La mayoría de nosotros sabemos que las neuronas y otras células dentro del sistema nervioso usan electricidad para comunicarse. Pero lo que los científicos han aprendido en las últimas décadas es que todas las células del cuerpo hacen esto, utilizando la electricidad para "hablar" entre sí y tomar decisiones sobre el crecimiento y el desarrollo.
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Ahora, los investigadores de la Universidad de Tufts han descubierto que manipular la carga eléctrica de las células puede aumentar la capacidad de un organismo para combatir infecciones. Si bien la investigación se realizó sobre embriones de renacuajo, si el fenómeno es válido en humanos, podría ser una nueva forma de combatir la enfermedad. También tiene el potencial de conducir a nuevas formas de reparar lesiones, incluso, un día, ayudando a regenerar partes del cuerpo.
"La bioelectricidad es una nueva y sorprendente dirección en medicina que va mucho más allá de la infección", dice Michael Levin, profesor de biología en Tufts que dirigió la investigación.
Cada célula de un cuerpo vivo contiene una pequeña carga eléctrica, definida como la diferencia entre los átomos cargados a cada lado de la membrana de la célula. Levin, que ha estado estudiando estos cargos durante años, planteó la hipótesis de que la despolarización de las células, reduciendo la diferencia de carga entre el interior y el exterior de la célula, podría ayudar al cuerpo a combatir las infecciones.
En el estudio, que se publicó hoy en npj Regenerative Medicine, los investigadores usaron drogas para despolarizar las células de los embriones de renacuajo. Luego infectaron los embriones con E. coli . Mientras que del 50 al 70 por ciento de los renacuajos comunes infectados con E. coli murieron, solo el 32 por ciento de los renacuajos con células despolarizadas lo hicieron.
Pero los investigadores aún necesitaban asegurarse de que las drogas realmente estuvieran cambiando las cargas eléctricas de las células de los renacuajos, no solo matando la E. coli directamente. Entonces inyectaron células de renacuajo con ARN mensajero (ARNm) codificado con información para despolarizar las células de renacuajos directamente. Este enfoque funcionó de manera similar al tratamiento farmacológico, lo que sugiere que es la despolarización y no los medicamentos que combaten las infecciones.
"El efecto no fue en la bacteria, fue en el huésped", dice Levin.
Hay dos tipos de sistemas inmunes presentes en todos los vertebrados, desde renacuajos hasta humanos. Existe el sistema inmunitario adaptativo, que funciona al exponerse a un patógeno específico. Después de recibir una vacuna, el sistema inmunitario adaptativo "recuerda" el patógeno y puede luchar contra él si está expuesto nuevamente. Lo mismo ocurre si está expuesto a un patógeno en la naturaleza, como si contrae varicela. El sistema inmunitario adaptativo sabe cómo combatirlo, por lo que es mucho menos probable que lo vuelva a atrapar. Pero el sistema inmunitario adaptativo solo funciona en los patógenos que reconoce, por lo que no puede ayudar si está expuesto a algo completamente nuevo. Luego está el sistema inmune innato, que se desarrolla en los primeros momentos como un óvulo fertilizado. Ataca a cualquier patógeno utilizando células sanguíneas especiales y mediadores químicos.
La despolarización funciona con el sistema inmune innato, ayudándolo a reunir más fuerzas, como los macrófagos (un tipo de glóbulo blanco que combate las infecciones), necesarios para combatir las infecciones. Aún no está claro por qué funciona, pero es probable que tenga algo que ver con la manipulación de las vías utilizadas para comunicarse con el sistema inmune innato.
También se sabe que el sistema inmune innato también ayuda a los organismos a regenerar y reparar tejidos. Levin y su equipo sabían que los renacuajos que tienen amputados sus colas muestran despolarización en sus células. Entonces, juntando las pistas, se preguntaron si los renacuajos heridos podrían combatir mejor la infección. Entonces amputaron las colas de los renacuajos y los infectaron con E. coli . Esos renacuajos eran, de hecho, más capaces de combatir la infección.
Este renacuajo no ha sido infectado con E. coli. Tiene un nivel relativamente bajo de leucocitos para combatir infecciones (en rojo). (Mechones) 
Este renacuajo ha sido infectado con E. coli luego de la despolarización de sus células. Tiene un nivel relativamente alto de leucocitos para combatir infecciones (en rojo). (Mechones) Pero, ¿funcionará esta técnica de manipulación de bioelectricidad en humanos?
"La tecnología principal que usamos, que es usar drogas y también ARNm de canales iónicos para despolarizar esas células, que se pueden usar en cualquier criatura", dice Levin. "De hecho, lo hemos hecho en organismos que incluyen células humanas".
Algunos de los medicamentos que pueden usarse para despolarizar células ya están aprobados para humanos. Incluyen antiparasitarios y medicamentos para las arritmias y convulsiones cardíacas. Levin llama a estas drogas "ionoceutics", ya que cambian la polarización de la célula.
El equipo se está moviendo hacia modelos de roedores. Si eso tiene éxito, las pruebas en humanos podrían estar en el futuro.
Pero puede haber desafíos al aplicar un método que funciona en renacuajos embrionarios a uno que funcione en animales no embrionarios. Las vías presentes durante el desarrollo embrionario que permiten que las células se despolaricen y activen el sistema inmunitario pueden no estar presentes después del nacimiento.
"Si podemos o no reaccionarlos sin efectos adversos en situaciones desconocidas", dice Jean-François Paré, investigador asociado en el laboratorio de Levin y el primer autor del artículo.
Además de estudiar los efectos de la despolarización sobre la infección, el laboratorio de Levin también analiza cómo manipular la bioelectricidad puede ayudar a combatir el cáncer, reparar defectos congénitos e incluso regenerar órganos o extremidades. El equipo plantea la hipótesis de que es posible alterar la forma en que las células comunican eléctricamente sus decisiones sobre el crecimiento y el desarrollo, conduciéndolas a "decidir" volver a crecer, digamos, un dedo perdido.
"Estamos trabajando para mejorar la capacidad regenerativa", dice Levin. “En última instancia, el objetivo es poder regenerar cualquier órgano que haya sido dañado. Parece ciencia ficción, pero en algún momento podremos volver a hacer crecer estas cosas ”.
