Hibernació per a pausar
2007/12/01 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
En la intervenció de l'artèria aorta, primer s'indueix una hipotèrmia profunda al pacient. La hipotèrmia profunda és similar a la hibernació, disminuint la temperatura corporal en hibernar i disminuint considerablement la circulació sanguínia, la respiració i l'activitat cerebral. Un efecte similar es pot aconseguir amb un fort refredament corporal: la disminució de la temperatura del pacient redueix les reaccions bioquímiques i l'activitat metabòlica, per la qual cosa el pacient necessita menys oxigen que la temperatura normal.
Això suposa un avantatge destacable en operacions de cirurgia cardíaca i operacions llargues i complexes similars. De fet, en aquestes operacions s'interromp la circulació, posant en perill els òrgans que necessiten molt oxigen. Per exemple, quan el cos està a la temperatura normal, si al cervell li arriba poc oxigen, les neurones moren.
En la hipotèrmia, el cervell necessita molt menys oxigen del normal i la resta d'òrgans. És a dir, els òrgans estan, d'alguna manera, protegits dels danys que els produeix la falta d'oxigen. Els cirurgians aprofiten aquesta protecció per a operar.
Així, abans d'iniciar l'operació, els cirurgians refreden el cos del pacient fins als 15 °C. Per a això fan passar la sang del pacient per un circuit extern al cos. El circuit és similar a una bomba centrífuga i compleix la funció pulmonar en realitzar l'intercanvi gasós. A més, permet l'intercanvi de calor.
Per tant, en el circuit la sang es refreda i la temperatura corporal del pacient disminueix amb la sang refrigerada. Després, una vegada acabada l'operació, utilitzen el mateix circuit per a escalfar la sang i regenerar la temperatura.
Amb el cos a 15 °C es pot mantenir el cor parat durant 30-45 minuts, sense risc de molèsties en el cervell. A partir d'aquí, no obstant això, el risc d'efectes adversos augmenta, per la qual cosa els cirurgians no solen córrer perill.
No obstant això, els cirurgians tenen un truc per a allargar el buit: fent una espècie de pont utilitzen una altra artèria per a portar la sang al cervell. Gràcies a això, disposen d'un termini d'una hora per a operar, sense risc de danys neurològics.
Parar el temps
No obstant això, els científics desitjarien ampliar encara més el temps que passa el cos dormint, hibernant. D'aquesta forma s'augmentaria el temps segur d'operació. A més, un pacient que espera ser operat a mort o mort no tindria tanta pressa que esperar al moment oportú. I, anant més lluny, els astronautes podrien viatjar a distàncies molt llargues, sense sofrir danys en l'organisme.
Però és possible aconseguir-ho? En pocs casos, sembla que sí, hibernar a les persones no és un somni. En aquests casos, els metges creuen que les persones van hibernar, no tenen una altra explicació.
L'any passat, per exemple, al Japó, un home anomenat Mutsutaka Uchikoshi es va anar a la muntanya amb uns amics i es va perdre. Ho van trobar vint-i-quatre dies després. A penes tenia pols i el seu cos estava a 22 °C, però estava viu. Va ser traslladat a l'hospital i allí es van confirmar que el seu organisme no va sofrir danys significatius. Segons els metges, en aquells dies semblava que el metabolisme s'havia paralitzat com si hagués estat hibernant, la qual cosa li va permetre sobreviure.
El succeït en Uchikoshi és sorprenent, però a l'haver més casos similars, els científics creuen que és possible hibernar als pacients.
Mecanismes d'hibernardo
Per a aconseguir hibernar a les persones, els investigadors tracten per diferents vies. Una de les vies està relacionada amb el centre de termorregulación. Només els animals de sang calenta tenen un centre de termorregulación situat en l'hipotàlem cerebral, que és l'encarregat de mantenir estable la temperatura corporal.
Els animals que hibernen experimenten canvis en el centre de termorregulación, així com persones i altres animals, però només quan tenen febre. En la regulació intervenen diversos neurotransmisores (catecolaminas, serotonina, dopamina, GABA, glutamat, acetilcolina), però els científics encara no saben com actuen. Per tant, de moment sembla molt difícil hibernar per influència en el centre de termorregulación.
Per a altres investigadors, la clau està en el descens de la temperatura ambient. Per a molts animals hibernadores, el descens de la temperatura ambient és un senyal per a entrar en hibernació. La seva temperatura corporal disminueix amb la de l'entorn i el metabolisme disminueix amb el refredament corporal. No obstant això, tots dos fenòmens no van paral·lels: abans que el cos es refredi molt, el metabolisme disminueix considerablement.
