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Restablecen funciones celulares del cerebro de un cerdo muerto

De la tinta de Arturo Barba.

Viernes 19 De Abril, 2019 · 07:28 am
Restablecen funciones celulares del cerebro de un cerdo muerto
científicos estadounidenses logró restaurar la circulación cerebral y algunas funciones celulares del cerebro de un cerdo 4 horas después de estar muerto / Ilustrativa

Un equipo de científicos estadounidenses logró restaurar la circulación cerebral y algunas funciones celulares del cerebro de un cerdo cuatro horas después de su muerte, informa esta semana la revista científica Nature. Aunque no hubo evidencia de actividad cerebral global asociada con la conciencia, la percepción u otras funciones cerebrales superiores, este avance puede ofrecer un sistema de estudio que ayude a la comprensión de los trastornos de este órgano vital.

Aunque aún se requieren más pruebas para explorar las aplicaciones, esta investigación desafía los conocimientos establecidos que sostenían que la muerte celular del cerebro es un proceso rápido e irreversible, pero sobre todo, puede conducir a una nueva forma de estudiar el cerebro humano.

Científicos lograron obtener un modo experimental de cerebros completos de cerdos post mortem, que puede contribuir al entendimiento humano de las complejas funciones de este órgano. Imagen cortesía de eurekalert.org.

Desde hace décadas se sabe que los cerebros de los mamíferos son muy sensibles a la disminución de los niveles de oxígeno y la interrupción del flujo sanguíneo por cortos periodos de tiempo, que conducen a un rápido agotamiento de las reservas de oxígeno y energía, lo que causa la muerte neuronal, daño cerebral irreparable y la muerte.

Los investigadores encabezados por Nenad Sestan, de la Escuela de Medicina de la Universidad de Yale, EE. UU., analizaron si esta cascada de eventos dañinos es inevitable en un período de tiempo corto, después de la interrupción del flujo sanguíneo y lograron demostrar que ciertas actividades celulares del cerebro tienen la capacidad de ser parcialmente restauradas, incluso horas después de la muerte.

Si bien este avance no tiene una aplicación clínica inmediata, por primera vez los investigadores han sido capaces de estudiar un cerebro completo y en tres dimensiones. Imagen de la portada de la revista científica Nature.

Para probar su teoría desarrollaron el sistema BrainExque imitar el flujo sanguíneo pulsante (perfusión) a la temperatura normal del cuerpo (37 grados centígrados), en 32 cerebros de cerdos, obtenidos de plantas empacadoras de carne, cuatro horas después de haber sido sacrificados. Los órganos fueron conectados al BrainExque les hizo circular una solución química especialmente diseñada, una especie de sangre artificial llamadaBEx perfusate, para preservar el tejido cerebral.

Durante un período de perfusión de seis horas, los autores observaron evidencias de que se mantenía la integridad de las células neuronales, gliales y vasculares; que se restauraban algunas funciones celulares, incluida la actividad sináptica; y se reducía la muerte celular. Sin embargo, no hubo evidencia de la función cerebral completa durante los experimentos.

Los hallazgos indican que el cerebro posee una mayor capacidad para restablecerse de lo que se creía anteriormente, y que el deterioro después del cese del flujo sanguíneo puede ocurrir mucho más lentamente de lo que se pensaba.

El equipo de científicos lograron restaurar las funciones de neuronas (verdes) núcleos celulares (azules) y astrictos (rojas) de los cerebros de cerdos. Imagen: Stefano G. Daniele & Zvonomir, Sestan Laboratory, Yale School of Medicine.

Los investigadores ignoran si es posible llevar a cabo una restauración de la función cerebral completa con BrainEx, pero para ello se tendrán que llevar a cabo más experimentos con períodos de perfusión más prolongados. Sin embargo, esta investigación demuestra que el cerebro intacto de un mamífero grande conserva una gran capacidad para restablecer la circulación y ciertas actividades celulares y moleculares, aún varias horas después del paro circulatorio.

Modelo experimental

Uno de los aspectos más importantes de esta investigación, apoyada por la iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de la Salud de EE. UU., es que brinda la posibilidad de contar con una herramienta experimental para estudiar la estructura y la función de cerebros intactos y completos de mamíferos.

El sistema desarrollado por los investigadores llamado, BrainEx permite restablecer ciertas funciones de las células de cerebros completos a través del bombeo de sangre artificial. Imagen tomada de Nature

Esto es muy importante ya que tradicionalmente se usan muestras de tejidos y células tanto de animales como de humanos, pero esto solo permite análisis microscópicos, bioquímicos o estructurales estáticos, fuera de su entorno. Además, con las técnicas de conservación y congelación de dichas muestras no se impide la muerte celular, por lo que se bloquean los pequeños vasos sanguíneos y se disparan los procesos tóxicos que degradan los tejidos. Esto imposibilita el análisis de las conexiones complejas, las funciones celulares y la actividad de circuitos neuronales necesarios para entender la complejidad del cerebro. Muchas líneas de investigación en este campo se han visto impedidas por carecer de modelos experimentales.

Aunque clínicamente no se obtuvieron cerebros vivos, sí se consiguieron cerebros activos celularmente que permitieron a los investigadores contar con un nuevo método para estudiar la compleja dinámica funcional de un cerebro post mortemintacto y aislado.

Si bien este avance no tiene una aplicación clínica inmediata, por primera vez los investigadores han sido capaces de estudiar un cerebro completo y en tres dimensiones, lo que aumenta su capacidad para entender interacciones celulares complejas y su conectividad neuronal.

Todavía no está claro si este enfoque se puede aplicar en un futuro a un cerebro humano recientemente fallecido ya que la sangre artificial utilizada carece de muchos de los componentes que se encuentran en la sangre humana, además de que es necesaria una estricta supervisión ética en cualquier investigación futura que incluya tejido humano o la continuación de los experimentos con cerebros completos de animales post mortem.

Los científicos esperan que en un futuro este modelo experimental les permita analizar algunos trastornos cerebrales, mejorar el uso de órganos para donaciones, desarrollar tratamientos para salvar la función cerebral en pacientes con accidentes cerebrovasculares, o generar nuevas terapias para la recuperación cerebral después de la pérdida del flujo sanguíneo, como ocurre durante un ataque al corazón y que una de las principales causas de mortalidad humana.

Comentarios y sugerencias: @abanav y abanav@gmail.com