Ahora, los investigadores de la Universidad de Guelph están empezando a entender por qué, señalando cómo los corazones de los caimanes se benefician de las duras condiciones iniciales en el huevo, en un nuevo estudio publicado en Scientific Reports.
Es una investigación fundacional que tiene un importante potencial para beneficiar a los seres humanos.
Los aligatores, al igual que muchos lagartos y tortugas, comienzan su vida como huevos enterrados en nidos profundos, y los que están más enterrados son los que menos oxígeno reciben.
«El bajo nivel de oxígeno en esta etapa temprana de la vida afecta a los procesos normales de crecimiento y desarrollo, especialmente en el corazón. En los mamíferos placentarios, como nosotros, estos cambios son negativos y duran hasta la edad adulta. Pero en los caimanes vemos algo diferente: los que tienen menos oxígeno en el nido podrían prosperar», afirma Sarah Alderman, profesora adjunta del Departamento de Biología Integrativa de la U de G que dirigió el estudio.
Los caimanes que se desarrollan en condiciones de bajo oxígeno -o hipoxia- salen del nido con corazones más grandes y fuertes que sus hermanos que tuvieron acceso a más aire como embriones. Sus corazones también funcionan mejor durante el esfuerzo, lo que podría ayudarles a aguantar la respiración durante más tiempo o a soportar una persecución.
Lo que Alderman y sus colaboradores querían entender era qué cambios se producen para crear estos corazones más fuertes y eficientes. Así que se propusieron identificar qué diferencias proteicas marcan el corazón hipóxico del caimán.
Un equipo del Refugio de Vida Silvestre Rockefeller en Luisiana recuperó huevos de caimán de los humedales del refugio y los envió a sus colegas de la Universidad del Norte de Texas. Allí, algunos de los huevos se mantuvieron en incubadoras con hipoxia mientras que el resto se criaron en incubadoras con niveles normales de oxígeno.
El equipo de la U de G recibió muestras de los corazones de los caimanes y, con financiación del Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá (NSERC), analizó las proteínas del interior de estos corazones mediante un método conocido como «proteómica de escopeta.»
Encontraron indicios de que el bajo nivel de oxígeno en el huevo indujo un cambio en la abundancia de ciertas moléculas clave que el corazón utiliza para fabricar proteínas cardíacas, para integrar estas proteínas en sus células y para eliminar y reciclar rápidamente cualquier proteína dañada.
«Esencialmente, estos caimanes aumentaron la maquinaria que necesitaban para estos procesos», dijo Alderman.
La mayoría de los cambios que encontraron en los corazones de los embriones seguían siendo evidentes dos años después en los corazones de los caimanes juveniles también criados en hipoxia.
Además, Alderman descubrió que los corazones hipóxicos tenían más proteínas implicadas en la descomposición de los lípidos, o grasas, necesarios para obtener energía.
«Los corazones son más eficientes cuando queman grasas para obtener energía», dijo Alderman, señalando que los corazones de los atletas son especialmente buenos en esto. «Pero en los humanos, cuando el corazón progresa hacia la insuficiencia cardíaca, cambia a la quema de azúcares».
El hecho de que los corazones de caimán de los embriones criados en hipoxia desarrollen una mayor capacidad de utilizar lípidos para obtener energía en su vida posterior podría ser la clave de por qué la hipoxia no es perjudicial para ellos como lo habría sido una condición similar para un corazón humano en desarrollo.
Aunque el equipo de Texas sólo pudo estudiar a los caimanes hasta que cumplieron dos años – «Después de eso, se vuelve un poco peligroso mantener a los caimanes en un laboratorio», señaló Alderman-, todo indica que estos cambios en la expresión de proteínas en el corazón son permanentes.
El profesor Todd Gillis, catedrático del Departamento de Biología Integrativa, afirma que esta investigación demuestra la importancia de las condiciones ambientales durante el desarrollo embrionario para la posterior salud del adulto.
«Está claro que los factores de estrés que se producen en esta etapa temprana tienen consecuencias a largo plazo porque, como vemos aquí, cambian la biología del animal», dijo.
Gillis, que es miembro fundador del Centro de Investigaciones Cardiovasculares de la U de G, dice que el siguiente paso es identificar lo que desencadena estos importantes cambios en la expresión de proteínas. Si se puede identificar, se abre una vía para aplicar los hallazgos a los seres humanos con corazones debilitados, dijo Gillis.
«Si se pudiera encontrar una forma de activar estas vías y mantenerlas, podría ser una forma de mejorar la función cardíaca y mantener el corazón sano».
Este equipo de investigación recibió recientemente financiación de la Fundación Nacional de la Ciencia de EE.UU. para continuar este trabajo. Alderman espera con interés la siguiente fase de la investigación, señalando que el estudio de los caimanes es fascinante.
«Los caimanes llevan caminando por este planeta mucho más tiempo que los humanos, y no han cambiado mucho en ese tiempo, así que sea lo que sea lo que hacen sus corazones, lo hacen realmente bien».