Investigadores de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich (LMU), en Alemania, han desarrollado una nueva técnica que aprovecha la fotosíntesis para suministrar oxígeno a las neuronas: inyectaron cianobacterias o algas verdes en renacuajos de la especie Xenopus laevis y privaron a los animales de oxígeno, provocando el cese de la actividad cerebral. Sin embargo, la exposición de los animales a la luz hizo posible que los microbios produzcan oxígeno a partir del CO2, gracias al proceso de fotosíntesis: así se restauró la actividad neuronal.
Los especialistas creen que su método puede ser eficaz para explorar los efectos de la activación de organismos fotosintéticos como una forma de aumentar directamente los niveles de oxígeno en el cerebro. Sería un primer paso hacia el uso de recursos naturales que permitan abordar las deficiencias patológicas que agotan el oxígeno en el cerebro, como por ejemplo durante un ataque cardíaco o un accidente cerebrovascular.
Las algas proveen el oxígeno
Según una nota de prensa, el equipo inyectó la mezcla de algas o cianobacterias en principio en los corazones de los renacuajos, que bombearon los microbios a través de los vasos sanguíneos de los animales, llegando hasta el cerebro. Al ser transparentes y recibir directamente la luz solar, el proceso de fotosíntesis se activó inmediatamente en los renacuajos.
La fotosíntesis es un proceso que convierte la energía de la luz del sol en energía química. De esta forma, los organismos vegetales y bacterias logran obtener oxígeno a partir del dióxido de carbono, con la ayuda de la luz solar. En este caso, los investigadores aprovecharon esta capacidad de las algas para proveer de oxígeno al cerebro de los renacuajos.
En el nuevo estudio, publicado recientemente en la revista iScience, los especialistas comprobaron que los animales que habían recibido las algas y fueron expuestos a la luz solar registraron un fuerte incremento en la concentración de oxígeno. Por el contrario, los resultados fueron completamente distintos en aquellos renacuajos que no recibieron la inyección de microorganismos, o que fueron tratados con cepas de algas o cianobacterias con mutaciones genéticas que les impedían producir oxígeno.
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La clave es la luz solar
Para afianzar aún más los resultados, los investigadores agotaron el oxígeno del agua en la que nadaban los animales: en ese momento, la actividad neuronal medida por registros eléctricos de determinados nervios se paralizó por completo. Sin embargo, al iluminar a los animales que habían recibido inyecciones de microorganismos la dinámica neuronal se reestableció, sin requerir el oxígeno externo. Por último, cuando apagaron la luz la actividad neuronal volvió a caer.
Los pasos del experimento demuestran la eficacia de la generación de oxígeno mediante algas y microorganismos, como un método preciso y concreto para recuperar la actividad neuronal en situaciones en las que se interrumpe la llegada de oxígeno al cerebro. Sin embargo, los científicos aclararon que se requieren nuevas investigaciones para lograr que la técnica pueda utilizarse en otros animales y, quizás algún día, en el ser humano.
Según un artículo publicado en The Scientist, el método resultó extremadamente eficaz en los renacuajos por tratarse de organismos transparentes, una condición que permitió que la luz del sol entrara inmediatamente en contacto con las algas inyectadas, produciéndose la fotosíntesis y la generación de oxígenofotosíntesis. Ahora, el gran desafío para los científicos será obtener los mismos resultados en organismos con condiciones completamente diferentes.
Referencia
Green oxygen power plants in the brain rescue neuronal activity. Suzan Özugur, Myra N. Chávez, Rosario Sanchez-Gonzalez, Lars Kunz, Jörg Nickelsen and Hans Straka. iScience (2021).DOI:https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.103158
Foto: un renacuajo de la especie Xenopus laevis después de la inyección de cianobacterias en su corazón, que posteriormente llegaron a su cerebro a través de los vasos sanguíneos. Crédito: Suzan Özugur y Hans Straka.
Video: Study MLT / YouTube.