Si qualsevol persona es col·loca en un entorn molt fred, no obstant això, no comença a hibernar, es fica en la hipotèrmia. En les primeres fases de la hipotèrmia, el cos posa en marxa diversos mecanismes de protecció, com les esgarrifances. No obstant això, quan la temperatura corporal descendeix fins als 30-32 °C, les esgarrifances es detenen, mentre que als 28 °C el cor procedeix a la fibril·lació i a la interrupció de la respiració cap als 23 °C. Per tant, la reducció de la temperatura tampoc és la via adequada per a aconseguir l'estat d'hibernació.
D'altra banda, els animals hibernadores, per a protegir-se dels danys que puguin derivar-se de la disminució de la temperatura corporal, tenen una regulació metabòlica i fisiològica específica. Una de les claus d'aquesta regulació és que en hibernar el cos utilitza lípids per a obtenir energia en lloc de carbohidrats. Sembla que això està relacionat amb l'hormona de la leptina, ja que els àcids grassos es mouen en funció d'ella. Els científics han tractat d'hibernar a altres espècies basant-se en això, però no han obtingut bons resultats.
A la recerca de la clau d'hibernació, els investigadors també han mirat els gens. En concret, s'han investigat gens que s'expressen en l'època d'hibernació en animals hibernadores. Com aquests gens també estan presents en el genoma humà, han estudiat la hipòtesi que seria possible hibernar amb ells.
No obstant això, encara tenen molt a investigar. De fet, en començar a hibernar es desencadenen una sèrie de mecanismes consecutius en diferents sistemes: circulació sanguínia, aparell respiratori, cervell... Caldria tenir en compte tots els sistemes que afecten l'homeostasia, conèixer els gens implicats i la seva expressió. De moment massa complex.
Hibernació de ratolins i porcs
A pesar que no han trobat el mecanisme d'hibernació a les persones, han obtingut bons resultats en nombrosos experiments amb animals de laboratori. Per exemple, fa dos anys van publicar en la revista Science que els ratolins van ser hibernats durant més de sis hores.
L'experiment es va dur a terme en el Centre de Recerca del Càncer dels Estats Units, Fred Hutchinson. Els ratolins es van col·locar en una habitació amb sulfur d'hidrogen en l'aire (80 ppm de sulfur d'hidrogen). De fet, el sulfur d'hidrogen també es produeix en organismes animals i humans, i els investigadors creuen que participa en la regulació de la temperatura corporal i del metabolisme.
Després d'uns minuts respirant aire amb sulfur d'hidrogen, els ratolins van deixar de moure's i semblava haver perdut el coneixement. En lloc de respirar 120 vegades per minut, només prenien 10 vegades per minut i, en baixar la temperatura ambient a 13 °C, la temperatura corporal va disminuir de 37 a 11 °C.
En aquesta situació van romandre sis hores i després van ser recuperades. Per a això va bastar amb introduir aire lliure de sulfur d'hidrogen en la cambra. I van demostrar que els ratolins no havien sofert cap efecte negatiu.
Abans de realitzar l'experiment amb el ratolí, també van aconseguir hibernar a altres animals, com a cucs i peixos zebra. En tots ells es van emprar gasos com el sulfur d'hidrogen i el monòxid de carboni. Aquests gasos són similars a l'oxigen a nivell molecular i s'uneixen als mateixos receptors. Això dificulta l'ús de l'oxigen. Però sembla que això fa que el metabolisme s'alenteixi, la qual cosa porta al cos a una situació similar a la hibernació. El següent pas és provar la tècnica en mamífers més grans.
L'any passat es va fer un pas més a l'Hospital General de Massachusetts. L'experiment es va dur a terme amb porcs i, en lloc d'utilitzar gasos, es va utilitzar un líquid, una solució salina freda. Amb aquesta solució es va substituir la sang dels porcs.
La temperatura corporal dels animals va disminuir a 10 °C, no tenien pols i el cervell tampoc tenia activitat elèctrica. Després de tres hores de permanència en aquesta situació, se'ls va obsequiar amb la sang. Immediatament es va posar en marxa el cor i tots els òrgans es van recuperar. Segons els investigadors de l'Hospital General de Massachusetts, no hi ha grans obstacles per a utilitzar aquesta tècnica en les persones.
D'una manera o un altre, de moment, hibernar a les persones és un somni. Fins quan? No sabem, però almenys els investigadors no dormen i és possible que en breu es reveli el secret.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
