In termini di chimica del sangue, gli orsi in letargo appaiono come esseri umani diabetici, ma al risveglio dal letargo la chimica torna alla normalità (Foto: Dolovis / Wikimedia Commons)Le persone vanno a dormire, il corpo si raffredda, la pelle diventa blu, i monitor elettronici mostrano che la frequenza cardiaca e la respirazione precipitano quasi a zero. Questo è il tipo di immagine drammatica dell'ibernazione umana che vediamo nei film di fantascienza.

Di solito, la premessa è che i personaggi devono trascorrere lunghi periodi di tempo in viaggio nello spazio esterno senza morire di vecchiaia, o scrittori e futuristi hanno immaginato una tale capacità applicata a pazienti con malattie terminali, in modo che possano essere risvegliati quando, dopo secoli, è stata sviluppata una cura.

La ricerca sul letargo umano, spesso chiamato «animazione sospesa», può alla fine trasformare quelle immagini di fantascienza in realtà scientifica, ma nel breve termine, l'ibernazione è pronta a trasformare la medicina.

I medici già oggi impiegano di routine l'«ipotermia terapeutica lieve» - abbassano di qualche grado la temperatura corporea interna - per rallentare il metabolismo dopo un arresto cardiaco. E' anche di routine raffreddare i pazienti per facilitare alcune operazioni, come ad esempio le procedure a cuore aperto, compresa la sostituzione della valvola e l'applicazione del bypass aorto-coronarico (CABG). Meno frequente è l'abbassamento della temperatura corporea di più di un paio di gradi e sono in corso studi clinici per bloccare la morte per un paio d'ore, abbassando la temperatura corporea a pochi gradi sopra lo zero nelle vittime di gravi traumi con perdita di sangue.

Quest'ultimo scenario equivale all'animazione sospesa a breve termine, ma nella vita reale. Anche se l'ipotermia terapeutica è di serie negli ospedali, gli scienziati stanno cercando di rubare i trucchi dal letargo degli animali, come ad esempio gli scoiattoli.

“Le risposte termoregolatorie, come i brividi, complicano il raffreddamento degli esseri umani e di altri animali che non vanno in letargo”, osserva Kelly Drew, Professore di Chimica e Biochimica all'Università dell'Alaska di Fairbanks. “I medici impediscono i tremori con stupefacenti e paralitici e altre classi comuni di farmaci, ma gli scoiattoli rivelano percorsi cerebrali che potrebbero essere sfruttati per rendere più liscia e più sicura negli esseri umani l'induzione dell'ipotermia”.

Uno di tali percorsi cerebrali aiuta ad attivare il letargo degli scoiattoli quando la sostanza chimica 6N-cyclohexyladenosine (CHA) si attacca a una proteina della superficie cellulare chiamata «recettore adenosina A1» (A1AR). Il team della Drew a Fairbanks ha dimostrato che quando si blocca l'azione della CHA su questi recettori negli scoiattoli, si impedisce il letargo. E ha anche dimostrato che dare CHA ad animali che non vanno in letargo, come i ratti, fa apparire che vadano anch'essi in letargo, a condizione che siano messi in un ambiente freddo.

“Questo ci dice che la CHA potrebbe avere un ruolo potenziale nell'ipotermia terapeutica”, suggerisce la Drew, ma c'è anche un altro fattore. Gli animali che di norma vanno in letargo ‘si ammalano’ quando vi entrano e si ‘curano’ quando si risvegliano. Ciò potrebbe avere profonde implicazioni per il modo in cui valutiamo le malattie e le tipologie dei trattamenti che le affrontano.

Si consideri il sistema respiratorio, per esempio. Nel bel mezzo di un attacco d'asma, e nei pazienti con broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), le vie aeree si comprimono, inducendo i polmoni a gonfiarsi eccessivamente, come un palloncino che si espande. La ricerca sui criceti siriani dimostra che i loro polmoni si gonfiano eccessivamente per evitare il collasso dei polmoni, quando il tasso di respirazione diminuisce fino a due/tre respiri al minuto. Questo accade quando la temperatura corporea dell'animale scende durante l'insorgenza del torpore, una sorta di letargo di breve durata. Nella COPD umana e nell'asma ​​appare una pletora di proteine diverse sulla superficie delle cellule polmonari, insieme al gonfiaggio eccessivo. Questo è chiamato rimodellamento molecolare e accade non solo nella malattia polmonare ma anche quando i criceti entrano nel torpore.

Quando i criceti escono dal torpore, i cambiamenti polmonari si invertono, così come i cambiamenti che erano avvenuti in altri organi. La diminuzione della temperatura corporea nel letargo è associata ad una riduzione della frequenza cardiaca. Fisiologicamente, il cambiamento appare come quello che i medici chiamano blocco cardiaco di secondo grado. Mentre l'animale si riscalda, la frequenza cardiaca ritorna alla normalità. Attraverso lo studio dei meccanismi alla base delle inversioni del letargo, gli scienziati possono scoprire nuove strategie di trattamento per le malattie polmonari e cardiache negli esseri umani.

In un altro settore, nel diabete di tipo 2, i pazienti producono insulina ma l'insulina non è efficace perché la sensibilità delle cellule all'insulina è anormalmente bassa. A causa della ridotta sensibilità all'insulina, le cellule non assorbono zucchero dal sangue. Gli scienziati della University of Tennessee hanno dimostrato che in sostanza la stessa cosa accade negli orsi neri quando entrano in letargo: diventano resistenti all'insulina. Ciò impedisce alle loro cellule di assorbire lo zucchero del sangue (glucosio), permettendo loro di trarre energia dai grassi che si sono accumulati nelle settimane prima del letargo. In termini di chimica del sangue, gli orsi in letargo sembrano esseri umani diabetici, ma al risveglio dal letargo la chimica torna alla normalità. Questo suggerisce che ci deve essere un percorso chimico sottostante la sensibilità all'insulina che può essere regolato. Se gli scienziati riusciranno a capire tale percorso, potrebbero essere in grado invertire lo stesso effetto nelle persone diabetiche.

Ma forse i benefici più grandi della ricerca sul letargo saranno per coloro che soffrono di patologie degenerative del cervello. Le sinapsi sono connessioni tra le cellule nervose, simili ai collegamenti elettronici in un computer. L'apprendimento e la creazione della memoria sono associati alla formazione di nuove sinapsi nel cervello. Nella demenza, soprattutto nelle persone con Alzheimer, si deteriorano i ricordi recenti assieme alla capacità di formarne di nuovi. Ciò avviene quando le sinapsi scompaiono. Durante il letargo, le connessioni tra i neuroni nel cervello si deteriorano, proprio come succede nell'Alzheimer, ma cosa succede, quando gli animali iniziano a svegliarsi? Hai indovinato: le sinapsi si ripristinano. Infatti, al risveglio, gli animali che vanno in letargo passano attraverso il cosiddetto stato ipersinaptico, caratterizzato da una sovrabbondanza di connessioni. Successivamente, il cervello si assesta sui suoi collegamenti pre-letargo.

Questo implica che gli animali che vanno in letargo conservano le informazioni delle sinapsi e le usano per ripristinare i modelli precedenti. In un senso molto reale, è come il software che ripristina la memoria del computer a quella che era in un giorno precedente. Considerando quello che potrebbe significare svelare i segreti del letargo per le persone che soffrono, non solo di Alzheimer, ma anche di condizioni che colpiscono altri organi con cambiamenti che rispecchiano l'ibernazione, la ricerca sul letargo promette di diventare molto clinica.