Tradicionalmente, los científicos pensaban que las células cerebrales en forma de estrella llamadas astrocitos eran partidarios silenciosos y estables de sus vecinos habladores, similares a cables, llamados neuronas. Ahora, un estudio de los NIH sugiere que los astrocitos también pueden opinar. Mostró que silencian los astrocitosen el centro de respiración del cerebro, las ratas respiraron a un ritmo menor y se cansaron en una cinta antes de lo normal. Estos fueron solo dos ejemplos de cambios en la respiración causados por la manipulación de la forma en que los astrocitos se comunican con las células vecinas.
"Durante décadas pensamos que la respiración estaba controlada exclusivamente por neuronas en el cerebro. Nuestros resultados sugieren que los astrocitos ayudan activamente a controlar el ritmo de la respiración", dijo Jeffrey C. Smith, Ph.D., investigador principal del Instituto Nacional de los NIHde Trastornos neurológicos y accidente cerebrovascular NINDS y un autor principal del estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza . "Estos resultados se suman al creciente cuerpo de evidencia que está cambiando la forma en que pensamos acerca de los astrocitos y cómo funciona el cerebro".
El laboratorio del Dr. Smith investiga cómo se controla la respiración mediante la activación rítmica de las neuronas en el complejo preBötzinger, el centro de respiración del cerebro que su laboratorio ayudó a descubrir. Para este estudio, su equipo trabajó con Alexander Gourine, Ph.D., profesor deUniversity College London UCL, cuyo laboratorio descubrió que los astrocitos en las partes vecinas del cerebro pueden regular la respiración al detectar cambios en los niveles de dióxido de carbono en la sangre.
Al menos la mitad del cerebro está compuesto por células llamadas glía y la mayoría de ellas son astrocitos. Recientemente, los científicos han demostrado que los astrocitos pueden comunicarse como neuronas disparando o liberando mensajes químicos, llamados transmisores, a las células vecinas.
En este estudio, los científicos probaron el papel de los astrocitos en la respiración modificando genéticamente la capacidad de los astrocitos en el complejo preBötzinger para liberar transmisores. Cuando silenciaron los astrocitos en las ratas al reducir la liberación del transmisor, las ratas respiraron y suspiraron a un nivel inferiorfrecuencia de lo normal. Por el contrario, si hacían que los astrocitos estuvieran más chatos al aumentar la transmisión, las ratas respiraron a tasas de reposo más altas y suspiraron con más frecuencia.
El equipo también probó cómo silenciar los astrocitos afectó las respuestas de las ratas a los cambios en los niveles de oxígeno y dióxido de carbono. Aunque la frecuencia respiratoria de las ratas aumentó cuando los niveles de oxígeno eran más bajos o los niveles de dióxido de carbono más altos, aún era más baja de lo normal. Silenciar los astrocitosTambién disminuyó la velocidad a la que las ratas suspiraron bajo niveles de oxígeno más bajos. Además, las ratas se agotaron mucho antes de lo normal. Solo podían correr la mitad de la distancia que las ratas normales podrían correr en una cinta antes de cansarse.
"El objetivo principal de la respiración es el intercambio de dióxido de carbono y oxígeno que es crítico para la vida. Nuestros resultados respaldan la idea de que los astrocitos ayudan al cerebro a traducir los cambios en estos gases en respiración", dijo Shahriar Sheikhbahaei, Ph.D.,anteriormente estudiante de doctorado en UCL y participante en el Programa de Asociación de Graduados de NIH, y el autor principal del estudio.
Finalmente, el equipo demostró que estos astrocitos usaban trifosfato de adenosina ATP para comunicarse con otras células en el cerebro. La inactivación del ATP liberado redujo las tasas de respiración en reposo y la frecuencia de suspiros bajo niveles normales y bajos de oxígeno.
"Nuestros resultados amplían nuestra comprensión de cómo el cerebro controla la respiración en condiciones normales y de enfermedad", dijo el Dr. Smith. "Planeamos seguir este camino para comprender cómo los astrocitos ayudan a controlar otros aspectos de la respiración".
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Materiales proporcionado por NIH / Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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