Soplo de aire fresco para las células «pegamento» cerebro

Los astrocitos pueden tener un papel importante en la regulación de la respiración.

Miriam Frankel

Microscopio de luz fluorescente de una célula astrocito de un cerebro humanoLos astrocitos, que se creían mucho en la orilla simplemente por otras células cerebrales, también ayudan a regular la respiración.RICCARDO CASSIANI-INGONI/SCIENCE FOTOTECA

Un tipo de célula del cerebro cree que es responsable de apoyar a otras células pueden tener un papel insospechado en el control de la respiración.

En forma de estrella células llamadas astrocitos, que se encuentran en el cerebro y la médula espinal, pueden realizar cambios de «sentido» de la concentración de dióxido de carbono en la sangre y estimular las neuronas para regular la respiración, según un estudio publicado en línea en la ciencia hoy 1 .La investigación podría arrojar algo de luz sobre el papel de los astrocitos en ciertas enfermedades respiratorias, como la muerte súbita, que no se conocen bien.

Los astrocitos son un tipo de célula glial – el tipo más común de célula cerebral, y mucho más abundantes que las neuronas. «Históricamente, las células gliales eran considerados sólo para» pegamento «el cerebro en conjunto, proporcionando la estructura neuronal y el apoyo nutricional, pero no más», explica el psicólogo Alexander Gourine del University College de Londres, uno de los autores del estudio. «Este viejo dogma está cambiando dramáticamente, algunos estudios recientes han demostrado que los astrocitos pueden realmente ayudar a las neuronas para procesar la información.»

«El aspecto más importante de este estudio es que vaya a cambiar significativamente las ideas sobre cómo se controla la respiración», dice David Attwell, neurocientífico del University College de Londres, quien no participó en el estudio.

«Lo que este estudio hace es hermoso y muy emocionante.»

 

Durante el ejercicio, la cantidad de CO 2 en la sangre aumenta, haciendo que la sangre sea más ácida. Hasta ahora, se pensaba que este cambio de pH se ‘sentía’ por neuronas especializadas que señalan a los pulmones para expulsar a más CO 2 . Sin embargo, el estudio encontró que los astrocitos pueden detectar dicha disminución en el pH demasiado – un cambio que provoca un aumento en la concentración de iones de calcio (Ca 2 + ) en las células y la liberación del mensajero químico adenosina-5′-trifosfato (ATP ). Los investigadores creen que el ATP estimula las neuronas cercanas que están involucrados en la respiración, los cuales a su vez hacer que suban respiración para que el exceso de CO 2 se puede eliminar de la sangre.

Una de las técnicas del equipo utilizado fue para insertar un gen que codifica una proteína sensible al calcio fluorescente, Case12, en los cerebros de ratas vivas, además de una secuencia promotora que garantiza el gen se expresa sólo en los astrocitos. Cuando la luz se iluminó el cerebro, Case12 fluorescencia con un brillo correspondiente a la concentración de calcio en los astrocitos. El equipo encontró un aumento inmediato de calcio cuando el nivel de pH se redujo. El experimento también reveló que estos astrocitos, que reaccionan a los cambios de pH, están situados en el bulbo raquídeo – un área del cerebro conocida por «sentido» la composición química de la sangre. El equipo observó resultados similares utilizando rebanadas tallo cerebral de rata y modelos de cultivo celular.

Rápida respuesta

Los investigadores esperan que los hallazgos podrían ayudar a la comprensión de las enfermedades insuficiencia respiratoria, tales como el síndrome de muerte súbita del lactante, también conocido como muerte de cuna, y un síndrome potencialmente fatal llamada maldición de Ondina. Si los problemas en función de las células gliales se puede demostrar que causan estas condiciones, quizás los astrocitos podrían ser objeto en el futuro desarrollo de terapias.

«Lo que este estudio hace es hermoso y muy emocionante», dice Philip Haydon, un neurocientífico de la Tufts University School of Medicine de Boston, Massachusetts. «El siguiente paso sería bloquear selectivamente señales astrocíticos calcio o la liberación de ATP, luego conducir el cambio de pH y ver qué pasa – que determinaría si los astrocitos son absolutamente necesarios en el control de la respiración.»

Gourine acuerdo en que es importante desarrollar herramientas para inhibir respuestas tan astrocitos, pero dice que es un «gran reto».

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Brian MacVicar, neurocientífico celular de la Universidad de British Columbia en Vancouver, Canadá, dice que ha habido cierto desacuerdo acerca de la interacción entre astrocitos y neuronas. La pregunta es si los astrocitos pueden hacer algo con la suficiente rapidez para modificar el comportamiento actual, influyendo en la actividad neuronal, dice, o si tienen un papel más pasivo.

«Los astrocitos se muestran aquí para responder con rapidez – en segundos – a un estímulo fisiológico», dice. «El impacto de este trabajo será convencer al escéptico más endurecido que los astrocitos pueden alterar la actividad neuronal en respuesta a un estímulo y por lo tanto alterar una respuesta de comportamiento».

Sin embargo, algunos investigadores afirman que es necesario tener precaución al interpretar los datos de estudios en animales tales.«Todo el mundo probablemente de acuerdo en que los astrocitos pueden señalar a las neuronas en cultivo celular», dice Attwell. «Pero el problema es que cuando se quiere mover que en los organismos vivos, es más complicado de interpretar los datos, y en especial para determinar exactamente cuál es el mecanismo de señalización es».

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