La biología de la hibernación revela algo mucho más extraño que un sueño prolongado. Cuando un oso negro japonés se acomoda en su guarida invernal, su frecuencia cardíaca cae un 38 %, mientras que la temperatura corporal solo desciende un 4 %[s]. Este orden es clave: la frecuencia cardíaca disminuye primero y la temperatura corporal la sigue[s]. El animal no se enfría de manera pasiva, sino que orquesta activamente un apagado fisiológico controlado, y los investigadores han identificado un circuito en el tronco encefálico que contribuye a hacerlo posible.
Cómo es realmente la biología de la hibernación
Olvide la imagen de un oso somnoliento tomando una siesta larga. La biología de la hibernación implica un colapso coordinado de la función metabólica normal que mataría a la mayoría de los mamíferos. Las ardillas terrestres árticas reducen su temperatura corporal a -2 °C[s] y sobreviven de ocho a nueve meses sin comer ni beber[s]. En las ardillas terrestres de trece líneas, la glucosa en sangre cae de 8,5 mM a 3,3 mM, ya que las células pasan de quemar carbohidratos a quemar grasa[s].
Los osos funcionan de manera distinta. Los osos negros japoneses mantienen temperaturas corporales alrededor de 35,2 °C durante la hibernación, mientras que sus corazones laten a unos 45 latidos por minuto[s]. La inmovilidad prolongada y el flujo sanguíneo lento aumentarían el riesgo de coágulos en mamíferos que no hibernan. Sin embargo, los osos en hibernación cambian hacia una fisiología antitrombótica reversible: las plaquetas y los factores de coagulación en circulación disminuyen durante la letargia, lo que ayuda a prevenir coágulos hasta que la hemostasia normal se restablece tras el despertar[s].
El interruptor cerebral de la hibernación
Los investigadores han localizado un grupo específico de neuronas que parece controlar la entrada en letargo. Las neuronas catecolaminérgicas en la médula ventrolateral, una región del tronco encefálico, se activan antes de que los animales entren en hibernación[s]. Cuando los científicos activaron artificialmente estas neuronas en ratones no en ayunas, los animales entraron en un estado similar a la letargia, con reducción de la temperatura corporal, la frecuencia cardíaca y el gasto energético. Cuando inhibieron estas neuronas, el 30 % de los ratones en ayunas no lograron entrar en letargo.
Estas neuronas VLM-CA están conservadas en distintas especies. Una población comparable de neuronas VLM-CA también aparece en las ardillas terrestres de Dauria[s], lo que sugiere que la biología de la hibernación depende de una arquitectura neural antigua que múltiples linajes de mamíferos han preservado o reactivado.
La paradoja muscular
Esto es lo que hace que la biología de la hibernación sea médicamente relevante: los animales que hibernan despiertan con sus músculos intactos. Los seres humanos comienzan a perder masa muscular en una semana de inactividad, y los pacientes en la UCI pueden perder más del 10 % de su músculo en siete días[s]. Sin embargo, los osos se despiertan en forma después de cinco meses de inmovilidad.
Cuando los investigadores examinaron la expresión génica en osos en hibernación, esperaban que los genes de construcción muscular estuvieran suprimidos para conservar energía. Ocurrió lo contrario: decenas de genes involucrados en la biosíntesis de proteínas musculares se activaron de manera coordinada, en un patrón metabólicamente costoso[s].
¿De dónde obtienen los osos en hibernación los nutrientes para construir músculo mientras ayunan? Las evidencias apuntan al reciclaje de nitrógeno: los microbios intestinales podrían convertir la urea en aminoácidos, alimentando la síntesis muscular sin ingesta de alimentos[s].
Aplicaciones médicas
La biología de la hibernación tiene aplicaciones directas en la medicina humana. Los osos activan y desactivan la resistencia a la insulina de manera reversible sin consecuencias para la salud[s], un logro que podría aportar información valiosa para el tratamiento de la diabetes si se logra replicar. Los animales que hibernan toleran la lesión por isquemia-reperfusión, el daño que ocurre cuando el flujo sanguíneo regresa a tejidos privados de oxígeno tras un derrame cerebral o un paro cardíaco[s].
