Descubren la «kriptonita» de las «super» ratas topo desnudas: el dióxido de carbono
Se sabía que podían soportar grandes cantidades de CO2 para vivir apiladas en cientos en sus madrigueras; ahora un estudio revela que necesitan de este compuesto para vivir normalmente
Las ratas topo africanas desnudas son una suerte de «súper animal»: resisten al cáncer , casi no sienten dolor y tienen largas vidas que pueden alcanzar hasta los 30 años. Además, son los únicos -junto con otra especie parecida, la rata topo de Damaraland - que son mamíferos eusociales ; esto es que viven de forma parecida a las colonias de hormigas: en cada grupo , solo unos pocos poseen la capacidad reproductiva y conviven en un mismo espacio, muy apretados, compartiendo espacios muy reducidos con sus semejantes. Esto hace complicado el reparto de oxígeno, por lo que las ratas topo lampiñas consiguen sobrevivir muchos minutos sin oxígeno .
Sin embargo, ahora un nuevo estudio ha visto que precisamente este último poder es, a la vez, su « kriptonita »: pueden manejar grandes cantidades de dióxido de carbono que serían fatales para otros mamíferos; pero a la vez dependen de este compuesto para funcionar normalmente. Sin él, entran en pánico y convulsionan . Los resultados, que se podrán aplicar en investigaciones en enfermedades mentales como la esquizofrenia, se publican esta semana en la revista « Current Biology ».
«Mientras prosperan en sus estrechos nidos, la composición del aire justo por encima de la superficie de sus madrigueras los hace vulnerables a las convulsiones», explica Dan McCloskey de la Universidad de Nueva York. «Porque eso es lo que sucede cuando las ratas topo desnudas pierden dióxido de carbono». Es decir, cuando las ratas topo salen de su colonia y alcanzan la superficie con aire fresco, estas convulsionan y tienen que volver al nido , con el resto. Esta también sería la explicación de por qué no abandonan a su colonia para crear una nueva. Y la clave está en una mutación en un gen concreto: el KCC2 , el principal transporte de cloruro neuronal.
Un hallazgo fortuito
Los investigadores llegaron a este descubrimiento casi por casualidad. Sabían que las ratas topo desnudas tienen poco control sobre su temperatura corporal y también que son propensas a tener ataques en respuesta al calor. McCloskey junto con Michael Zions , primer autor de la investigación, querían ver si estas afecciones tenían alguna similitud con los ataques febriles en niños.
Así es como el equipo unió fuerzas con Kai Kaila y Martin Puskarjov , de la Universidad de Helsinki (Finlandia). Kaila -experta en convulsiones febriles- y Puskarjov habían encontrado anteriormente una mutación que afectaba a KCC2 en familias de personas propensas a estas convulsiones . Y este nuevo estudio señala que las ratas topo presentan este mismo cambio genético.
«Sabíamos que había algún valor en la línea de investigación, pero no teníamos idea de que las similitudes llegarían hasta el nivel genético», afirma Kaila. Puskarjov agrega: «La identificación del polimorfismo genético en la rata topo KCC2 desnuda fue una sorpresa. Además de un pequeño subconjunto de humanos, las ratas topo desnudas son ahora los únicos otros mamíferos que se sabe que albergan esta variante».
La necesidad del dióxido de carbono
Pero un estudio adicional arrojó aún más sorpresas. Los investigadores probaron a administrar el anticonvulsivo Diazepam para ver si evitaba los ataques. Sin embargo, los provocó . Si bien el resultado fue inesperado, les ayudó a dar sentido a años de datos inusuales sobre el comportamiento y la electrofisiología de estos animales: las ratas topo desnudas usaban en el dióxido de carbono para ayudarse a compensar las deficiencias en el sistema inhibidor GABAérgico de su cerebro (GABA es el principal neurotransmisor inhibidor en el sistema nervioso central de los mamíferos y desempeña el papel principal en la reducción de excitabilidad neuronal a lo largo del sistema nervioso).
Por su parte, KCC2 es un transportador de cloruro: su trabajo normal es controlar la cantidad de cloruro dentro de las neuronas . En un mamífero adulto normal, los niveles de cloruro en las neuronas centrales se mantienen bajos . Cuando el neurotransmisor GABA se une a una neurona, el cloruro entra y bloquea la actividad de la neurona. Esta capacidad de reducir la actividad neuronal es esencial para que miles de neuronas trabajen juntas de manera coordinada y eviten sobreexcitarse . En la rata topo desnuda y las personas con la mutación, KCC2 no elimina el cloruro de las neuronas de manera tan efectiva. Como resultado, esta cascada inhibitoria no funciona tan bien y se producen los ataques.
«Los cerebros de las ratas topo desnudas carecen de la inhibición necesaria en cualquier otro mamífero. En cambio, están usando el dióxido de carbono para volver a un estado funcional», explica Zions. Es decir, su cerebro prefiere altos niveles de CO2 que serían terroríficos para una persona, pero se preocupan por el aire fresco que el resto de mamíferos, incluidos los seres humanos, respiramos. que aterrarían a una persona, pero están preocupados por el aire.
Una ventaja para las ratas topo, desventaja para los humanos
Como explican los investigadores, est mecanismo funciona para las ratas topo desnudas porque dependen de sus entornos ricos en dióxido de carbono para ayudar a mantener su cerebro dentro de los parámetros normales. «Creemos que están utilizando dióxido de carbono del nido para compensar su empobrecido sistema GABA », incide Kaila. Pero esto podría aportar la pista definitiva de por qué solo esta especie y otra de la familia de las ratas son los únicos mamíferos eusociales.
«Las áreas bajas en dióxido de carbono pueden causar hiperexcitabilidad y sobreestimulación o ansiedad . Su fisiología cerebral les insta a regresar al nido en lugar de salir por su cuenta», explica McCloskey.
Además de las ideas sobre la evolución de la rata topo, los hallazgos también pueden tener implicaciones para las personas que portan la variante KCC2, incluidas las personas propensas a las convulsiones febriles y los pacientes con epilepsia generalizada idiopática , esquizofrenia o autismo que en algunos casos también tienen la variante, según los investigadores. «Los patrones de respiración y las necesidades de dióxido de carbono de estas personas es algo a considerar», afirma Kaila. La rata topo sigue siendo, a pesar de u aspecto, en una especie de «súper héroe» dentro del reino animal.
