ISi un ser humano comiera el 50 por ciento de su peso de una sola vez, su cuerpo no lo absorbería. Su estómago se expandiría y su corazón comenzaría a bombear sangre frenéticamente para sostener el metabolismo necesario para digerir tal comida. Pero las pitones hacen esto una y otra vez: en la naturaleza, la pitón birmana y la pitón real apenas encuentran alimento y pueden pasar hasta dos años sin comer. Por eso, comen tanto como pueden cuando tienen la oportunidad, a veces consumiendo hasta la mitad de su peso corporal.
Los investigadores ahora han comenzado a comprender cómo funcionan los órganos de la pitón, específicamente El corazónmaneja tal estrés.1 En un nuevo estudio, publicado en Actas de la Academia Nacional de Ciencias, Los investigadores demostraron que las fibras musculares cardíacas de las pitones alimentadas se volvieron menos rígidas y al mismo tiempo produjeron más fuerza que las de las pitones hambrientas. Dado que muchas afecciones cardíacas se caracterizan por la rigidez del corazón, comprender esta adaptación extrema podría brindar información sobre la salud cardíaca en otros animales, incluidos los humanos.
“[The study] “Proporciona algunos de los primeros conocimientos moleculares sobre cómo funciona el corazón bajo demandas muy duraderas y extenuantes como la digestión”, dijo Tobías Wangun fisiólogo animal de la Universidad de Aarhus que no participó en el estudio.
Leslie Leinwandbiólogo molecular de la Universidad de Colorado en Boulder y coautor del estudio, comenzó a observar cómo las pitones adaptado para hacer frente a estas enormes alimentaciones en 2011.2 Ella y su equipo descubrieron que el corazón de la pitón birmana se infló Después de una alimentación.3
“Queríamos comprender más a fondo estos cambios en el corazón porque ningún mamífero hace nada parecido a lo que hacen estas pitones”, dijo Leinwand.
El equipo de Leinwand obtuvo pitones reales para estudiar su gasto cardíaco, o la cantidad de sangre que puede bombear el corazón, que aumenta después de la alimentación para mantener la actividad metabólica. En concreto, el equipo estudió la actividad muscular del corazón en dos grupos de pitones reales: los que habían estado en ayunas durante 28 días y los que habían sido alimentados con una comida sustancial de ratas que representaban el 25 por ciento de su peso corporal 24 horas antes del experimento.
Los investigadores observaron que los corazones de las pitones alimentadas aumentaron aproximadamente un cuarto en comparación con los corazones de las que fueron privadas de alimento. Utilizando un reómetro que aplica fuerza a una muestra, los investigadores descubrieron que el tejido cardíaco de las pitones que se habían alimentado era menos rígido que el de las que no lo habían hecho.
A continuación, el equipo aisló las células del músculo cardíaco (cardiomiocitos) y las fibras dentro de las células (miofibrillas) y observó cómo se adaptaban después de una gran alimentación y las comparó con las de las pitones hambrientas. Los cardiomiocitos de las pitones alimentadas parecían tener corrientes de calcio más duraderas, un aspecto clave de la función cardíaca. Luego, el equipo midió cuánta fuerza generaban las fibras del músculo cardíaco montando las miofibrillas en una plataforma y cambiando entre una solución sin calcio y una con una alta concentración de calcio que activa las fibras musculares mientras se medía con un sensor de fuerza. Descubrieron que las de las pitones alimentadas generaban más fuerza. Al mejorar la eficacia de las proteínas contráctiles del corazón, las pitones podrían tener un medio para aumentar la cantidad de sangre que se bombea, dijo Wang.
“Que un animal cambie las propiedades de su corazón en 24 horas o menos es algo fenomenal, tanto en magnitud como en la rapidez con la que esto sucede”, dijo Leinwand. Para examinar exactamente cómo esto podría estar sucediendo tan rápidamente, el equipo buscó señales que darían una idea de cuán accesibles eran los genes para la traducción. Por ejemplo, el equipo vio que las pitones alimentadas mostraron una mayor actividad de las enzimas involucradas en la regulación de la accesibilidad en comparación con las pitones en ayunas, posiblemente permitiendo que la cromatina se abriera para permitir la traducción. El equipo tiñó el núcleo de las células musculares y calculó un parámetro llamado condensación de la cromatina. De hecho, la cromatina estaba más condensada en las pitones hambrientas que en los animales alimentados.
A continuación, analizaron los cambios en la expresión genética durante la alimentación que podrían estar impulsando estos efectos. La secuenciación de ARN entre las pitones alimentadas y no alimentadas reveló que la alimentación provocó un aumento de los genes implicados en los procesos del retículo endoplasmático y las proteínas. Para Leinwand, esto sugiere que el cuerpo aumentó la producción de proteínas para hacer que los órganos, en este caso el corazón, fueran más grandes.
Wang espera que los estudios futuros investiguen los factores que impulsan los cambios epigenéticos y de expresión génica. “¿Es algo así como un factor que circula en el plasma o es algo que sucede como consecuencia de la carga mecánica del corazón?”, se preguntó. “Ese tipo de experimentos serían muy interesantes”.
Comprender cómo las pitones pueden remodelar rápidamente sus corazones para que se vuelvan más grandes y fuertes después de comer una comida abundante podría brindar nuevas formas de hacer que los corazones humanos rígidos y enfermos sean más flexibles y funcionales, dijo Leinwand. Wang estuvo de acuerdo y dijo que, a pesar de que faltan muchos años para aplicaciones en la vida real, las adaptaciones fisiológicas extremas de las pitones ofrecen un modelo biológico único. “Si eso pudiera aprovecharse y considerarse como algo que pudiéramos manipular en la enfermedad humana, entonces la serpiente habría servido como inspiración”, dijo.