#13 CEAN MAGAZINE

¿Por qué un oso no se muere de sedentarismo, y tu sí?

Autor: Fernando Mata

La observación de la naturaleza, el conocimiento de los seres vivos, su comportamiento, su fisiología, es tremendamente revelador. Escribo este artículo como el niño ilusionado que quiere contar la historia más bonita encontrada, aun siendo consciente de que cada día, en mi caja abierta de libros de ciencia, encuentro esa ilusión en diferentes historias que, de nuevo, os quiero contar.

Imagínate lo que sería pasar todo tu verano de vacaciones, comiendo sin parar y así aumentar tu peso corporal un 30%, y posteriormente va a continuar una larga estancia en tu cama durante los próximos seis meses. A tu despertar primaveral todo sería diferente, osteoporosis, sarcopenia, síndrome metabólico, enfermedad cardiovascular, quizás hasta algún trombo te hubiera dado, úlceras por presión al estar tanto tiempo tumbado y otras muchas consecuencias.

Sin embargo, los osos salen de la madriguera tras el invierno en un adecuado estado de salud, sin ningún signo de estas condiciones o enfermedades. Como algunos estaréis pensando ¡quién fuera oso!

A continuación, vamos a conocer al oso pardo (Ursus arctos) y a los osos negros (Ursus americanus) y ver cómo se las apañan para no enfermar durante sus seis meses de clausura invernal en la madriguera. Como te acabo de decir, los osos pasan, seis meses metidos en su madriguera, las duras condiciones invernales les han dotado de esta estrategia para sobrevivir. Con el advenimiento de la primavera, los osos se disponen a salir de sus cuevas, y sorprendentemente, lejos de lo que a ti y a mí nos pasaría, libres de enfermedades. No padecen osteoporosis, sarcopenia (pérdida de masa muscular y fuerza), insuficiencia renal, enfermedades cardiovasculares u otras condiciones de salud negativa. A diferencia nuestra, el sedentarismo no los mata. Nuestro organismo está “modelado” por la evolución para moverse; el sedentarismo es una causa real de más de 35 enfermedades o condiciones crónicas que resultan en una disminución de la esperanza de vida ¿Pero por qué el oso no enferma?

Los osos pardos y negros son algunos de los animales que hibernan. Durante medio año estos animales estarán en su madriguera para pasar las bajas temperaturas del invierno sin la menor posibilidad de alimentarse, una estrategia que utilizan los animales hibernantes frente a los que deciden partir hacia otros lugares del planeta como las aves migratorias.  Sin embargo, los osos, a diferencia de otras especies hibernantes, son hibernadores superficiales, es decir, tienen un cierto grado de alerta durante todo el periodo de hibernación. Por ejemplo, su temperatura no baja abruptamente, y aproximadamente, durante su letargo invernal en 33-34ºC. La tasa metabólica cae en torno al 25% y se producen cambios hemodinámicos como la caída de la frecuencia cardiaca a 10 latidos por minuto (lpm) y de la frecuencia respiratoria a 1-2 por minuto. Durante este estado de hibernación también se han visto cambios nivel metabólico. Por ejemplo, se han observado cambios en el metabolismo del sulfato, lo que puede estar involucrado en la defensa antioxidante.

A finales de verano y el otoño, los osos pardos deben aumentar su ingesta para afrontar el duro y frio invierno sin comer.  En estos meses los osos muestran hiperfagia, lo que les hace aumentar su peso corporal un 30% en comparación con la primavera, curiosamente sin que este afecte a su sensibilidad a la insulina.  Esta hiperfagia que acompaña a los osos y otros animales hinernates es importante. Durante el duro inverno en su letargo, ellos no comerán y tendrán que utilizar las grasas almacenadas para su oxidación y producción de energía, sobre todo, los ácidos grasos saturados movilizados del tejido adiposo blanco. Eso requiere cambios metabólicos que son el resultado de variaciones en la expresión de diferentes genes.  Por ejemplo, en estudios realizados con osos negros, se ha podido observar cómo diferentes genes del tejido adiposo y muscular cambian su expresión. En este sentido, en verano los genes relacionados con la lipogénesis (síntesis y acumulación de grasa) aumentan, mientras que, durante el invierno existe una regulación negativa de los genes glucolíticos y positiva en los involucrados en la lipólisis. Interesantemente, muchos de los cambios metabólicos que se han observado durante la hibernación, pueden deberse a una reducción de la diversidad de la microbiota, reduciéndose Firmicutes y Actinonacterias y elevándose Bacteroidetes.  Por ejemplo, en un estudio se pudo comprobar como el trasplante de microbiota de oso de verano e inverno a ratones libres de gérmenes producía un aumento de la adiposidad cuando la microbiota trasplantada era la de verano (Sommer et al., 2016).

En cuanto a los cambios y adaptaciones circulatorias, como comentamos líneas arriba, la frecuencia cardiaca cae en torno a 10 lpm (Laske TG, et al., 2018), con frecuentes asistolias y reducción del gasto cardiaco en torno al 25% en comparación a cuando está activo (Jorgensen PG et al., 2014). Sin embargo, no se presentan signos de insuficiencia cardiaca. En humanos, cuando existe una disminución del flujo sanguíneo, también existe un aumento del riesgo de la formación de trombos, lo que, de nuevo, no ocurre en los osos. Parece que la agregación plaquetaria se reduce durante la hibernación (Arinell K. et al., 2012), así como la expresión de algunos genes relacionados con la coagulación. Otras proteínas relacionadas con la coagulación sin embargo aumentan durante el invierno, lo que podría estar evitando el sangrado.