Proteínas inducidas por el frío, como la RBM3, protegen a las neuronas durante los descensos de temperatura propios de la letargia[s]. Tras la hibernación, las ranas toro muestran una función neural mejorada bajo hipoxia en todo el sistema nervioso central[s]. En conjunto, apuntan a adaptaciones neuroprotectoras amplias.
Las agencias espaciales han respaldado investigaciones sobre estados similares a la hibernación. Un estado de hibernación similar al de los osos podría reducir los requisitos de carga para misiones a Marte: un metabolismo más lento significa menos alimentos, menos oxígeno y, en consecuencia, menos combustible[s].
Amenazas climáticas
La misma fisiología que hace notable a la biología de la hibernación también hace vulnerables a los animales que hibernan frente al cambio climático. El aumento de la temperatura en las guaridas acorta los períodos de letargo, aumenta la frecuencia de despertares y agota las reservas de grasa que los animales necesitan para sobrevivir al invierno y reproducirse con éxito[s].
La sincronización fenológica de la hibernación, el despertar y la reproducción se está desacoplando de las señales ambientales[s]. Muchas especies que hibernan ya operan cerca de sus límites fisiológicos en entornos extremos, lo que deja poco margen para adaptarse a medida que la variabilidad climática se intensifica.
Mecánica fisiológica de la biología de la hibernación
La biología de la hibernación abarca estrategias fisiológicas distintas según la especie. Los grandes hibernadores, como los osos, experimentan una hipotermia leve: los osos negros japoneses mantienen una temperatura corporal media de 35,2 °C (IC del 95 %: 35,00-35,38), mientras que la frecuencia cardíaca se estabiliza en 44,76 lpm (IC del 95 %: 34,54-54,98)[s]. La secuencia temporal es significativa: la disminución de la frecuencia cardíaca precede a la reducción de la temperatura corporal[s], lo que indica una supresión cardiovascular activa en lugar de un enfriamiento termodinámico pasivo.
Los pequeños hibernadores alcanzan estados mucho más extremos. Las ardillas terrestres de trece líneas reducen su temperatura corporal a 5 °C; las ardillas terrestres árticas llegan a -2 °C[s]. Las ardillas terrestres árticas pueden hibernar de ocho a nueve meses sin ingerir alimentos ni agua[s], sobreviviendo gracias a una reorganización metabólica completa.
Circuitos neurales de la inducción al letargo
Recientemente, se han esclarecido los mecanismos neurales que gobiernan el letargo. Las neuronas catecolaminérgicas de la médula ventrolateral (neuronas VLM-CA) son necesarias para el letargo normal inducido por el ayuno y suficientes para inducir un estado similar al letargo en ratones[s]. La inhibición quimogenética de las neuronas VLM-CA impidió que el 30 % de los ratones en ayunas entraran en letargo y retrasó su inicio en aquellos que sí lo lograron. La activación quimogenética en ratones no en ayunas indujo un estado similar al letargo, con reducción de la temperatura corporal, la frecuencia cardíaca, el consumo de O₂, la producción de CO₂ y el gasto energético calculado.
Las neuronas VLM-CA proyectan hacia el núcleo motor dorsal del vago (que regula la frecuencia cardíaca) y el área preóptica medial (que regula la termogénesis), lo que proporciona el sustrato anatómico para la supresión coordinada de las funciones cardiovasculares y termorreguladoras. Estas neuronas están conservadas en las ardillas terrestres de Dauria y se activan antes de la hibernación[s], lo que sugiere que este circuito es filogenéticamente antiguo.
Mediadores moleculares de la adaptación al frío
La biología de la hibernación implica una reconfiguración metabólica importante. El uso de energía pasa de los carbohidratos a los ácidos grasos: la glucosa sérica en las ardillas terrestres de trece líneas cae de 8,5 mM (activas en verano) a 3,3 mM (en letargo), mientras que el d-β-hidroxibutirato aumenta de 0,26 mM a 2,3 mM[s].
