• Martes, 21 de noviembre de 2017

Existen neuronas que se activan con el exceso de CO2

Se identifican las neuronas que despiertan al cerebro para respirar en la apnea obstructiva del sueño

Un trastorno del sueño común y potencialmente grave, la apnea obstructiva del sueño, afecta al menos a la cuarta parte de los adultos de Estados Unidos y está relacionado con un mayor riesgo de diabetes, obesidad y enfermedad cardiovascular. Investigadores del ‘Beth Israel Deaconess Medical Center’ (BIDMC), en Boston, Massachusetts, Estados Unidos, identificaron el circuito neuronal específico responsable de despertar el cerebro de los ratones en condiciones de apnea simulada.

Los hallazgos de este estudio, que se detallan en un artículo publicado en la revista ‘Neuron‘, podrían llevar a nuevas terapias farmacológicas para ayudar a los pacientes con apnea obstructiva del sueño a descansar más.

A menudo, pero no siempre marcada por fuertes ronquidos, la apnea del sueño se produce cuando las vías respiratorias de una persona que duerme se colapsan y se cierra la respiración. La disminución de los niveles de oxígeno (O2) y los niveles crecientes de dióxido de carbono (CO2) en la sangre alertan al cerebro dormido sobre el problema, despertando al durmiente el tiempo suficiente para restablecer la respiración.

“Una persona con apnea se despierta y comienza a respirar nuevamente y este ciclo puede repetirse cientos de veces durante la noche, por lo que la persona nunca se queda profundamente dormida”, advierte el autor principal Clifford B. Saper, presidente del Departamento de Neurología de BIDMC. “Por la mañana, es posible que no recuerden que no han tenido una noche de sueño reparador, pero que se sentirán muy cansadas”, agrega.

El sueño fragmentado puede dejar a las personas que sufren apnea con dificultades significativas para la cognición, el estado de ánimo y el estado de alerta durante el día; también puede aumentar el riesgo cardiovascular. Pero, ¿qué pasaría si los científicos pudieran evitar que el cerebro se despertara cientos de veces durante la noche en respuesta a los crecientes niveles de CO2, mientras pueden restablecer la respiración regular nuevamente?

“Nuestro objetivo era identificar los circuitos responsables de despertar al cerebro durante la apnea del sueño, que es distinta de la parte del cerebro que controla la respiración”, dice Saper, también profesor de Neurología y Neurociencia en el Colegio Médico de la Universidad de Harvard, Estados Unidos. “Si pudiéramos evitar que el cerebro se despertara durante las apneas y activar solo la parte del cerebro que abre las vías respiratorias, las personas con apnea obstructiva del sueño aún podrían descansar bien por la noche”, añade.

Neuronas que muestran actividad ante exceso de CO2

Utilizando un recinto con niveles atmosféricos ajustables de O2 y CO2, Saper y sus colegas imitaron los efectos de la apnea obstructiva del sueño (OSA, por sus siglas en inglés) en ratones al cambiar la proporción de los dos gases cada cinco minutos durante 30 segundos. Luego, Saper y sus colegas se centraron en un subconjunto de neuronas, llamadas células PBELCGRP, que se sabe que muestran actividad en respuesta a niveles elevados de CO2.

El equipo utilizó modelos experimentales con estas células alteradas genéticamente de tal manera que los investigadores podrían activar o suprimir las neuronas a voluntad usando luz o fármacos para activar los cambios genéticos. Conocidos como optogenética y quimiogenética, estos experimentos demostraron que la activación de estas células despierta a los ratones y los mantiene activos durante horas.

Los investigadores también vieron que la supresión de la actividad de las células PBELCGRP permitiría que los individuos durmieran incluso cuando los niveles de CO2 en el aire a su alrededor aumentaran. Tomados en conjunto, estos hallazgos muestran que las células PBELCGRP despiertan el cerebro y son necesarias para la excitación.

En el experimento final, los científicos siguieron las ramas de largo alcance de las neuronas PBelCGRP (llamadas axones) a las células con las que se conectan en otras regiones del cerebro. Sin interrumpir la actividad completa de las células, los investigadores desconectaron la conexión de las neuronas PBelCGRP a un sitio clave en el cerebro anterior basal, lo que llevó a una pérdida casi completa de la sensibilidad a la excitación de CO2.

Saper y sus colegas observan que los niveles crecientes de CO2 pueden no ser el único factor que despierta repetidamente a las personas con apnea del sueño durante toda la noche. La presión de aire negativa en la vía aérea superior colapsada también puede enviar mensajes de “despertar” al cerebro a través de otro circuito neuronal. O las neuronas PBelCGRP pueden despertar a un cerebro dormido en respuesta a una variedad de estímulos, no solo elevando los niveles de CO2, según los investigadores.

Conocer qué neuronas regulan la excitación podría permitir a los científicos desarrollar fármacos para tratar la apnea obstructiva del sueño y otros trastornos del sueño. “El objetivo a largo plazo de esta investigación es crear medicamentos que afecten a vías específicas en el cerebro –plantea Saper–. El siguiente paso es ver si podemos usar medicamentos para prevenir la respuesta de despertar mientras aumentamos la apertura de las vías respiratorias. De esta forma, tener una apnea no despertaría a una persona”.

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