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Biólogos de la Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich han
desarrollado un método que permite a los renacuajos de las ranas de uñas
africanas (Xenopus laevis) "respirar" introduciendo algas verdes o cianobacterias en su torrente sanguíneo para
suministrarles oxígeno. El método del equipo proporciona suficiente oxígeno
para rescatar eficazmente las neuronas del cerebro de los renacuajos privados
de oxígeno.
"Las algas produjeron realmente tanto oxígeno que pudieron devolver la
vida a las células nerviosas, por así decirlo", afirmó el Dr. Hans Straka, investigador del Departamento de Biología de la
Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich.
"Para mucha gente, suena a ciencia ficción, pero al fin y al cabo, es la
combinación perfecta de esquemas biológicos y principios biológicos".
En la naturaleza, las algas viven armoniosamente en esponjas,
corales y anémonas, proporcionándoles oxígeno e incluso nutrientes.
¿Por qué no en vertebrados como las ranas? Para explorar esta posibilidad, el equipo inyectó algas verdes (Chlamydomonas reinhardtii) o cianobacterias (Synechocystis sp.) en los corazones de renacuajos de ranas africanas con garras.
Con
cada latido del corazón, las algas avanzaban por los vasos sanguíneos y
acababan llegando al cerebro, convirtiendo al renacuajo translúcido en verde
brillante.
Al iluminar estos renacuajos, ambas especies de algas
bombeaban oxígeno a las células cercanas.
Tras distribuir las algas
en el cerebro, los investigadores aislaron la cabeza del renacuajo y la
colocaron en un baño de burbujas de oxígeno con nutrientes esenciales que
preservarían el funcionamiento de las células, lo que les permitió controlar
la actividad neuronal y los niveles de oxígeno.
A medida que los
científicos agotaban el oxígeno del baño, los nervios dejaban de disparar y se
quedaban en silencio.
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La inyección transcárdica de algas verdes o cianobacterias en
renacuajos de Xenopus laevis distribuyó estos microorganismos
fotosintéticos por todo el SNC provocando un aumento de la
concentración de oxígeno tras la iluminación del cerebro; durante una
extinción general, en todo el cerebro, de la actividad neuronal por
niveles de oxígeno subatmosféricos, las algas verdes y las
cianobacterias fueron capaces de reiniciar de forma reversible y
repetitiva la actividad de las espigas tras la iluminación,
demostrando así la capacidad de estos microorganismos para rescatar la
actividad cerebral mediante el oxígeno fotosintético. Crédito de la
imagen: Özugur et al. |
Cuando los investigadores alemanes inyectan algas verdes en el corazón de un renacuajo que late, las venas del animal translúcido se vuelven gradualmente verdes. Con la iluminación, las algas pueden producir oxígeno. Crédito: Özugur et al./iScience
Sin embargo, al iluminar la cabeza del renacuajo se reanudó la actividad neuronal en un plazo de 15 a 20 minutos, es decir, unas dos veces más rápido que al reponer el baño con oxígeno sin las algas.
Además, los nervios reanimados funcionaron tan bien o incluso mejor que
antes del agotamiento del oxígeno, lo que demuestra que el método del equipo
era rápido y eficaz.
"Conseguimos mostrar el experimento de prueba
de principio con este método. Fue sorprendentemente fiable y robusto, y a mis
ojos, un enfoque hermoso", dijo el Dr. Straka.
"La prueba de
principio no significa realmente que se pueda aplicar al final, pero es el
primer paso para iniciar otros estudios".
Aunque los autores creen
que sus descubrimientos podrían dar lugar algún día a nuevas terapias para
afecciones inducidas por accidentes cerebrovasculares o entornos con escasez
de oxígeno, como bajo el agua o a gran altitud, las algas están lejos de estar
listas para entrar en nuestra circulación sanguínea.
El siguiente
paso es comprobar si las algas inyectadas pueden sobrevivir en el interior de
renacuajos vivos y seguir produciendo oxígeno sin provocar una respuesta
inmunitaria que cause estragos en los animales.
"Hay que tener
nuevas ideas y nuevos conceptos que explorar; esta es una de las formas en que
se impulsa la ciencia", dijo el Dr. Straka.
"Si tienes la mente
abierta y lo piensas bien, de repente, puedes ver todas las posibilidades a
partir de una idea".
Fuentes, créditos y referencias:
“Green oxygen power plants in the brain rescue neuronal activity” by
Suzan Özugur, Myra N. Chávez, Rosario Sanchez-Gonzalez, Lars Kunz, Jörg
Nickelsen and Hans Straka, 13 October 2021, iScience.
DOI: 10.1016/j.isci.2021.103158
Imagen: Las algas verdes inyectadas (verde) se asientan como un collar de perlas en los vasos sanguíneos (magenta). Fuente: Özugur et al./iScience