Parabiosis

La parabiosis es una técnica de laboratorio utilizada en la investigación fisiológica, derivada de la palabra griega que significa "vivir al lado". La técnica implica la unión quirúrgica de dos organismos vivos de tal manera que desarrollen un único sistema fisiológico compartido . A través de este enfoque único, los investigadores pueden estudiar el intercambio de sangre , hormonas y otras sustancias entre los dos organismos, lo que permite el examen de una amplia gama de fenómenos e interacciones fisiológicas. La parabiosis se ha empleado en varios campos de estudio, incluida la investigación de células madre, la endocrinología , la investigación del envejecimiento y la inmunología .

La parabiosis combina dos organismos vivos que se unen quirúrgicamente y desarrollan sistemas fisiológicos únicos y compartidos. ^{[1] [2]} Los investigadores pueden demostrar que el sistema de retroalimentación en un animal se distribuye y afecta al segundo animal a través del intercambio de sangre y plasma.

Los experimentos parabióticos fueron iniciados por Paul Bert a mediados del siglo XIX. Postuló que los animales conectados quirúrgicamente podrían compartir un sistema circulatorio. Bert recibió el Premio de Fisiología Experimental de la Academia Francesa de Ciencias en 1866 por sus descubrimientos. ^[3]

Una limitación de los experimentos es que no se pueden utilizar ratas exógamas porque puede dar lugar a una pérdida significativa de parejas debido a la intoxicación del suministro de sangre de una rata diferente. ^[4]

Muchos de los experimentos parabióticos realizados desde 1950 se centran en la investigación del metabolismo. Uno de estos experimentos fue publicado en 1959 por GR Hervey en el Journal of Physiology . Este experimento apoyaba la teoría de que el daño al hipotálamo , en particular al hipotálamo ventromedial, conduce a la obesidad causada por el consumo excesivo de alimentos. Las ratas del estudio pertenecían a la misma camada, que había sido una colonia cerrada durante varios años. Las dos ratas de cada pareja no tenían más de un 3% de diferencia de peso. Las ratas se emparejaron a las cuatro semanas de edad. Las ratas no emparejadas se utilizaron como controles. Las ratas se unieron de tres maneras. En los primeros experimentos, se abrieron las cavidades peritoneales y se conectaron entre las dos ratas. En experimentos posteriores, para evitar el riesgo de enredar los intestinos de las dos ratas, se realizaron cortes más pequeños. Después de un mayor refinamiento del procedimiento experimental, no se abrieron las cavidades abdominales y las ratas se unieron a la altura del hueso de la cadera con un corte mínimo. Para demostrar que los dos animales compartían sangre, los investigadores inyectaron un tinte en las venas de una rata, y el pigmento apareció en la rata unida.

En cada pareja, una rata se volvió obesa y mostró hiperfagia. El peso de la rata con la lesión quirúrgica aumentó rápidamente durante unos meses, luego alcanzó una meseta como resultado directo del procedimiento quirúrgico. Después del procedimiento, la rata con el hipotálamo dañado comió vorazmente mientras que el apetito de la rata emparejada disminuyó. La rata emparejada adelgazó visiblemente durante todo el experimento, incluso rechazando la comida cuando se le ofrecía. ^{[5] [6]}

Estudios posteriores identificaron este factor de saciedad como la hormona leptina derivada del tejido adiposo . Se demostró que muchas hormonas y metabolitos no eran el factor de saciedad que causó que una rata muriera de hambre en los experimentos. La leptina parecía un candidato viable. A partir de 1977, Ruth BS Harris, una estudiante de posgrado de Hervey, repitió estudios anteriores sobre parabiosis en ratas y ratones. Debido al descubrimiento de la leptina, analizó las concentraciones de leptina de los ratones en los experimentos parabióticos. Después de inyectar leptina en el ratón obeso de cada pareja, descubrió que la leptina circulaba entre los animales unidos, pero la circulación de leptina tardaba un tiempo en alcanzar el equilibrio. Como resultado de las inyecciones, la pérdida de peso casi inmediata resultó en las parejas parabióticas debido al aumento de la inhibición. Aproximadamente el 50-70% de la grasa se perdió en las parejas. El ratón obeso perdió solo grasa. El ratón delgado perdió masa muscular y grasa. Harris concluyó que los niveles de leptina aumentan en los animales obesos, pero que otros factores también podrían afectarlos. Además, se determinó que la leptina reduce el almacenamiento de grasa tanto en animales obesos como delgados. ^[4]

Los primeros experimentos parabióticos también incluyeron la investigación del cáncer. Un estudio, publicado en 1966 por Friedell, estudió los efectos de la radiación con rayos X sobre los tumores ováricos. Para estudiar los tumores, se unieron dos ratas hembras adultas. La rata izquierda fue protegida y la rata derecha fue expuesta a altos niveles de radiación. Las ratas recibieron una cantidad controlada de comida y agua. 149 de 328 parejas mostraron posibles tumores ováricos en los animales irradiados, pero no en sus parejas. Este resultado coincidió con estudios previos de ratas individuales. ^[7]

