Explican por primera vez la capacidad de la anestesia para dejar inconscientes a los pacientes

La cirugía sería inconcebible sin la anestesia general, por lo que puede resultar sorprendente que, a pesar de sus 175 años de historia de uso médico, los médicos y científicos no hayan podido explicar cómo los anestésicos dejan temporalmente a los pacientes inconscientes.

Un nuevo estudio de Scripps Research publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences resuelve este antiguo misterio médico. Utilizando modernas técnicas microscópicas a nanoescala, además de ingeniosos experimentos en células vivas y moscas de la fruta, los científicos han mostrado cómo grupos de lípidos en la membrana celular sirven como un intermediario faltante en un mecanismo de dos partes.

La exposición temporal a la anestesia hace que los grupos de lípidos pasen de un estado ordenado a uno desordenado, y luego de vuelta, lo que lleva a una multitud de efectos posteriores que en última instancia causan cambios en la conciencia, según los hallazgos de estos científicos estadounidenses.

Este descubrimiento resuelve un debate científico centenario, que aún hoy en día se mantiene a fuego lento: ¿actúan los anestésicos directamente sobre las puertas de la membrana celular llamadas canales de iones, o actúan de alguna manera sobre la membrana para señalar los cambios celulares de una manera nueva e inesperada? Se han necesitado casi cinco años de experimentos, llamadas y debates para llegar a la conclusión de que es un proceso de dos pasos que comienza en la membrana.

Los anestésicos perturban los grupos de lípidos ordenados dentro de la membrana celular conocidos como "balsas de lípidos" para iniciar la señal. "Creemos que hay pocas dudas de que esta novedosa vía se está utilizando para otras funciones cerebrales más allá de la conciencia, permitiéndonos ahora desmenuzar otros misterios del cerebro", explica uno de los líderes de la investigación, el químico Richard Lerner.

La capacidad del éter para inducir la pérdida de la conciencia se demostró por primera vez en un paciente con un tumor en el Hospital General de Massachusetts en Boston en 1846, dentro de un quirófano que más tarde se conoció como la Cúpula del Éter. Tan relevante fue el procedimiento que fue capturado en una famosa pintura, Primera Operación Bajo el Éter, de Robert C. Hinckley. Para 1899, el farmacólogo alemán Hans Horst Meyer, y luego en 1901 el biólogo británico Charles Ernest Overton, concluyeron sabiamente que la solubilidad de los lípidos dictaba la potencia de tales anestésicos.

Muchos otros científicos, a través de un siglo de experimentación, habían buscado las mismas respuestas, pero les faltaban varios elementos clave, según Scott Hansen, el otro autor del trabajo: "En primer lugar, microscopios capaces de visualizar complejos biológicos más pequeños que los límites de difracción de la luz; y en segundo lugar, recientes conocimientos sobre la naturaleza de las membranas celulares, y la compleja organización y función de la rica variedad de complejos lipídicos que las componen". "Habían estado buscando en todo un mar de lípidos, y la señal fue borrada, simplemente no la vieron, en gran parte por falta de tecnología", añade.

Usando tecnología microscópica ganadora del Premio Nobel, específicamente un microscopio llamado dSTORM, abreviatura de "microscopía de reconstrucción óptica estocástica directa", un investigador postdoctoral del laboratorio de Hansen bañó las células en cloroformo y observó algo como el tiro de apertura de una partida de billar. "Exponer las células al cloroformo aumentó fuertemente el diámetro y el área de los grupos de lípidos de la membrana celular llamados GM1", explica Hansen.

Lo que estaba viendo era un cambio en la organización del grupo GM1, un cambio de una bola apretada a un lío interrumpido, detalla Hansen. A medida que se desordenaba, GM1 derramó su contenido, entre ellos, una enzima llamada fosfolipasa D2 (PLD2).

Marcando PLD2 con un químico fluorescente, Hansen fue capaz de observar a través del microscopio dSTORM como PLD2 se movía como una bola de billar lejos de su hogar GM1 y hacia un diferente, menos preferido cúmulo de lípidos llamado PIP2. Esto activó las moléculas clave dentro de los cúmulos del PIP2, entre ellas, los canales de iones de potasio TREK1 y su activador de lípidos, el ácido fosfatídico (PA). La activación del TREK1 básicamente congela la capacidad de las neuronas para disparar, y por lo tanto lleva a la pérdida de conciencia, dice Hansen.

Lerner insistió en que validaran los hallazgos en un modelo animal vivo. La mosca común de la fruta, la drosophila melanogaster, proporcionó esos datos. La eliminación de la expresión de PLD en las moscas las hizo resistentes a los efectos de la sedación. De hecho, necesitaron el doble de exposición al anestésico para demostrar la misma respuesta. "Todas las moscas eventualmente perdieron la conciencia, sugiriendo que el PLD ayuda a establecer un umbral, pero no es la única vía que controla la sensibilidad al anestésico", argumentan