L’ibernazione è sempre stata protagonista delle fantasie umane, dalle trame di fantascienza alla favole, regalandoci l’immaginario di viaggi spaziali di lunga durata condotti con l’equipaggio in uno stato di sonno.
Sembra essere qualcosa che vive solo fra le pagine di un libro o sullo schermo di un cinema, invece se pensiamo alla natura ci sono animali che ne vivono la loro versione: il letargo o lo stato di torpore. Attraverso comportamenti come il letargo, animali come orsi, rane e colibrì possono sopravvivere a inverni rigidi, siccità, carenze alimentari e altre condizioni estreme, entrando in una stasi biologica, dove il metabolismo, la frequenza cardiaca e la respirazione rallentano il loro ritmo e la temperatura corporea diminuisce.
Due nuovi studi, pubblicati entrambi sulla rivista Nature, hanno investigato lo stato di torpore nei topi e hanno aperto alla prospettiva dell’ibernazione umana e di conseguenza alla sua applicazione nell’ambito dei viaggi spaziali.
Il team di ricercatori della Harvard medicine school, composto da Sinisa Hrvatin, coautore dello studio, docente di neurobiologia presso l’Istituto Blavatnik dell’Hms, Senmiao Sun, coautore, studente laureato a Harvard in Neuroscienze, e dall’autore senior Michael Greenberg, professore del Nathan Marsh Pusey e presidente del dipartimento di neurobiologia presso l’Istituto Blavatnik dell’Hms, ha scoperto una popolazione di neuroni nell’ipotalamo che controlla il comportamento simile al letargo, o torpore, nei topi, rivelando per la prima volta i circuiti neurali che regolano questo stato.
I neuroscienziati hanno dimostrato che quando questi neuroni vengono stimolati, i topi entrano in uno stato di torpore che può essere mantenuto per giorni.
Uno studio parallelo dell’Università di Tsukuba, in Giappone, e ha identificato una popolazione di neuroni simile, localizzata sempre nell’ipotalamo.
Per ridurre il dispendio energetico in periodi di scarsità di cibo, molti animali entrano in uno stato di torpore, di cui l’ibernazione è una forma estesa. A differenza del sonno, il torpore è associato a cambiamenti fisiologici sistemici, in particolare a cali significativi della temperatura corporea e soppressione dell’attività metabolica. Sebbene comuni in natura, i meccanismi biologici che sono alla base del torpore e del letargo sono ancora poco compresi.
I ricercatori hanno studiato un campione di topi che, pur non andando in letargo, sperimenta attacchi di torpore quando il cibo è scarso e le temperature sono basse. I neuroscienziati si sono concentrati su un gene chiamato Fos che ha permesso loro di identificare quali neuroni fossero attivi nel passaggio allo stato di torpore. Si è così rilevata una forte attività neuronale nelle zone del cervello che regolano la fame e la temperatura corporea.
Per vedere se l’attività cerebrale fosse sufficiente per innescare il torpore, il team ha combinato due tecniche – FosTRAP e chemogenetica – per etichettare geneticamente i neuroni attivi durante il torpore. Gli esperimenti hanno confermato che il torpore potrebbe essere indotto stimolando i neuroni.
Per restringere l’area specifica che lo controlla è stato progettato uno strumento basato su un virus, utilizzato per attivare selettivamente i neuroni solo nel sito di iniezione. I ricercatori hanno condotto una serie di esperimenti ricercatori concentrandosi nell’ipotalamo, la regione del cervello responsabile della regolazione della temperatura corporea, della fame, della sete, della secrezione di ormoni e di altre funzioni. I neuroni che hanno hanno innescato lo stato di torpore quando stimolati sono stati individuati in una regione specifica dell’ipotalamo, nota come avMLPA.
Questi esperimenti non dimostrano in modo conclusivo che uno specifico tipo di neurone controlli il torpore, che probabilmente coinvolge molti tipi di cellule, ma, identificando la regione cerebrale specifica e il sottoinsieme di neuroni coinvolti nel processo, gli scienziati hanno ora una chiave per comprendere e controllare meglio lo stato di torpore nei topi e in altri animali.
Solo continuando a studiare questi processi, i ricercatori, sperano, un giorno, di poter applicare questi studi all’uomo. L’induzione dello stato di torpore potrebbe avere diverse implicazioni come la prevenzione delle lesioni cerebrali durante l’ictus, consentire nuovi trattamenti per le malattie metaboliche, essere la chiave per inviare l’uomo su Marte e, forse, allungare la vita umana. Per arrivare a delle risposte bisognerà continuare a studiare lo stato di torpore e il letargo negli animali, concentrandosi sul ruolo del cervello in queste attività.
«Le nostre scoperte aprono la porta a una nuova comprensione di cosa sono il torpore e l’ibernazione e come influenzano le cellule, il cervello e il corpo», ha detto Hrvatin. «Ora possiamo studiare rigorosamente come gli animali entrano ed escono da questi stati, identificano la biologia sottostante e già pensiamo alle applicazioni per l’uomo. Questo studio rappresenta uno dei passi chiave di questo viaggio».
Immagine in alto tratta dal film Interstellar
