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| La rana venenosa dorada, Phyllobates terribilis. |
Un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Francisco (UCSF), la Universidad de Stanford y la Academia de Ciencias de California (CAS) ha descubierto nuevas pistas sobre cómo las ranas y las aves venenosas evitan intoxicarse. Su estudio, que se publicará hoy (5 de agosto de 2021) en la revista Journal of General Physiology (JGP), sugiere que, en lugar de desarrollar versiones resistentes de la proteína objetivo de la toxina, los animales producen "esponjas de toxina" que pueden absorber el veneno y evitar que ejerza sus efectos mortales.
Muchos animales venenosos se protegen de los depredadores con toxinas que causan parálisis y paros cardíacos al unirse a los canales de sodio con voltaje, proteínas cruciales que median los impulsos eléctricos en las neuronas, los músculos y el corazón. La batracotoxina, por ejemplo, es una toxina extremadamente potente para los canales de sodio que se encuentra en las aves venenosas Pitohui de Nueva Guinea y en varias especies de ranas venenosas de Colombia. Se calcula que la rana venenosa dorada Phyllobates terribilis lleva un miligramo de batrachotoxina en sus glándulas cutáneas, suficiente para matar a entre 10 y 20 humanos.
Sin embargo, a pesar de tener sus propios canales de sodio activados por voltaje, las aves Pitohui y las ranas venenosas obtienen la batracotoxina de los insectos que comen y almacenan el veneno durante largos periodos. ¿Cómo evitan entonces estos animales envenenarse?
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| Un pájaro Pitohui venenoso. Crédito: Dr. Jack Dumbacher, Academia de Ciencias de California |
Una posibilidad es que los animales hayan desarrollado canales de sodio resistentes a la batracotoxina. "Sin embargo, no se han realizado estudios funcionales de los canales de sodio de la rana venenosa o del Pitohui, por lo que no está claro si los animales portadores de batracotoxinas dependen de cambios dentro de sus canales de sodio o de mecanismos alternativos de resistencia", afirma el profesor de la UCSF Daniel L. Minor, Jr.
En el nuevo estudio, Minor, el becario postdoctoral Fayal Abderemane-Ali, Justin Du Bois (Universidad de Stanford), Lauren O'Connell (Universidad de Stanford), Jack Dumbacher (CAS) y sus colegas demuestran que las aves Pitohui y las ranas P. terribilis no tienen canales de sodio resistentes a la batracotoxina. Al comparar los efectos de la batracotoxina con la saxitoxina, una conocida toxina paralizante de los mariscos, Minor y sus colegas sugieren que estas especies de aves y ranas venenosas pueden depender de proteínas "esponja" que absorben las toxinas e impiden su unión a los canales de sodio.
Para el estudio, el equipo aisló los canales de sodio de las aves Pitohui y P. terribilis. Determinaron que eran muy sensibles a la batracotoxina. Los canales de sodio de las ranas eran, por ejemplo, sensibles a niveles de batracotoxina más de 10 veces inferiores a los encontrados en P. terribilis en la naturaleza.
Un estudio anterior informó de que una mutación encontrada en algunas ranas venenosas cerca del sitio de unión de la batracotoxina puede hacer que los canales de sodio de las ratas sean resistentes a la toxina. Minor y sus colegas introdujeron esta mutación en los canales de sodio de Pitohui y P. terribilis y descubrieron que no conseguía que los canales fueran resistentes a la batracotoxina. De hecho, la mutación perjudicaba la función de los canales incluso en ausencia de batracotoxina. "En conjunto, nuestras observaciones ponen en duda la idea de que la mutación del canal de sodio sea la estrategia de autoresistencia a la batracotoxina en aves venenosas y ranas venenosas como P. terribilis", afirma Minor.
Abderemane-Ali et al. proponen que está en juego un mecanismo alternativo de autoresistencia: los animales producen proteínas esponja que absorben las toxinas y evitan que se unan a los canales de sodio. De hecho, descubrieron que, aunque la batracotoxina se une a los canales de sodio de las ranas aisladas, no parece que se active en los canales cuando se inyecta en ranas venenosas vivas.
Los investigadores aún no han identificado ninguna proteína capaz de absorber la batracotoxina. Sin embargo, las ranas toro producen una proteína llamada saxifilina que puede unirse fuertemente al veneno relacionado saxitoxina. Minor y sus colegas descubrieron que los canales de sodio aislados de P. terribilis son muy sensibles a la saxitoxina, pero esto se invierte en presencia de la saxifilina.
"Esto demuestra que las proteínas esponja de alta afinidad a la toxina son capaces de prevenir las acciones de las toxinas de moléculas pequeñas que se dirigen a los canales de sodio y presta apoyo a la idea de que los mecanismos de secuestro de toxinas pueden actuar para proteger a los animales venenosos de la autointoxicación", dice Abderemane-Ali.
Minor añade: "Estas estrategias de secuestro no sólo podrían ofrecer un medio general de protección contra las toxinas, sino que también podrían actuar en las vías implicadas en el transporte y la concentración seguros de las toxinas en órganos defensivos clave, como la piel. La comprensión de estas vías podría conducir al descubrimiento de antídotos contra diversos agentes tóxicos."
Fuentes, créditos y referencias:
Referencia: Abderemane-Ali et al., 5 de agosto de 2021, Journal of General Physiology.