Las enfermedades crónicas de la edad se estudian mediante la unión de un animal más viejo con un animal más joven. Conocido como parabiosis heterocrónica , este proceso se ha utilizado en estudios para investigar los cambios relacionados con la edad y la enfermedad en la composición de la sangre, especialmente el proteoma plasmático . ^[8] Este proceso podría usarse para investigar enfermedades cardiovasculares, diabetes, osteoartritis y enfermedad de Alzheimer. A medida que los animales envejecen, sus oligodendrocitos reducen su eficiencia, lo que resulta en una disminución de la mielinización , causando efectos negativos en el sistema nervioso central (SNC). Julia Ruckh y sus colegas investigadores han utilizado la parabiosis para estudiar la remielinización de células madre adultas para ver si la unión de ratones jóvenes con viejos podría revertir o retrasar este proceso. Los dos ratones se unieron en el experimento y se indujo la desmielinización mediante inyección en los ratones más viejos. El experimento determinó que los factores de los ratones más jóvenes revirtieron la desmielinización del SNC en ratones más viejos al revitalizar los oligodendrocitos. Los monocitos de los ratones más jóvenes también mejoraron la capacidad de los ratones mayores para limpiar los restos de mielina, ya que los monocitos jóvenes pueden limpiar los lípidos de las vainas de mielina con mayor eficacia que los monocitos mayores. La unión de los dos animales revirtió los efectos de la edad en las células de mielinización. La capacidad de las células del ratón joven no se vio afectada. La inmunidad mejorada del ratón más joven también promovió la salud general del ratón mayor en cada par. Los resultados de este experimento podrían conducir a procesos terapéuticos para personas con enfermedades desmielinizantes como la esclerosis múltiple. ^{[9] [3]}

El término también se aplica a afecciones que ocurren espontáneamente, como en el caso de los gemelos unidos . ^[10]

Reproducción parasitaria obligada de los peces rape de la familia Ceratiidae , en la que los sistemas circulatorios de los machos y las hembras se unen completamente. Sin la unión de los machos con las hembras, las funciones endocrinas no pueden madurar; los individuos no logran desarrollarse adecuadamente y mueren jóvenes y sin reproducirse. ^[11]

Las plantas que crecen juntas con raíces o tallos en contacto íntimo a veces forman injertos naturales. En plantas parásitas como el muérdago y la cuscuta, los haustorios unen los sistemas circulatorios del huésped y del parásito tan íntimamente que las plantas parásitas enroscadoras como Cassytha pueden actuar como vectores que transportan organismos patógenos de una planta huésped a otra. ^[12]

Las colonias de hormigas pueden compartir sus nidos con especies de hormigas que no tienen ninguna relación con ellas, e incluso con otras que no son hormigas . Obviamente, no comparten nada más allá del mantenimiento de los nidos, incluso la segregación de sus crías, por lo que estas observaciones fueron muy sorprendentes; la mayoría de las hormigas son radicalmente intolerantes a los intrusos, generalmente incluso a los intrusos de su propia especie.

A principios del siglo XX, Auguste-Henri Forel acuñó el término "parabiosis" para tales asociaciones, y fue adoptado por personas como William Morton Wheeler . ^{[13] [14]} Además, hay evidencia de la partición de funciones de trabajo entre las dos especies en el nido. ^[15] Los primeros informes de que las colonias de hormigas parabióticas buscan y se alimentan juntas pacíficamente también han sido calificados por observaciones que revelaron que las hormigas de una especie en tal asociación desplazan agresivamente a los miembros de la otra especie del alimento provisto artificialmente, mientras que también se benefician al seguir sus rastros de reclutamiento hacia nuevas fuentes de alimento. ^[14] Se beneficia de la defensa y el mantenimiento compartidos del nido incluso cuando no hay cooperación directa ni interacción entre las dos poblaciones asociadas en un nido. ^[16]

Parabiosis deriva más directamente del neolatín , ^[10] pero el latín a su vez deriva de dos raíces griegas clásicas. La primera es παρά ( para ) que significa "al lado" o "próximo a". En la etimología moderna, esta raíz aparece en varios sentidos, como "cerca de", "fuera de" y "distinto".

• En el sentido fisiológico de "parabiosis", "para" aparentemente pretendía significar "al lado de".
• Al describir estados fisiológicos transitoriamente inactivos, "para" aparentemente significaba "fuera de".
• En el uso ecológico, el término fue acuñado por el entomólogo Auguste-Henri Forel como análogo de " simbiosis ", también en el sentido de "junto a", aunque en este caso el énfasis estaba en contraposición a "juntos" ("sym-").

La segunda raíz griega clásica de la que deriva el latín es βίος ( bios ), que significa "vida".

• Comensalismo  – Simbiosis beneficiosa entre especies
• Mutualismo (biología)  – Interacción mutuamente beneficiosa entre especies
• Simbiosis  : Interacción biológica estrecha y a largo plazo entre organismos distintos (normalmente especies)