Cerebros fotosintéticos para paliar los infartos cerebrales

Cada año mueren en España 40.000 personas debido a un ictus. Si en lugar de limitarnos a las muertes hablamos de cuánta gente lleva a vivir uno, encontraremos que cada seis minutos tiene lugar un ictus en nuestro país. No cabe duda de que estamos ante un gran problema de salud pública, hablamos de aproximadamente un 10% de las muertes del primer mundo. Y, sin embargo, ¿tenemos claro lo que es un ictus? Conocemos la palabra, pero a decir verdad la medicina y sus infinitos tecnicismos no lo pone demasiado fácil para comprender qué significa exactamente. Se mezclan palabras: infarto, ictus, isquemia…

Para entenderlo, podemos empezar diciendo que una isquemia es una disminución del flujo sanguíneo (y por lo tanto del oxígeno que porta), puede ser temporal o permanente y según su severidad y el tiempo que se mantenga, las consecuencias varían sustancialmente. En casos extremos, una isquemia privará de tanto oxígeno a un órgano que sus células comenzarán a morir, en ese caso diremos que el tejido del que forman parte esas células se está infartando. Efectivamente, no todos los infartos son de corazón, de hecho, hay infartos que reciben nombres propios, como es el caso del cerebral, al cual llamamos ictus.

El factor tiempo

La isquemia, a su vez, puede estar producida por multitud de causas: que el tejido aumente sus necesidades de oxígeno más de lo que los vasos sanguíneos pueden transportar, que el vaso se contraiga súbitamente o se vea taponado parcial o totalmente reduciendo su caudal, o bien que se perfore, perdiendo sangre que no llegará a su destino. Y ahora que comprendemos el escenario podemos ahondar en cómo pretenden resolverlo un equipo de científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong.

Una de las formas más útiles de abordar los ictus a través de la asistencia sanitaria es mediante campañas de concienciación que permitan a los usuarios detectarlos de forma precoz. De ello dependerá que puedan acudir a un hospital en el menor tiempo posible, pues cuanto más tiempo se prolongue el ictus más irreversibles serán sus consecuencias para el cerebro. Problemas súbitos en el habla, media cara paralizada, pérdida de fuerza en una mitad del cuerpo, etc.

Cuando ya ha sido detectado, el siguiente paso consiste en devolver el oxígeno a las zonas afectadas, ya sea “destapando” el vaso sanguíneo ocluido, controlando la hemorragia, etc. No obstante, estos procedimientos no son perfectos, su eficacia se reduce notablemente a medida que pasa el tiempo desde el comienzo del ictus y algunas de estas técnicas entrañan no pocos riesgos para el paciente. Son sin duda óptimas dentro de lo que conocemos, pero dejan lugar a la mejora y, por lo tanto, a la búsqueda de nuevas soluciones.

Algas en el cerebro

Hay soluciones más tradicionales y otras que parecen sacadas de la ciencia ficción. En este caso el problema es un déficit de oxígeno y, da la casualidad, de que hay seres capaces de producir oxígeno sirviéndose solo de la luz solar. ¿Sería posible acaso introducir estos organismos en nuestro cerebro para que produjeran oxígeno durante un ictus? Hablamos de incorporar algas en nuestro cerebro de forma muy estrecha. Suena bastante descabellado, pero la realidad es que no es la primera vez que se hace algo así. En estudios previos ya se demostró cierta utilidad para los infartos de corazón.

Por ese motivo, los investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong se plantearon el reto y encontraron la forma de adaptar esta idea al cerebro. El mayor problema es que el cráneo bloquea el paso de partículas de luz (fotones), necesarias para la fotosíntesis. Los únicos fotones capaces de llegar a cerebro desde el exterior son los de la luz infrarroja, muy poco energéticos e incapaces de desencadenar la fotosíntesis. Ahora bien, existe una forma de aprovecharlos para solucionar el problema. Los investigadores se dieron cuenta de que podían emplear nanopartículas de neodimio de up-conversion, capaces de absorber la luz infrarroja y emitir luz en el espectro visible, suficientemente energética para la fotosíntesis. De ese modo, la idea del equipo era introducir no solo algas, sino estas partículas en el cerebro de sus sujetos.

Por suerte, dado que es un estudio tremendamente preliminar, dichos sujetos no eran humanos. Los ratones fueron, por tanto, inyectados con Synechococcus elongatus y el neodimio para después ser bombardeados con radiación infrarroja (absolutamente inocua). Efectivamente, aquello aumentó la concentración de oxígeno en el cerebro de los ratones, y en experimentos donde se les sometía a isquemias, podía verse una menor mortalidad de las neuronas gracias al suplemento de oxígeno que las algas producían. No obstante, este estudio es el primero de su clase y se limita a ratones. No podemos lanzar las campanas al vuelo y hablar de un éxito aplicable a humanos. De hecho, junto con el aumento del oxígeno se detectó un desarrollo de nuevos vasos sanguíneos, lo cual podría acarrear problemas en el cerebro de los ratones e incluso algún daño de mayor grado en el complejo encéfalo humano.

La cautela es indispensable en momentos tan embrionarios de una investigación, pero no podemos negar que es excitante imaginar la idea de una simbiosis de tal calado. Una colaboración entre dos reinos completamente diferentes de la vida: animales y protistas, unidos por la biomedicina para mejorar nuestra salud.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque en algunos comunicados los investigadores presentan el aumento de vasos sanguíneos como un éxito, hemos de entender que es solo una interpretación. La neoangiogénesis, que así se llama, puede traer problemas cuando sucede de forma descontrolada. El crear nuevas estructuras pulsátiles en el cerebro puede sobreestimular conjuntos de neuronas, haciendo que estas se activen compulsivamente, dando lugar a una actividad aberrante que se expresaría externamente como crisis epilépticas. Por supuesto, esto es un caso extremo, pero precisamente por eso hemos de andar con cuidado al hablar como algo positivo de la neoangiogénesis colateral al uso de algas y nanopartículas.

REFERENCIAS (MLA):

• “Oxygen-Generating Cyanobacteria Powered by Upconversion-Nanoparticles-Converted Near-Infrared Light for Ischemic Stroke Treatment” Nano Letters (2021). pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c00719https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c00719