Tolerancia a la hipoxia: Las ratas topo desnudas pueden proporcionar el secreto para la supervivencia con poco oxígeno
Las ratas topo desnudas forman parte de la colonia del Dr. Pamenter en la Universidad de Ottawa. Crédito: Antoine Morin
Investigadores de la Universidad de Ottawa han descubierto cómo la rata topo desnuda puede ahorrar energía en condiciones de hipoxia y sobrevivir en condiciones de poco oxígeno. El mecanismo por el cual estos mamíferos africanos arrugados y casi sin pelo toleran la hipoxia ofrece pistas a los humanos sobre cómo la naturaleza ha resuelto el problema de la tolerancia a la hipoxia.
Su estudio «La termogénesis de la grasa marrón de rata topo desnuda disminuye durante la hipoxia a través de una disminución rápida de UCP1» se publica en Nature Communications.
Para obtener más información, hablamos con el autor principal Matthew Pamenter, asociado Profesor del Departamento de Biología de la Universidad de Ottawa y director del Laboratorio Pamenter.
Por favor, cuéntenos más sobre esta investigación.
«La termorregulación, o producción de calor, es un demanda de energía muy grande en pequeños roedores. Pero en la hipoxia, una deficiencia de oxígeno que llega a los tejidos del cuerpo es clave para la supervivencia. Estudiamos ratas topo desnudas, que se encuentran entre los mamíferos más tolerantes a la hipoxia. Reducen su tasa metabólica hasta al 85 % en hipoxia severa.
«Queríamos saber cómo se «compensan» entre la termorregulación y el ahorro de energía en hipoxia. Descubrimos que bloquean la termogénesis sin escalofríos (en el tejido adiposo marrón mitocondrial) MUY rápido, a través de un mecanismo novedoso».
Imagen A: Rata topo desnuda en normoxia. Los colores amarillo/rojo/naranja brillantes indican que La región entre los omóplatos es la parte más caliente del animal. Aquí es donde se encuentra la mayor parte del tejido adiposo marrón y, por lo tanto, la principal fuente de calor generada por la termogénesis sin escalofríos. Imagen B: El mismo animal en hipoxia. El animal es de color más oscuro y muy parecido al color de fondo, lo que indica que la temperatura corporal del animal se ha reducido básicamente a la temperatura ambiente (o muy ligeramente por encima). Crédito: Dr. Matthew Pamenter
¿Qué es este mecanismo novedoso?
«Este mecanismo es una eliminación muy rápida de la proteína desacopladora 1 (UCP1) de las células del tejido adiposo marrón intraescapular. Pueden hacer esto dentro de una hora de exposición a hipoxia moderada, mientras que en otros roedores pequeños, la reducción de UCP1 toma más de 3 días. Este es un paso importante hacia la comprensión de cómo las ratas topo desnudas pueden ahorrar energía en condiciones de hipoxia y sobrevivir en un entorno hipóxico.
«También descubrimos que se produce un cambio rápido similar en UCP1 con la exposición a la hipoxia en otros tres grupos sociales». especies de ratas topo, pero no una especie solitaria, lo que sugiere que esta respuesta puede ser impulsada por la estructura social de la colonia en pequeños roedores (las ratas topo desnudas son una especie eusocial, como las abejas y las hormigas)».
Dr. Pamenter durante su viaje de captura en Sudáfrica. Crédito: Matthew Pamenter
¿Cómo se podrían aplicar estos hallazgos a los humanos?
«El hipometabolismo (o la reducción del uso de energía) es fundamental para tolerar la hipoxia y las ratas topo desnudas ofrecen pistas sobre cómo la naturaleza ha resuelto el problema de tolerancia a la hipoxia.
«La hipoxia es un componente clave de muchas patologías relacionadas con los humanos, incluidos los accidentes cerebrovasculares, los trastornos pulmonares crónicos, etc. La regulación de la actividad de la grasa parda también se ha relacionado con las estrategias de pérdida de peso en humanos».
¿Cómo se llevó a cabo la investigación?
«Utilizamos cámaras térmicas para detectar de forma no invasiva los cambios de calor en ratas topo desnudas despiertas y que se comportan libremente durante la exposición a la normoxia y la hipoxia y luego utilizamos enfoques moleculares para medir los cambios en las proteínas mitocondriales clave antes y después de la hipoxia en el tejido adiposo marrón.
«También viajamos a Sudáfrica, con el apoyo de una subvención de National Geographic Explorers, para atrapar y recolectar tejidos de otras especies de ratas topo utilizadas en este estudio. Colaboramos con Nigel Bennet, un investigador ella en la Universidad de Pretoria en Sudáfrica, para atrapar animales».
¿Hay alguna otra información importante que le gustaría compartir sobre las ratas topo desnudas?
«Sí. Las ratas topo desnudas a menudo se denominan de sangre fría o poiquilotérmicas porque su temperatura corporal varía con la de su entorno, pero nuestros datos muestran que no solo generan calor activamente, sino que pueden modular esta generación muy, muy rápido en hipoxia. Por lo tanto, son heterotérmicos, es decir, se termorregulan, pero su temperatura interna también puede variar según sea necesario».
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Revelados los secretos de la resistencia al cáncer de la rata topo desnuda Más información: Hang Cheng et al. al, La termogénesis de la grasa parda de la rata topo desnuda disminuye durante la hipoxia a través de una rápida disminución de UCP1, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-27170-2 Información del diario: Nature Communications
Proporcionado por la Universidad de Ottawa Cita: Tolerancia a la hipoxia: las ratas topo desnudas pueden proporcionar el secreto de la supervivencia con poco oxígeno (24 de noviembre de 2021) consultado el 29 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/ news/2021-11-hypoxia-tolerance-naked-mole-rats-secret.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.