Las serpientes pitón practican la estrategia depredadora conocida como “siéntate y espera”. Se trata de permanecer inmóvil y esperar a que una presa se ponga al alcance de sus mandíbulas, algo que sucede muy de tarde en tarde. Esta estrategia requiere que en los largos periodos de ayuno se reduzca drásticamente el metabolismo, y que las presas sean suficientemente grandes para compensar esos periodos.

La pitón de Birmania (Python bivittatus) es una serpiente que alcanza los cuatro metros de longitud (Figura 1). Es capaz de permanecer durante meses sin alimentarse, pero cuando captura una presa y comienza a digerirla, su metabolismo se multiplica por diez. En 2005 se descubrió que en las 48 horas posteriores a la ingesta se producía un aumento del 40% en el tamaño del corazón. El crecimiento no se producía por proliferación de las células musculares cardiacas (los cardiomiocitos), sino por un incremento en la síntesis de proteínas, sobre todo las del aparato contráctil, lo que llevaba a un aumento del tamaño de los cardiomiocitos. Se trataba, por tanto, del proceso conocido como hipertrofia cardiaca.

Una vez terminada la digestión, al cabo de 7-10 días, el metabolismo de la pitón vuelve a reducirse al mínimo y el corazón disminuye de tamaño hasta regresar a su volumen inicial. Este rápido proceso de aumento y disminución del tamaño cardiaco en cuestión de días resultaba excepcional, no se había observado nada parecido en otros animales.

En los humanos, una hipertrofia cardiaca reversible puede inducirse por el ejercicio prolongado y también ocurre de forma natural durante el embarazo, pero se trata de fenómenos mucho más lentos. También existe hipertrofia y remodelación cardiaca en respuesta a situaciones patológicas (infarto, hipertensión), pero suele ser irreversible. Por ello, el fenómeno observado en las pitones de Birmania cobraba un potencial interés clínico.

Un equipo de investigación de la Universidad de Colorado (EE.UU.) descubrió en 2011 que la hipertrofia cardiaca era inducida por factores circulantes en la sangre de la pitón. Después de analizar los compuestos del plasma tras la ingesta de alimento, se seleccionaron como candidatos algunos ácidos grasos (mirístico, palmítico, palmitoleico). Bastaba la inyección de estos tres ácidos grasos en la sangre de la pitón para inducir un aumento del tamaño del corazón similar al provocado por la ingesta de una presa (Figura 2). Se observó incluso un aumento en la masa del ventrículo izquierdo de ratones tras la inyección de estos ácidos grasos.

Aclarado este punto, el grupo de investigación se aplicó al estudio de la rápida disminución del tamaño del corazón al volver a la fase de ayuno. Sus resultados acaban de ser publicados en la revista PNAS. Registrando cambios en la expresión génica durante la fase regresiva, se observó la activación de un conjunto de genes regulados por el factor de transcripción FoxO1. Como ya hemos comentado anteriormente en esta serie de artículos, los factores de transcripción se unen al ADN activando o reprimiendo a otros genes.

FoxO1 es bien conocido por su papel en múltiples procesos fisiológicos, como la regulación de la adipogénesis, los niveles de glucosa, el ciclo celular o la respuesta inmune. Más recientemente se ha descrito un papel importante de los factores FoxO en el proceso llamado autofagia, consistente en la degradación controlada de proteínas, orgánulos y otros elementos celulares. La autofagia es necesaria cuando la célula tiene que adaptarse al ayuno, o cuando debe reciclar orgánulos y proteínas deteriorados o que se han vuelto innecesarios. Se trata de un proceso conocido desde hace relativamente poco tiempo. De hecho, el Premio Nobel 2016 en Medicina y Fisiología fue otorgado al japonés Yoshinori Ohsumi por sus estudios pioneros sobre la autofagia.

En el caso de la serpiente pitón, el papel de FoxO1 en los cardiomiocitos consistía en desencadenar un proceso de autofagia. A partir del sexto día tras la ingesta, FoxO1 activa la degradación de proteínas y otros elementos celulares en los cardiomiocitos, provocando una drástica reducción de tamaño. Para demostrarlo, se utilizó un modelo de cardiomiocitos neonatales de rata cultivados con un 3% de plasma de pitón recién alimentada (Figura 3). El equipo confirmó que aumentaban de tamaño 24 h después del tratamiento, y regresaban a su tamaño normal 48 h tras el cambio a un medio de cultivo normal. Pero cuando se desactivó FoxO1 en los cardiomiocitos hipertrofiados mediante un inhibidor farmacológico, estos mantuvieron su gran tamaño en condiciones de ayuno. Por otro lado, cardiomiocitos en los que se forzó la expresión de FoxO1 mediante adenovirus no se hipertrofiaron a pesar de ser cultivados con plasma de pitón recién alimentada.

En conclusión, tanto los mecanismos de activación de la hipertrofia cardiaca como los implicados en la rápida reducción del corazón han quedado desvelados en la pitón de Birmania. Será muy importante saber si este nuevo conocimiento ayudará a comprender mejor la inducción y la reversión de la hipertrofia cardiaca humana en condiciones normales (embarazo, ejercicio) o patológicas.

Referencias

Andersen, J.B., Rourke, B.C., Caiozzo, V.J. et al. (2005) Postprandial cardiac hypertrophy in pythons. Nature. doi: 10.1038/434037a.

Martin, T.G., Hunt, D.R., Langer, S.J. et al. (2024) Regression of postprandial cardiac hypertrophy in burmese pythons is mediated by FoxO1. Proc Natl Acad Sci U S A. doi: 10.1073/pnas.2408719121.

Riquelme, C.A., Magida, J.A., Harrison, B.C. et al. (2011) Fatty acids identified in the Burmese python promote beneficial cardiac growth. Science. doi: 10.1126/science.1210558.

Sobre el autor: Ramón Muñoz-Chápuli Oriol es Catedrático de Biología Animal (jubilado) de la Universidad de Málaga