesora de fisiología y metabolismo en la Universidad de Bradford, en Reino Unido, dice que las ratas topo desnudas también son el “modelo perfecto” para aprender sobre la pubertad humana.

Junto con la rata topo de Damaraland, las ratas topo desnudas son uno de los dos únicos ejemplos de mamíferos eusociales que viven en colonias de generaciones superpuestas donde solo una hembra es responsable de la reproducción y el resto trabaja en conjunto para cuidar a las crías.

Reina gobernante

Al igual que las abejas, una reina de alto rango gobierna la colonia de ratas topo y se reproduce con uno a tres machos a la vez.

Otros individuos juegan diferentes roles, como trabajadores que cavan las madrigueras de la colonia con sus dientes en forma de colmillos y buscan comida, proporcionando a la reina raíces y bulbos para comer.

Por lo general, hay una pareja fértil por colonia y el resto de los animales no llegan a la pubertad, explica Helfer. Sin embargo, si una rata topo desnuda es retirada de su colonia, rápidamente comenzará a producir esteroides sexuales y el animal experimentará la pubertad.

“Los seres humanos tienen una larga fase de prepubertad de alrededor de ocho a 12 años”, señala. “Cuando un niño entra en la pubertad, se activan hormonas en el cerebro, que conducen a la producción de hormonas sexuales y permiten que el tracto reproductivo madure”.

Esto refleja la progresión de la pubertad entre las ratas topo desnudas cuando las hembras subordinadas están aisladas de la reina (la hembra dominante) en una colonia.

En contraste, los ratones y las ratas pasan por la pubertad particularmente rápido, dentro de las dos semanas posteriores al nacimiento, por lo que son un modelo malo para estudiar las hormonas sexuales.

Helfer y otros científicos buscan cada vez más ratas topo desnudas para investigar la influencia de las hormonas sexuales, específicamente el estrógeno y la testosterona, y los cromosomas sexuales.

Esta información podría arrojar luz sobre tratamientos médicos como los bloqueadores de la pubertad, la terapia de reemplazo hormonal, la FIV y la menopausia. Temas que, dice Helfer, “están a la vanguardia de la salud en este momento”.

Las ratas topo desnudas que Helfer tiene en la Universidad de Bradford la fascinan debido a su “inteligencia increíble” y algunos hábitos “locos”. Dentro de sus colonias altamente organizadas, tienen cámaras de anidación para dormir y baños para mantener limpios sus hábitats, dice.

Cuando nacieron las crías, se sorprendió al ver que la colonia había creado una “guardería” para criar jóvenes ratas topo desnudas.

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Las ratas topo desnudas también tienen formas únicas de comunicarse entre sí, determinando quién es amigo o enemigo a través de varios dialectos, al igual que los humanos.

Su clásica llamada de “chirrido” transmite información única para el grupo del animal, y un estudio sugiere que se aprende culturalmente, en lugar de genéticamente.

Los ruidos a menudo están relacionados con la reina, con crías adoptadas que adquieren el tono de la colonia que los crió, lo que puede cambiar si se reemplaza a la reina.

Un estudio registra 18 vocalizaciones diferentes que incluyen llamadas de alarma, llamadas de recolección de alimentos, llamadas de apareamiento, llamadas de preparación para el baño.

Cuando los depredadores están a corta distancia, se utilizan varias llamadas de alarma distintas para defender la colonia.

Otra forma en que las ratas topo desnudas cooperan como colonia es a través de la agricultura sostenible.

Las comidas incluyen traer tubérculos grandes como las batatas a las madrigueras, y cada alimento pesa hasta 50 kg, para roer con otros miembros de la colonia.

Las ratas topo eliminan las capas exteriores venenosas de la planta, comen su comida y luego tapan las zonas que comieron con tierra, lo que permite que el tubérculo se regenere y se convierta en otra comida en el futuro.

De hecho, con su comunicación compleja, vidas largas, cohesión social y manejo cuidadoso de los recursos alimenticios, las ratas topo desnudas muestran fuertes signos de tener una gran inteligencia.

A pesar de que son biológicamente alucinantes, las ratas topo desnudas no son las especies más fáciles de cuidar y trabajar, lo que significa que relativamente pocos grupos de investigación en todo el mundo estudian esta increíble especie.

“Aunque su biología extrema es muy fascinante y proporciona grandes conocimientos, no es fácil para todos establecer sus propias instalaciones de investigación para esta especie”, dice Smith.

Por este motivo, Smith puso en marcha la Iniciativa Rata Topo Desnuda, para colaborar con expertos en otros campos médicos, como el cáncer, y utilizar a sus animales para apoyar nuevas líneas de investigación.

Si los científicos pueden descifrar por qué estos mamíferos extremófilos viven una vida larga y saludable, podrían “traducir” este conocimiento en tratamientos preventivos o medicamentos que traten el cáncer una vez que se haya establecido, dice Smith.

Y podría haber otros beneficios al investigar estos animales tan inusuales, algunos de los cuales serían difíciles de predecir.

Smith pone el ejemplo de las pruebas PCR para detectar la covid-19. “La razón por la que las pruebas de PCR funcionan es porque usan una enzima que se extrajo de una especie de bacteria que vive en los respiraderos termales de Yellowstone Park”, explica.

Vivir a altas temperaturas significa que las enzimas de las bacterias han evolucionado para ser estables a altas temperaturas, donde las reacciones biológicas ocurren más rápidamente. Si no estudiamos biología extrema, nos perdemos conocimientos”.

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