Calor - calor - fuego rápido neuronal: cómo se acostumbra el cerebro al calor
Por primera vez, los investigadores describen un mecanismo neuronal específico de cada célula asociado a la tolerancia al calor
Animales y humanos desarrollan cierta tolerancia al calor prolongado: el cuerpo se adapta para liberar calor en vez de generarlo, y el metabolismo y el sistema cardiovascular se adaptan. Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Heidelberg han examinado ahora los mecanismos de adaptación subyacentes en el cerebro de ratones que se habían acostumbrado a una temperatura constante de 36 grados centígrados durante 30 días. Descubrieron que un grupo específico de células nerviosas sensibles al calor en una zona central del cerebro, el hipotálamo, estaba inusualmente activo y emitía señales continuamente. Queda por investigar exactamente qué mecanismos ponen en marcha estas señales para evitar el sobrecalentamiento. Sin embargo, dado que los animales perdieron su tolerancia al calor en cuanto se suprimió la actividad de estas neuronas, parece que desempeñan un papel esencial para mantener bajo control la temperatura corporal cuando el calor es persistente. El trabajo, publicado en la revista Nature Neuroscience, ofrece así una primera visión de cómo las células nerviosas del cerebro modifican su comportamiento en respuesta a una exposición prolongada a temperaturas elevadas.
El grupo de investigación está dirigido por el Dr. Jan Siemens, catedrático del Instituto de Farmacología de la Facultad de Medicina de Heidelberg, que investiga cómo las células nerviosas del cerebro perciben la temperatura y regulan la temperatura corporal en respuesta a ella. Considera que los nuevos hallazgos son especialmente valiosos en el contexto del calentamiento global: "Si queremos ayudar en el futuro a las personas cuya salud se resienta por el aumento de las temperaturas, debemos saber cómo funciona la aclimatación al calor en el organismo y cómo podemos favorecerla. Nuestros resultados son un primer paso en esta dirección".
Disparo incesante del centro de control de la temperatura
El hallazgo más importante del trabajo recientemente publicado es que existe un subgrupo especial de neuronas sensibles al calor en el cerebro (neuronas preópticas del hipotálamo) que reacciona explícitamente al estrés térmico prolongado. A diferencia de otras células similares de esta zona del cerebro, unas horas o unos días de calor no las activan. Sin embargo, cuanto más dura el calor, más activas -literalmente "excitadas"- se vuelven. En ratones mantenidos a 36 grados centígrados durante 30 días, acabaron transmitiendo señales de activación a sus vecinos con una frecuencia muy alta: un aluvión neuronal procedente del centro de control de la temperatura del cerebro.
En los ensayos con animales, esto tuvo un efecto concreto en la tolerancia al calor de los animales: los ratones que se habían acostumbrado a esta temperatura durante 30 días también podían soportar un calor de 39 grados centígrados durante más de 24 horas de media sin que su temperatura corporal alcanzara niveles críticos. Los ratones que no se habían aclimatado previamente, en cambio, sólo podían soportar las temperaturas más altas durante un máximo de seis horas. Después, ya no eran capaces de mantener su temperatura corporal cerca de los 37 grados centígrados normales. Los ratones que se habían aclimatado durante cuatro días eran capaces de soportar las temperaturas durante 20 horas.
Tolerancia al calor gracias al termostato del cerebro
El equipo pudo demostrar que existe una relación causal entre la lenta adaptación al calor y la tolerancia al calor activando o desactivando artificialmente estas células especiales en el cerebro de ratones vivos. Esto es posible gracias a modificaciones genéticas de ingeniería muy precisa que garantizan que exactamente estas células nerviosas se desactiven mediante la administración de un agente químico o se activen por irradiación de luz. Cuando los científicos desactivaron las células hipotalámicas en ratones aclimatados, sólo pudieron soportar el calor de 39 grados durante dos horas antes de que aumentara su temperatura corporal. Cuando las células se activaron artificialmente, los ratones que no habían sido aclimatados pudieron tolerar el calor, pero sólo después de tres días de activación celular artificial. "Confirmamos los resultados en experimentos celulares: Parece que se trata de las células nerviosas del termostato del cerebro que se encargan de que los ratones -y probablemente otros mamíferos como los humanos- se acostumbren al calor", afirma el profesor Siemens.
Prevenir los riesgos del calor para la salud
"Lo sorprendente es la lenta reacción de las células nerviosas; el cambio tarda varios días en desarrollarse plenamente. Otras adaptaciones neuronales son mucho más rápidas. Desde un punto de vista biológico, sin embargo, esto tiene sentido, porque el cuerpo reacciona a periodos más cortos de calor con mecanismos de protección como el aumento de la disipación de calor a través de los vasos sanguíneos de la piel y, en los humanos, el aumento de la sudoración. En el caso del calor prolongado, también son necesarias otras estrategias, como un cambio en el metabolismo de las grasas o en la función cardiaca", afirma el biólogo. "Seguiremos investigando qué vías de señalización se activan con este fin y cómo llega esta información del hipotálamo al tejido diana". Además, Siemens quiere examinar si los conocimientos adquiridos pueden utilizarse para contrarrestar mejor los riesgos para la salud que entrañan los largos periodos de calor, como la insuficiencia circulatoria.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Wojciech Ambroziak, Sara Nencini, Jörg Pohle, Kristina Zuza, Gabriela Pino, Sofia Lundh, Carolina Araujo-Sousa, Larissa I. L. Goetz, Katrin Schrenk-Siemens, Gokul Manoj, Mildred A. Herrera, Claudio Acuna, Jan Siemens; "Thermally induced neuronal plasticity in the hypothalamus mediates heat tolerance"; Nature Neuroscience, 2024-12-9
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