Las proteínas de unión al ARN inducidas por el frío desempeñan funciones neuroprotectoras críticas. Los niveles de transcripción de RBM3 aumentan en tejidos hepáticos, cardíacos y cerebrales durante el letargo en ardillas de manto dorado y osos negros[s]. La proteína de unión al ARN inducible por frío (CIRBP) se regula al alza en el músculo esquelético, el hígado y el tejido adiposo pardo de las ardillas terrestres de trece líneas durante el letargo. Estas proteínas regulan la estabilidad y la traducción del ARNm en condiciones hipotérmicas.
Las proteínas desacoplantes (UCP1, UCP2, UCP3) muestran una regulación al alza específica en cada tejido durante la hibernación. Los transcritos de UCP2 aumentan 1,6 veces en el tejido adiposo blanco; la UCP3 aumenta 3 veces en el músculo esquelético de las ardillas terrestres árticas[s]. Los niveles de proteínas HDAC1 y HDAC4 aumentan en el músculo esquelético y el tejido adiposo pardo durante el letargo, lo que indica una regulación epigenética.
Preservación muscular mediante señalización de IGF
Los mamíferos que hibernan resisten la atrofia muscular por desuso a pesar de meses de inmovilidad[s]. El análisis de la expresión génica reveló una regulación al alza paradójica de numerosos genes de biosíntesis de proteínas musculares en un patrón coordinado y metabólicamente costoso[s].
Los niveles de transcripción de IGF1 e IGF2 se regulan al alza durante el letargo en el músculo esquelético de las ardillas terrestres de trece líneas. En los osos pardos en hibernación, aunque los niveles plasmáticos circulantes de IGF-1 e IGF-2 disminuyen, su disponibilidad en los tejidos aumenta debido a la reducción de la subunidad lábil al ácido (ALS), lo que mantiene la relación anabólica IGF/IGFBP en los tejidos diana. El reciclaje de nitrógeno mediante la conversión de urea en aminoácidos por parte de la microbiota intestinal podría proporcionar el sustrato para la síntesis continua de proteínas[s].
Aplicaciones traslacionales
La biología de la hibernación ofrece modelos directos para el descubrimiento de fármacos. La hibernación proporciona ejemplos naturales de resistencia reversible a la insulina, hipotermia y supresión metabólica con aplicaciones en el manejo de la diabetes y la lesión por isquemia-reperfusión[s]. Los osos activan y desactivan la resistencia a la insulina de manera estacional sin consecuencias patológicas[s].
Los animales que hibernan toleran el estrés por hipoxia e isquemia-reperfusión, relevante en casos clínicos de derrame cerebral y paro cardíaco. La capacidad de despertar de la hibernación sin pérdida neuronal, muscular ni ósea destaca posibles vías para tratar enfermedades neurodegenerativas y relacionadas con el envejecimiento[s]. Tras la hibernación, las ranas toro muestran una función neural mejorada bajo hipoxia en todo el sistema nervioso central[s].
Un estado de hibernación similar al de los osos podría reducir los requisitos de recursos para misiones espaciales prolongadas: un metabolismo más lento significa menos alimentos, menos oxígeno y, por tanto, menos combustible[s]. En 2025, National Geographic informó que la NASA y la ESA respaldaban estudios sobre estados similares a la hibernación en humanos.
Impactos del cambio climático en la fenología de la hibernación
El aumento de la temperatura en las hibernaculas acorta los períodos de letargo, aumenta la frecuencia de despertares y agota las reservas de energía cruciales para la supervivencia y el éxito reproductivo[s]. La sincronización fenológica de la hibernación, el despertar y la reproducción se está desacoplando de las señales ambientales, lo que genera desajustes que amenazan la aptitud y la supervivencia[s].
Muchas especies que hibernan ya habitan entornos extremos y operan cerca de sus límites fisiológicos. A medida que la variabilidad climática se intensifica, las especies de latitudes altas enfrentan disrupciones ecológicas, como pérdida de hábitat, cambios en la depredación y alteraciones en las redes tróficas, mientras que los hibernadores tropicales sufren estrés fisiológico directo al acercarse las condiciones a sus máximos térmicos.
