Cuál es el secreto de la rana de cristal que podría ayudar a las personas con problemas de coagulación

Las ranas de cristal presentan uno de los más llamativos fenómenos de la naturaleza. Sus cuerpos son transparentes, una característica que les permite dormir durante el día sobre las hojas verdes. De esta manera, el camuflaje les ayuda a evitar el ataque de sus predadores.

Un equipo de científicos de diferentes instituciones de los Estados Unidos, que incluye al argentino Carlos Taboada, descubrió el mecanismo por el cual estas ranas de cristal se hacen transparentes. Un hallazgo que podría ayudar al desarrollo de mejores fármacos anticoagulantes y para desórdenes cardiovasculares.

Cuando descansan, las ranas que estudiaron sacan sus glóbulos rojos de la circulación y los ocultan en el hígado. Lo han demostrado a través de un estudio que implicó una colaboración entre biólogos e ingenieros biomédicos. Hecho que se publicó hoy en la revista Science.

Se conocen muchos animales que viven en el mar y que pueden cambiar el color de su piel o volverse completamente transparentes. Pero las ranas de cristal son uno de los pocos vertebrados que habitan en ecosistemas terrestres y que pueden ser transparentes, una particularidad que la ha convertido en objeto de estudio.

Sus poblaciones viven en Belice, Colombia, Costa Rica, Ecuador, El Salvador, Guatemala, Guyana, Honduras, México, Nicaragua, Panamá, Surinam y Venezuela.

La rana de cristal no mide más que unos centímetros y es más activa por la noche. De día, es una maestra del camuflaje. “Cuando descansan, sus músculos y piel se vuelven transparentes, y lo único visible son sus huesos, ojos y órganos internos”, explicó el doctor Taboada, becario posdoctoral en la Universidad de Duke y recientemente designado profesor de bioquímica evolutiva en la Universidad de Vanderbilt, Estados Unidos, quien fue entrevistado por Infobabe.

“Estas ranas duermen en el fondo de grandes hojas y, cuando son transparentes, pueden adaptarse perfectamente a los colores de la vegetación”, comentó.

No es fácil contar con la transparencia. Los organismos tienen los glóbulos rojos del sistema circulatorio. Esos glóbulos absorben la luz verde, que es el color de la luz que suelen reflejar las plantas y otros tipos de vegetación.

A cambio, estas células ricas en oxígeno reflejan la luz roja, lo que hace que la sangre -y, por extensión, el sistema circulatorio- sea muy visible, sobre todo contra una hoja verde brillante.

Taboada empezó a dedicarse al estudio de ranas cuando hizo su doctorado en la Argentina. Investigó sobre especies con fluorescencia. Más adelante se dedicó a las ranas de cristal como becario posdoctoral en el laboratorio de Sönke Johnsen, profesor de biología de Duke especializado en el estudio de la transparencia. Trabajó con su colega y amigo Jesse Delia, quien ha viajado por el mundo en busca de diferentes especies ranas de cristal.

Observaron que los glóbulos rojos parecían desaparecer de la sangre circulante cada vez que las ranas se volvían transparentes. Realizaron pruebas de imagen adicionales en los animales y demostraron mediante modelos ópticos que los animales lograban la transparencia porque expulsaban los glóbulos rojos de sus vasos.

Taboada sospechaba que las células se almacenaban en uno de los órganos internos de la rana, que están envueltos en una membrana reflectante. Para seguir adelante con la pregunta, contaron con la colaboración de biólogos e ingenieros biomédicos no sólo de Duke, sino también del Museo Americano de Historia Natural, la Universidad de Stanford y la Universidad del Sur de California.

“Si estas ranas están despiertas, estresadas o anestesiadas, su sistema circulatorio está lleno de glóbulos rojos y son opacas”, explicó Delia, ahora becario posdoctoral en el Museo Americano de Historia Natural.

“La única forma de estudiar la transparencia es si estos animales están felizmente dormidos, lo cual es difícil de conseguir en un laboratorio de investigación. Nos dábamos cabezazos contra la pared buscando una solución”, recordó.

Pero Taboada había aprendido sobre una tecnología de imagen llamada microscopía fotoacústica, cuando estudiaba la biliverdina, el compuesto que da a ciertas especies de ranas su característico color verde.

Esa tecnología consiste en disparar un haz de luz láser seguro sobre el tejido, que es absorbido por las moléculas y convertido en ondas ultrasónicas. Luego, esas ondas sonoras se utilizan para obtener imágenes biomédicas detalladas de las moléculas. Se trata de una herramienta no invasiva, silenciosa, sensible y que está disponible en Duke.

