Pez ciego de las cavernas evolucionó resistencia a la insulina para evitar morir de hambre
Los investigadores que intentan comprender y tratar mejor los trastornos del azúcar en la sangre, como la diabetes tipo 2, pueden buscar nuevas pistas en extraños pequeños peces que viven en cuevas mexicanas.
Los peces de las cavernas gordos y sin ojos albergan la misma mutación genética que las personas con una forma hereditaria de diabetes severa y experimentan después de comer subidas y bajadas de azúcar en la sangre parecidas a la diabetes, pero son perfectamente saludables, según un estudio en Nature dirigido por genetistas de la Escuela de Medicina de Harvard (HMS).
El descubrimiento "hizo estallar mi cabeza", dijo Ariel Aspiras, coautor del artículo y estudiante graduado en el laboratorio de Cliff Tabin en la HMS. "La desregulación de la glucosa por lo general causa una gran cantidad de problemas, pero no en los peces. En realidad, parece beneficiarlos".
Los peces ofrecen una nueva oportunidad para descubrir cómo pueden prosperar los animales con rasgos que enfermarían a los humanos, dijo el coautor Nicolas Rohner, un ex becario postdoctoral en el laboratorio de Tabin que ahora es investigador asistente en el Instituto Stowers de Investigación Médica en Kansas City, Missouri, y profesor asistente en el Centro Médico de la Universidad de Kansas.
"Las jirafas tienen presión arterial alta, por lo que la sangre puede llegar a sus largos cuellos, y las focas desarrollan niveles extremadamente altos de azúcar en la sangre, pero casi nadie mira estas estrategias naturales", dijo.
El estudio "plantea la emocionante posibilidad" de que los peces de las cavernas (Astyanax mexicanus) tengan otras mutaciones que protejan contra los daños usuales de la mala regulación del azúcar en la sangre. Si existen tales mutaciones, estudiarlas podría permitir a los científicos desarrollar nuevas intervenciones para la enfermedad humana, dijo Tabin.
"No sabemos si el estudio del pez nos ayudará directamente", dijo Rohner, "pero la evolución ha intentado muchas variantes genéticas durante millones de años y creo que es más inteligente que cualquier cosa que podamos imaginar, incluso con el aprendizaje automático. Creo que sería tonto no mirar".
Subidas de azúcar sin problemas
La llamativa fisiología del pez parece ser una adaptación a sus extremas condiciones de vida.
Negros como la brea y casi completamente aislados del mundo exterior, sus hogares subterráneos no proporcionan comida la mayor parte del año. El hambre prolongada de los peces está marcada por las inundaciones de primavera que arrasan con nutrientes como gusanos y algas.
Tabin y sus colegas revelaron previamente que los peces de las cavernas tienen mutaciones en el mismo gen que las personas con apetitos insaciables. Aunque es dañino para los humanos, el gen alterado ayuda a los peces a comer todo lo que pueden y a acumular grasa corporal en tiempos de abundancia. Los investigadores demostraron que un metabolismo notablemente lento permite que los peces vivan de esa grasa hasta que llegue la próxima inundación.
En el nuevo estudio, los investigadores buscaron para ver si eran anormales otros aspectos del metabolismo de los peces de las cavernas. Descubrieron que los peces también son resistentes a la insulina: sus células no responden bien a la llamada de la hormona para absorber la glucosa después de una comida.
Un sello distintivo de muchos trastornos metabólicos y un precursor de la diabetes tipo 2, la resistencia a la insulina en las personas puede conducir a un exceso de trabajo del páncreas, almacenamiento de exceso de grasa y azúcar en la sangre crónica alta.
Los experimentos revelaron que los peces de las cavernas también tienen constantemente elevados niveles de azúcar en la sangre, pero no parecen sufrir las consecuencias que las personas tienen, como el daño a los nervios y los vasos sanguíneos.
"Cuando las proteínas en nuestra sangre se empapan en azúcar todo el tiempo, no funcionan tan bien porque básicamente se vuelven azucaradas", explicó la coautora Misty Riddle, una becaria postdoctoral en el laboratorio de Tabin. "Los pecesde las cavernas tienen altos niveles de azúcar en la sangre, pero no proteínas recubiertas de azúcar. ¿Cómo lo hacen?".
Por ahora, la respuesta, que según Riddle podría inspirar estrategias de tratamiento para el daño tisular asociado a la diabetes, sigue siendo un misterio.
Sonda más profunda
Dado que los peces de las cavernas no son un modelo bien estudiado para el metabolismo humano, los investigadores tuvieron que descubrir los protocolos a medida que avanzaban, incluido el desarrollo de una versión de prueba de tolerancia a la glucosa en un pez.
Compararon tres poblaciones diferentes de pecesde las cavernas con sus primos metabólicamente normales que viven en la superficie y encontraron que ellos disfrutan vidas igualmente largas a pesar de su resistencia a la insulina.
Los investigadores criaron luego al pez de las cavernas con el pez de superficie y estudiaron cientos de híbridos resultantes. Descubrieron que los híbridos con la mutación del pez de las cavernas pesaban más y tenían niveles de azúcar en la sangre más altos que aquellos sin la mutación.
Yendo un paso más allá, los investigadores trasplantaron la mutación del pez de las cavernas en peces cebra y confirmaron que contribuye a la resistencia a la insulina y al aumento de peso.
Los científicos están buscando ahora otros genes que dan forma al metabolismo de los peces de las cavernas.
En el camino, intentan mostrar a sus colegas que los peces son una herramienta útil para estudiar el metabolismo humano. "Espero que la gente se entusiasme con el pez de las cavernas como modelo cuando vean que podemos proporcionar una visión de fenómenos, incluso tan bien estudiados como la resistencia a la insulina", dijo Aspiras.
Artículo científico: Insulin resistance in cavefish as an adaptation to a nutrient-limited environment
