El uso de organismos no modelo en la investigación médica es un campo en expansión que ya ha tenido un impacto significativo en la salud humana. La información obtenida del estudio de las características únicas de los mamíferos se utiliza para desarrollar nuevos agentes terapéuticos. La notable capacidad de los mamíferos para hibernar proporciona beneficios fisiológicos y metabólicos únicos que se están explorando activamente para posibles aplicaciones en la salud humana en la Tierra. Estos beneficios también prometen reducir muchos de los riesgos para la salud física y mental asociados con los viajes espaciales.
Una característica esencial de la hibernación es un estado de ahorro de energía llamado letargo, que implica una reducción activa y a menudo profunda de la tasa metabólica en relación con la homeostasis inicial. Los posibles beneficios adicionales incluyen el mantenimiento de la estabilidad de los músculos y los huesos a pesar de la inmovilización prolongada y la protección contra las lesiones por radiación. A pesar de este notable potencial, la infraestructura espacial necesaria para estudiar el letargo en roedores de laboratorio no existe actualmente y nunca se ha estudiado la hibernación en microgravedad. Esta es una brecha importante en la comprensión de la hibernación y sus posibles aplicaciones para los vuelos espaciales tripulados.
La instalación STASH también tendrá cámaras para animales de un tamaño que acomodará una variedad de especies animales hibernando y no hibernando, aumentando su aplicabilidad a una variedad de estudios en la ISS al permitir mediciones fisiológicas en tiempo real. La instalación STASH se está desarrollando en colaboración con BioServe Space Technologies para su integración en el Laboratorio Biológico Automatizado Espacial (SABL). Esto permitirá aplicaciones prácticas de esta investigación y mejorará nuestra comprensión tanto de la hibernación como de la fisiología de los mamíferos en el espacio.
Los objetivos a corto plazo del proyecto STASH son nuevas investigaciones sobre la ciencia básica de la hibernación en microgravedad, sentando las bases de sus posibles beneficios para la salud humana. Estos incluyen determinar si la hibernación proporciona la protección esperada contra la pérdida de la función normal de huesos y músculos. Los objetivos a medio plazo del proyecto son desarrollar aplicaciones traslacionales de la investigación sobre la hibernación. Estos incluyen el uso de STASH tanto para probar moléculas bioactivas que imitan firmas transcripcionales de hibernación como para evaluar métodos de inducción de letargo sintético por su capacidad para proporcionar una protección similar.
Como objetivo a largo plazo durante una misión tripulada a Marte, el letargo humano sintético podría actuar como una contramedida apropiada que cambiaría todo en la exploración espacial, mitigando o eliminando todos los peligros incluidos en el acrónimo RIDGE de la NASA para los peligros de los viajes espaciales: radiación cósmica. , aislamiento y conclusión, distancia de la Tierra, campos gravitacionales y ambientes hostiles/cerrados.
El letargo es un estado de letargo de corta duración, acompañado de una ralentización del pulso, la respiración y una disminución de la temperatura corporal, cuya transición y el despertar se producen con bastante rapidez. Si recoges a los animales con cuidado, es posible que no se despierten. Muchos términos relacionados con estados de metabolismo lento (animación suspendida, letargo, hibernación, letargo, letargo, diapausa, estupor) se pueden dividir en dos grandes categorías: animación suspendida e hipobiosis.
La palabra “anabiosis” significa “regreso a la vida”, y esta es la desaceleración metabólica más grave de la que es capaz un organismo vivo. Las mejores especies para sobrevivir en condiciones desfavorables y letales para otros organismos son las esporas bacterianas y los quistes de protozoos, así como los tardígrados, famosos por su sorprendente vitalidad. En un estado de animación suspendida, estos pequeños organismos son capaces de soportar un enfriamiento extremo de hasta -217 grados Celsius, ebullición durante varias horas, irradiación e incluso exposición al espacio exterior.
Para organismos más complejos, una “detención completa” del metabolismo es imposible, pero en la naturaleza existen muchas variaciones de su desaceleración. Uno de ellos, el letargo, ocurre en animales poiquilotérmicos (de sangre fría, que no mantienen una temperatura corporal constante): reptiles, anfibios, peces e insectos. Durante el letargo invernal, su temperatura corporal puede caer por debajo de cero. Los animales que se preparan para congelarse hasta los huesos acumulan sustancias crioprotectoras en sus células, como glicerol o sacarosa, para protegerlas del daño causado por los cristales de hielo.
Un tipo especial de letargo, descrito con gran detalle para los insectos, la diapausa, puede ocurrir en cualquier etapa del desarrollo del organismo (ontogénesis), mientras que el desarrollo se detiene y se pospone hasta tiempos mejores. Estas y otras formas de actividad funcional reducida, como la hibernación o la hipotermia, se denominan colectivamente hipobiosis. Puede ser natural (en forma de un mecanismo adaptativo que permite al cuerpo adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes) o artificial.
Los animales homeotérmicos (de sangre caliente) hibernan para esperar a que pasen las condiciones desfavorables. La hibernación invernal (hibernación) ayuda a esperar a que pase el frío y la falta de alimentos, y la hibernación de verano (estivación) ayuda a esperar a que pase el calor y la sequía. Al hibernar, los animales homeotérmicos en realidad pierden la capacidad de mantener la temperatura corporal durante un tiempo, por lo que también se les llama heterotérmicos porque a veces son de sangre caliente y otras no.
Durante la hibernación, la respiración, los latidos del corazón y la actividad nerviosa se ralentizan y la temperatura corporal disminuye. Algunos roedores, insectívoros, murciélagos, osos e incluso pájaros hibernan. Se pensaba que los primates no hibernaban hasta que en 2004 se descubrió que el lémur de cola gorda (Cheirogaleus medius) pasa siete meses al año hibernando, escondido en un hueco, para sobrevivir a la temporada de calor en Madagascar.