“La microscopía fotoacústica es la herramienta ideal para obtener imágenes no invasivas de los glóbulos rojos porque no es necesario inyectar agentes de contraste, lo que sería muy difícil para estas ranas”, explicó Junjie Yao, profesor adjunto de Ingeniería Biomédica de Duke y coautor.

“Los propios glóbulos rojos dan el contraste, porque los distintos tipos de células absorben y reflejan diferentes longitudes de onda de la luz. Pudimos optimizar nuestros sistemas de imagen para buscar específicamente glóbulos rojos y saber cuánto oxígeno circulaba por el cuerpo de las ranas”, agregó.

Así hicieron el experimento: pusieron a ranas de cristal a dormir boca abajo en una placa de Petri, como si estuvieran sobre una hoja. Las iluminaron con un láser verde. Los glóbulos rojos del cuerpo de la rana absorbían la luz verde y emitían ondas ultrasónicas, que eran captadas por un sensor acústico para rastrear su paradero, con gran resolución espacial y alta sensibilidad.

Los resultados fueron sorprendentemente claros: cuando las ranas dormían, eliminaban casi el 90% de sus glóbulos rojos circulantes y los almacenaban en el hígado. En pruebas posteriores, el equipo también observó que los glóbulos rojos salían del hígado y circulaban cuando las ranas estaban activas, y luego volvían a agregarse en el hígado mientras se recuperaban.

El resultado principal es que cuando las ranas de cristal quieren ser transparentes “filtran casi todos los glóbulos rojos de su sangre y los esconden en un hígado recubierto de espejo, evitando de algún modo crear un enorme coágulo de sangre en el proceso”, explicó a través de un comunicado Johnsen, quien además de científico es fotógrafo y buzo, y ha realizado varias publicaciones sobre transparencia en los animales.

“Cada vez que las ranas necesitan volver a estar activas, devuelven las células al torrente sanguíneo, lo que les proporciona la capacidad metabólica para moverse”, enfatizó. Según contó Taboada a Infobae, ahora están investigando si otras especies de ranas transparentes tienen el mismo mecanismo de esconder los glóbulos rojos en su hígado.

El mecanismo identificado generó ahora más preguntas sobre cómo las ranas pueden almacenar de forma segura casi todos sus glóbulos rojos en el hígado sin que se coagulen o dañen sus tejidos periféricos. Un posible paso siguiente podría ser estudiar este mecanismo y cómo podría aplicarse algún día a problemas vasculares que pueden desarrollarse en los seres humanos.

En la mayoría de los vertebrados, la acumulación de glóbulos rojos puede provocar coágulos potencialmente peligrosos en venas y arterias. Sin embargo, las ranas de cristal no experimentan una trombosis al aglutinar a los glóbulos en el hígado. “Cuando tienen una herida, las ranas sí pueden hacer una coagulación. Por lo cual, desarrollan una coagulación selectiva. Estamos buscando más respuestas para comprender cómo logran eso”, señaló Taboada a Infobae. Por eso, comprender mejor el fenómeno podría contribuir al desarrollo de mejores tratamientos para los pacientes con problemas de coagulación.

“Este es el primero de una serie de estudios que documentan la fisiología de la transparencia de los vertebrados, y esperamos que estimule el trabajo biomédico para traducir la fisiología extrema de estas ranas en objetivos novedosos para la salud humana y la medicina”, dijo Delia.

El trabajo mostró que las ranas de cristal pueden ser un modelo útil para la investigación, especialmente cuando se combina con las imágenes fotoacústicas de última generación. “Podemos aprender más sobre la fisiología y el comportamiento de la rana de cristal, o podemos utilizar estos modelos para optimizar las herramientas de imagen para la ingeniería biomédica”, afirmó Delia.

El trabajo contó con el apoyo de la subvención de la National Geographic Society, la beca posdoctoral del Programa de Ciencia de la Frontera Humana, la beca Gerstner Scholars proporcionada por la Fundación de la Familia Gerstner y la Escuela de Posgrado Richard Gilder del Museo Americano de Historia Natural. También los investigadores recibieron fondos de la Universidad de Stanford y la Universidad de Duke, subsidios de los Institutos Nacionales de Salud, el premio CAREER de la Fundación Nacional de Ciencias, entre otras instituciones.

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