Algo también curioso y que choca con nuestra biología, es la presencia en los osos de colesterol elevado, lo que como sabrás es un factor de riesgo para la arteriosclerosis en humanos.  Sin embargo, los osos no desarrollan enfermedad arteriosclerótica a pesar de ello (Arinell K. et al., 2012). Los niveles de triglicéridos y colesterol en el plasma son dos veces más altos en los osos partos durante la hibernación que en los humanos. Según reciente estudios parece que, en los osos pardos esta ausencia de arterioclerosis, a pesar de tener el colesterol elevado, es debido a diferencias en las lipoproteínas circulantes. La afinidad de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) a los proteoglicanos circulantes es diez veces menor y además, tiene una elevada salida de colesterol del plasma.

Su respiración disminuye a 1-2 veces por minuto y la tasa de consumo de O₂ se reduce un 75% (Toien O., et al., 2011). En este sentido la hemoglobina aumenta su afinidad por el oxígeno y se produce un aumento del 2,3 difosfoglicerato. Esto permite una adaptación durante el invierno de los osos a la disponibilidad de oxígeno con el fin de asegurar la oxigenación de tejidos vitales como el cerebro y el corazón (Revsberch et al., 2013).

Por otro lado, a humanos nos preocupa tremendamente un tejido sumamente extenso e importante como es el músculo esquelético. Hoy sabemos que sus funciones van más allá del movimiento y luchamos por evitar su pérdida con la edad (sarcopenia), durante el encamamiento por enfermedad, inmovilización tras una lesión, en los vuelos espaciales o en el transcurso de diferentes enfermedades. Los estudios en osos negros han revelado que, durante el verano existe un aumento de la síntesis de proteínas frente a la degradación, lo que es indicativo de que existe un aumento de las proteínas musculares, mientras que en invierno tanto la síntesis como la degradación se reducen manteniendo al final un equilibro en las proteínas musculares. Entre los mecanismos que podrían explicar este mantenimiento de la masa muscular durante la hibernación se ha observado reducciones en la miostatina (una proteína represora del crecimiento muscular) así como un cambio fenotípico en las fibras musculares de tipo II a tipo I (Miyazaki M. et al.,2019). La formación de cuerpos cetónicos y el uso preferencial de los ácidos grasos y cuerpos cetónicos, probablemente contribuya al ahorro de aminoácidos y glucosa durante el ayuno (Owen et al., 2018). Quizás, como ocurre en roedores, en los osos polares la cantidad de grasa almacenada puede estar inversamente correlacionada con la descomposición de proteínas corporales (Atkinson et al., 1996). Además, la fuerza muscular también parece mantenerse. En este sentido, estudios realizados con osos americanos, han demostrado que no pierden más del 29% de la fuerza tibial anterior durante 2 meses de hibernación y que, el tamaño, número de células y propiedades contráctiles no cambian. También resulta interesante un estudio donde se expusieron las células del músculo esquelético humano a suero de verano e invierno de oso pardo, es decir, tras extraer las células cultivadas del sistema musculoesquelético humano, se infundieron con suero extraído de la sangre de osos negros en hibernación.  Los resultados mostraron como la renovación de proteínas de los miotubos se redujo cuando se incubaron con suero de invierno, con una inhibición drástica de la proteólisis que involucró al sistema del proteasoma y lisosomal, lo que dio originó un aumento en la producción del contenido de proteínas de las células musculares (Chanon S. et al., 2018).

Por último, aunque estos animales permanezcan inactivos, no se han encontrado signos de osteoporosis por desuso en los osos ni signo de una mayor porosidad cortical, lo que contrasta con lo que ocurre en humanos (McGee-Lawrence ME et al., 2009). La vitamina D se ha visto más elevada en invierno que en verano, sin cambios en la parathormona (PTH) y calcio. Otros marcadores de recambio óseo como la osteocalcina fueron más altos en verano que en invierno, mientras que otros marcadores como los telopéptidos y carboxiterminales (ICPT y CTX-I) no sufrieron cambios (Vestergaard P., et a., 2011). También han sido estudiados otros péptidos como el transcrito regulado de cocaína y anfetaminas (CART) que se ha visto aumentado hasta 15 veces durante la hibernación, lo que inhibe la osteoclastogénesis (McGee-Lawrence M. et al., 2015). Algunas investigaciones han mostrado como las células madre procedentes del tejido adiposo parece que pueden contribuir a la formación de células óseas, observándose increíblemente como estas células troncales pueden dar lugar en estos animales a células óseas y condrocitos. Teniendo en cuenta estos datos, algunos. Teniendo en cuenta estos impresionantes datos, algunos autores indican que, el esqueleto de un oso durante la hibernación es como si estuviera sometido a carga cuando realmente está sin ella (Seger RL. Et al.  2011).

Todos estos cambios que acabamos de ver parecen ser debido a cambios en la expresión genética lo que daría lugar a la producción de proteínas en diferentes momentos.  Los estudios proteómicos realizados en estos animales analizando diferentes tejidos durante el invierno y el verano (Welinder KG, et al., 2016) muestran como existen cambios entre ambas épocas en el perfil proteómico, lo que estaría indicado que al menos, parte de estas proteínas estarían actuando en el mantenimiento de los tejidos sanos de estos animales. Por ejemplo, se ha observado como la globulina transportadora de hormonas sexuales (SHBG) aumenta hasta 45 veces durante la hibernación, lo que podría estar representando muchas de las adaptaciones que se producen al eliminar la acción de las hormonas esteroides (Avvakumov GV et al., 2010). En este sentido, en humanos se ha visto que niveles elevados de esta proteína se correlacionan con buena salud y protección frente al síndrome metabólico, diabetes, obesidad y una mayor sensibilidad a la insulina, reducción de la presión arterial, colesterol, triglicéridos o incluso el mantenimiento de la masa muscular (Figura 1).