Optimización de la captación y uso del oxígeno a nivel metabólico y celular en vertebrados acuáticos

Abstract

La presente monografía analiza las estrategias fisiológicas y celulares de los vertebrados acuáticos para optimizar el uso del oxígeno, proponiendo un enfoque biomimético ante las limitaciones de la exploración subacuática humana. Tradicionalmente, las branquias artificiales han fracasado por la alta demanda metabólica humana y el escaso oxígeno acuático, por lo cual, se propone reducir endógenamente dicha demanda metabólica celular, esto porque, biofísicamente, peces y mamíferos marinos han optimizado las variables de la Ley de Fick maximizando el área de intercambio gaseoso y utilizando proteínas especializadas, como la hemoglobina con efecto Root. Además, a nivel celular, la supervivencia a la hipoxia depende del Factor Inducible por Hipoxia (HIF-1), que activa la Piruvato Deshidrogenasa Quinasa (PDK), dicha enzima frena la fosforilación oxidativa mitocondrial, previniendo la formación letal de especies reactivas de oxígeno (ROS) durante la isquemia, sobre todo para el humano, que no tolera la isquemia periférica extrema, a diferencia de los mamíferos marinos que aíslan tejidos no vitales para proteger el cerebro y el corazón. Según todo lo mencionado, se propone teóricamente usar nanopartículas superparamagnéticas para inducir un letargo mitocondrial periférico dirigido, ofreciendo un paradigma terapéutico innovador para el trauma clínico por hipoxia.