Ciertos vasos sanguíneos en el tronco encefálico se contraen cuando se dilatan los vasos sanguíneos en otras partes del cuerpo. Y ese comportamiento contrario es lo que nos mantiene respirando, según un nuevo artículo de investigadores de UConn publicado el 8 de mayo eLife .
Si el cuerpo fuera una banda de música, el tronco encefálico sería el tambor mayor. Mantiene nuestro corazón latiendo y nuestros pulmones respirando los ritmos esenciales de la vida. Y al igual que un tambor mayor, el trabajo es más complejo de lo que parece.Si los productos de desecho celular se acumulan en el cuerpo, el tronco encefálico tiene que hacer que los pulmones entren en acción sin interrumpir otras funciones corporales, tan seguramente como un tambor rienda en una sección de viento de madera sin perder el bajo latón.
Los neurocientíficos que estudian el tronco encefálico se han centrado en las neuronas, que son células cerebrales que se envían señales entre sí y en todo el cuerpo. Pero concentrarse solo en las neuronas del tronco encefálico es como mirar solo las manos del tambor mayor. Recientemente, los neurocientíficos hanLlegamos a comprender que los astrocitos, células que alguna vez se pensó que simplemente proporcionaban estructura al cerebro, también liberan moléculas de señalización que regulan la función de las neuronas. Pero hasta ahora, nadie había considerado la posibilidad de que los vasos sanguíneos pudieran estar igualmente especializados.
Durante más de un siglo, los médicos y los científicos han sabido que los vasos sanguíneos se dilatan cuando se acumulan productos de desecho celular como el dióxido de carbono. Al ensanchar los vasos, la sangre fresca pasa, transporta oxígeno y elimina el dióxido de carbono ácido.se ha demostrado que es cierto en todo el cuerpo y es un dogma estándar en las clases de fisiología de pregrado.
El fisiólogo de la Universidad de Connecticut, Dan Mulkey, estaba enseñando exactamente eso a los estudiantes universitarios un día cuando se dio cuenta de que no podía ser cierto en cierta parte del tronco encefálico.
"Pensé, guau. Si eso sucediera en la región del cerebro que estudio, sería contraproducente", dice Mulkey. Estudia el núcleo retrotrapezoide RTN, una pequeña región en el tronco encefálico que controla la respiración.en el pasado, las neuronas RTN responden a los niveles crecientes de dióxido de carbono en el torrente sanguíneo estimulando la respiración de los pulmones, pero si los vasos sanguíneos en el RTN se dilataran en respuesta al aumento de dióxido de carbono de la misma manera que lo hacen los vasos sanguíneos en todas partesesa señal tan importante, evitando que las células en el RTN hagan su trabajo y nos lleven a respirar. Sería como si el tambor mayor no notara que la sección de percusión se desvía hacia el campo izquierdo.
Cuando Mulkey regresó al laboratorio, le pidió a su equipo, incluida la compañera posdoctoral de los NIH Virginia Hawkins, que vieran cómo los vasos sanguíneos en finas rodajas de tronco encefálico responden al dióxido de carbono. Y vieron que era realmente cierto: los vasos sanguíneos RTN se contrajeronLos niveles de dióxido de carbono aumentaron, pero los vasos sanguíneos de las rebanadas de corteza la parte superior arrugada del cerebro se dilataron en respuesta al alto nivel de dióxido de carbono, al igual que el resto del cuerpo.
¿Pero cómo sabían los vasos sanguíneos que actuaban de manera diferente en el RTN? Mulkey supuso que los astrocitos RTN tenían algo que ver con eso. Sospechaba que los astrocitos estaban liberando adenosina trifosfato ATP, una molécula pequeña que las células pueden usar para señalar unootro. Y eso estaba haciendo que los vasos sanguíneos RTN se contrajeran.
Cuando lo probaron, descubrieron que la hipótesis era correcta. Los astrocitos en el RTN se comportaban de manera diferente a los astrocitos en cualquier otro lugar del cuerpo. Cuando estos astrocitos del tronco encefálico detectaron altos niveles de dióxido de carbono, liberaron señales de ATP a las neuronas y la sangrevasos
Cuando los investigadores indujeron artificialmente a los astrocitos a liberar ATP, obtuvieron los mismos resultados. Bañar los vasos sanguíneos RTN directamente en el ATP también hizo que se contrajeran. El bloqueo de los receptores de ATP bloqueó la capacidad de los vasos sanguíneos para responder al dióxido de carbono.el equipo realizó los mismos experimentos en animales vivos, obtuvieron los mismos resultados. Quizás lo más importante es que manipular los vasos sanguíneos en el RTN realmente influyó en la forma en que los animales respiran, vinculando así la regulación del diámetro de los vasos sanguíneos con el comportamiento.
La mayoría de esta investigación fue realizada por estudiantes universitarios de la UConn, incluidos Ashley Trinh, Colin Cleary y Todd Dubreuil, así como Elliot Rodríguez, un estudiante de verano en la Experiencia de Investigación de la Fundación Nacional de Ciencias NSF para estudiantes universitarios en el programa de Fisiología y Neurobiologíaen UConn, que estudia en el Gettysburg College en Pennsylvania el resto del año. El trabajo de los estudiantes descubrió un gran descubrimiento en neurofisiología. El trabajo fue financiado en parte por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud HL104101 HL126381 y el Departamento de Connecticut deSalud pública 150263.
"Este es un gran cambio en la forma en que pensamos acerca de la respiración", dice Mulkey. Y sobre los vasos sanguíneos. Incluso en un solo órgano como el cerebro, el propósito del flujo sanguíneo no es el mismo en todas partes. Las respuestas personalizadas en el RTN se mantienenla dirección principal del tambor del cuerpo, y dejar que la banda toque.
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Materiales proporcionado por Universidad de Connecticut . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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