Un oso pardo solo conoce tres estaciones durante el año. Su tiempo de actividad arranca entre los meses de marzo y mayo. Alrededor de septiembre, el oso comienza a comer grandes cantidades de comida y en algún momento entre noviembre y enero, hiberna. Desde un punto de vista fisiológico, se trata de una circunstancia tan compleja como inaudita ya que el metabolismo y la frecuencia cardíaca del oso disminuyen rápidamente, no excreta orina ni heces, y la cantidad de nitrógeno en la sangre aumenta drásticamente y el oso se vuelve resistente a la insulina.

En el caso de los humanos, una persona difícilmente podría sobrevivir a esta fase de cuatro meses sin que su salud se resintiera gravemente. Además de diversos problemas de consideración, los músculos sufrirían este prolongado período de inactividad. Cualquiera que se haya visto en la necesidad de llevar escayola en un brazo o una pierna durante algunas semanas o que haya tenido que permanecer acostado en la cama durante mucho tiempo debido a una enfermedad, sabe de lo que estamos hablando: la masa muscular disminuye notablemente.

Y he aquí que el caso de los osos podría servir como estrategia para ayudar a prevenir la atrofia muscular en humanos. Al menos es lo que se despernde de una investigación liderada por Michael Gotthardt, científico del Centro Max Delbrück de Medicina Molecular (MDC) en Berlín, que ha estudiado porqué los osos, en este caso de la sub especie grizzly, son capaces de despertar como si nada. El equipo investigador estaba particularmente interesado en qué genes en las células musculares del oso se transcriben y se convierten en proteínas, y qué efecto tiene esto en las células.

“La atrofia muscular es un problema humano real que ocurre en muchas circunstancias. Y todavía no somos capaces de prevenirlo. Para mí, la belleza de nuestro trabajo ha sido aprender cómo la naturaleza ha perfeccionado una forma de mantener las funciones musculares en las difíciles condiciones de hibernación. Si podemos comprender mejor estas estrategias, podremos desarrollar métodos novedosos y no intuitivos para prevenir y tratar mejor la atrofia muscular en los pacientes", explica el Dr. Douaa Mugahid, colaborador de Gotthardt e investigador de la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard (EEUU).

Secuenciación genética y espectrometría de masas

Para entender el mecanismo que permite al oso hibernar sin perder facultades, el equipo dirigido por Mugahid y Gotthardt examinó muestras de músculos de osos pardos durante y entre los tiempos de hibernación, que habían recibido de la Universidad Estatal de Washington. "Al combinar técnicas de secuenciación genética de vanguardia con espectrometría de masas, queríamos determinar qué genes y proteínas se regulan al alza o se apagan tanto durante los tiempos de hibernación como entre ellos", explica Gotthardt.

"Esta tarea resultó difícil, porque ni el genoma completo ni el proteoma, es decir, la totalidad de todas las proteínas del oso pardo, eran conocidos", añade el científico, cuyo equipo finalmente dio con la clave al comparar los hallazgos con observaciones de humanos, ratones y gusanos nematodos.

El papel de los aminoácidos no esenciales

Los resultados de la investigación, publicada en la revista ‘Scientific Reports’, muestran la influencia de determinadas proteínas en el metabolismo de los aminoácidos de un oso durante la hibernación. Como resultado, sus células musculares contienen mayores cantidades de ciertos aminoácidos no esenciales (NEAA).

"En experimentos con células musculares aisladas de humanos y ratones que exhiben atrofia muscular, el crecimiento celular también podría ser estimulado por NEAA. Se sabe, sin embargo, de estudios clínicos anteriores que la administración de aminoácidos en el la forma de píldoras o polvos no es suficiente para prevenir la atrofia muscular en personas mayores o en cama", explica Gotthardt

"Obviamente, es importante que el músculo produzca estos aminoácidos por sí mismo; de lo contrario, los aminoácidos podrían no llegar a los lugares donde se necesitan. Un punto de partida terapéutico podría ser el intento de inducir al músculo humano a producir NEAA por sí mismo mediante la activación de las rutas metabólicas correspondientes con agentes adecuados durante períodos de descanso más largos", añade el científico.

Muestras de varios tejidos

Para descubrir qué vías de señalización deben activarse en el músculo, Gotthardt y su equipo compararon la actividad de los genes en osos grizzly, humanos y ratones. Sin embargo, los científicos se encontraron con una serie completa de tales genes y para reducir los posibles candidatos que podrían ser un punto de partida para la terapia de atrofia muscular, el equipo llevó a cabo experimentos con gusanos nematodos. "En los gusanos, los genes individuales pueden desactivarse con relativa facilidad y uno puede ver rápidamente qué efectos tiene esto sobre el crecimiento muscular", explica Gotthardt.

Un gen para los ritmos circadianos

Así, con la ayuda de estos experimentos, los expertos hallaron varios genes cuya influencia esperan desentramar en futuros experimentos con ratones. Estos incluyen los genes Pdk4 y Serpinf1, que participan en el metabolismo de la glucosa y los aminoácidos, y el gen Rora, que contribuye al desarrollo de los ritmos circadianos. "Ahora examinaremos los efectos de la desactivación de estos genes. Después de todo, solo son adecuados como objetivos terapéuticos si hay efectos secundarios limitados o ninguno en absoluto", concluye Gotthardt.