Dos investigadores de la Universidad de Harvard, Catherine Dulac y Xiaowei Zhuang, han descubierto en ratones un grupo de neuronas que son las que provocan determinados síntomas de enfermedades, como la fiebre, la pérdida del apetito o la búsqueda de calor.
Este descubrimiento, publicado en la revista Nature, les ha permitido manipular esas neuronas para provocar o desactivar en ratones estados febriles, así como el apetito.
Las neuronas que en ratones se encargan de estas tareas están situadas en el hipotálamo, la región del cerebro que se encarga de funciones homeostáticas como la presión sanguínea, la temperatura corporal, la frecuencia respiratoria y los niveles de glucosa sanguínea, entre otras, que mantienen el cuerpo en un estado equilibrado y saludable.
Se trata de un conjunto de unas 1.000 neuronas localizadas en la región preóptica ventral medial del hipotálamo, muy cerca de la barrera hematoencefálica, que ayuda a que la sangre circule al cerebro.
Señal de alarma
Los investigadores observaron que, ante una señal de alarma, las células de la barrera hematoencefálica que están en contacto con la sangre y con el sistema inmunológico periférico se activan, y que estas células no neuronales segregan citocinas y quimiocinas que, a su vez, activan la población de neuronas que desencadenan la fiebre y otros síntomas de la enfermedad.
Analizando el cerebro de los ratones, los investigadores descubrieron incluso los receptores de las neuronas que son capaces de detectar señales moleculares provenientes del sistema inmunológico, una capacidad que la mayoría de las neuronas no tienen.
De esta forma obtuvieron toda la información necesaria sobre lo que pasa en el cerebro de los ratones cuando el sistema inmunológico detecta una enfermedad.
Comprobaron que, durante una infección, el cerebro habla con el sistema inmunitario y organiza los cambios fisiológicos y de comportamiento que se manifiestan como los síntomas desagradables de la enfermedad, diseñados para ayudar a eliminar el patógeno y aumentar la supervivencia, explican los investigadores.
Activando y desactivando la fiebre
El descubrimiento fue incluso un poco más allá: los investigadores pudieron activar o silenciar las neuronas relacionadas con los síntomas de la enfermedad, y descubrieron que podían aumentar la temperatura corporal en los ratones, aumentar el comportamiento de búsqueda de calor y también disminuir el apetito.
Estas neuronas, que tienen las claves para controlar la reacción orgánica a los síntomas de una enfermedad, se distribuyen en 12 áreas del cerebro, algunas de las cuales se sabe que controlan la sed, la sensación de dolor y las interacciones sociales. Esto sugiere que otros comportamientos relacionados con una enfermedad pueden verse afectados por la actividad neuronal en esta área del cerebro, sugieren los investigadores.
Durante los experimentos, los científicos también notaron una mayor actividad y activación en esta población de neuronas cuando las moléculas del sistema inmunitario emitían mayores señales.
Esto sugiere que el cerebro y el sistema inmunitario se comunican entre sí a través de señales paracrinas en el área preóptica ventral medial y en la contigua barrera hematoencefálica. La señalización paracrina se produce cuando las células producen una señal para desencadenar cambios en las células cercanas: descubrirla en estas funciones neuronales ha representado toda una sorpresa para los neurólogos.
¿Aplicable a humanos?
Lo más relevante de este descubrimiento, no obstante, es que abre la posibilidad de que en el futuro esta tecnología científica puede aplicarse a seres humanos, a pesar de las enormes diferencias que existen entre el cerebro humano y el de un ratón.
El cerebro de un ratón tiene menos de 9 millones de neuronas, mientras que el cerebro humano tiene unos 100.000 millones de neuronas, lo que marca una diferencia abismal entre las dos especies por la complejidad de las redes neuronales que las separan.
Los investigadores confían, no obstante, que en el futuro esta tecnología se pueda aplicar a la investigación a los humanos, y que incluso se pueda controlar la fiebre cuando se convierta en una amenaza para la salud de las personas.
Hasta ahora, en control de la fiebre se consigue mediante medicamentos antitérmicos, que actúan sobre el centro termorregulador del hipotálamo e influyen sobre la producción y conservación del calor corporal.
Más allá de los antitérmicos
La nueva investigación podrá tal vez trascender este recurso químico para controlar la fiebre y otras reacciones ante una enfermedad, señalan los investigadores.
Consideran que en teoría sería posible aplicar en humanos las mismas técnicas usadas con los ratones, la quimiogenética (control químico de neuronas) y la optogenética (que modifica el comportamiento celular mediante la luz), para regular la actividad de las neuronas que en humanos controlarían los estados febriles, cuando impidan la recuperación de un paciente.
Esta técnica solo podrá aplicarse a seres humanos, no obstante, siempre que se confirme que el cerebro de nuestra especie tiene el mismo mecanismo neuronal de los ratones para organizar la reacción ante una enfermedad, concluyen los investigadores.
Referencia
A preoptic neuronal population controls fever and appetite during sickness. Jessica A. Osterhout et al. Nature (2022). DOI :https://doi.org/10.1038/s41586-022-04793-z
