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Los anestésicos bloquean las neuronas

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Un equipo de científicos del centro de investigación Scripps Research ha descubierto una parte importante del mecanismo de la anestesia general. Los anestésicos bloquean las neuronas al actuar sobre un grupo de lípidos en la membrana plasmática. Esto desencadena una serie de procesos que conducen a una pérdida de conciencia.

La anestesia, pese a ser una práctica que se lleva a cabo hace casi 175 años, sigue siendo uno de los mayores enigmas de la neurociencia. El mecanismo molecular a través del cual los anestésicos generales ejercen sus efectos en el organismo no está claro.

Descubrir la forma en la que funciona podrá conducir al diseño de mejores anestésicos. Además, estaría relacionado con la forma en la que dormimos, la naturaleza química de la conciencia y los mecanismos relacionados con estos estados.

El primer éxito

En el año 1846 se llevó a cabo la primera demostración exitosa de un anestésico para generar una pérdida de conciencia. Esto fue en el Hospital General de Massachusetts en Boston.

Al tratar de explicar los efectos, los investigadores observaron que la potencia de los anestésicos se relaciona con su solubilidad en los lípidos de las membranas plasmáticas. Este hallazgo generó la «hipótesis de los lípidos» de la acción anestésica general. Pero cómo estos cambios que suceden en la estructura lipídica de la membrana generan inconsciencia sigue sin explicación.

La “misteriosa” anestesia

El investigador, doctor Richard Lerner, fundador del campus de Scripps Research en Florida, se refiere a la anestesia como el «abuelo» de los misterios médicos, pues se desconoce cómo los anestésicos bloquean las neuronas.

En un estudio reciente en la revista PNAS, los científicos de este centro de investigación en San Diego, California, describen con detalles sus hallazgos detrás del mecanismo de la anestesia general.

Para estudiar este mecanismo, Lerner y sus colegas utilizaron una combinación de microscopía a nanoescala, estudios celulares in vitro y experimentos en moscas de la fruta (Drosophila melanogaster). 

Primero expusieron las células al potente anestésico cloroformo, que los médicos ya no usan debido a sus efectos tóxicos sobre hígado y riñones. Observaron a través de un microscopio que es «capaz de visualizar complejos biológicos más pequeños que los límites de difracción de la luz».

Observaron que el cloroformo modificó la organización de grupos de lípidos en la membrana plasmática: de esferas muy compactas a estructuras muy desorganizadas.

Las balsas lipídicas

Las balsas de lípidos son espacios moleculares situados en la membrana plasmática, que corresponden a asociaciones estables entre colesterol, esfingolípidos y glicolípidos.

Los científicos proponen un mecanismo en la interrupción de la continuidad de grupos heterogéneos de lípidos llamados balsas lipídicas. Esto desencadena la apertura de canales iónicos e impide que las neuronas disparen su potencial de acción.

Al modificarse estos grupos moleculares, se desprendió su contenido, incluida una enzima llamada PLD2. Para observar la separación de la PLD2, esta fue marcada con un químico fluorescente.

El equipo descubrió que la enzima activaba moléculas dentro de otros grupos de lípidos, incluido un canal de iones de potasio llamado TREK1. La activación de este canal iónico, básicamente, «congela» las neuronas, lo que lleva a una pérdida de conciencia. Como explica el autor principal del estudio, el doctor Scott Hansen: «Los canales de potasio TREK1 liberan potasio, y eso hiperpolariza al nervio, lo hace más difícil de disparar y simplemente lo apaga». Por lo tanto, los anestésicos bloquean las neuronas, lo que ocasiona el estado de pérdida de conciencia.

PLD2 en animales

A continuación, para validar sus hallazgos, los investigadores quisieron estudiar el mismo proceso en animales vivos. Para este procedimiento, eliminaron genéticamente la enzima clave (PLD2) en algunas de las moscas de la fruta. Descubrieron que los insectos sin esta enzima eran más resistentes al cloroformo. Necesitaban casi el doble de la dosis que las moscas normales para ser sedados.

Esto muestra que, aunque PLD2 es importante para generar los efectos de la anestesia, no es el único mecanismo en juego, por lo que «creemos que esto es fundamental, pero hay mucho más trabajo por hacer», dice Hansen.

Los científicos suponen que mecanismos moleculares similares pueden explicar otro misterio de la neurociencia: cómo nos dormimos. De hecho, Hansen y Lerner ya están investigando cómo los lípidos pueden actuar en la generación del sueño.

Pero puede ser que la pregunta más importante sea por qué evolucionó este mecanismo. El descubrimiento de la molécula natural que activa esta vía biológica podría responder preguntas de larga data sobre la conciencia y sobre muchas de las funciones más complejas y poco comprendidas del cerebro humano.