Cercetători de la universitatea din Calgary au descoperit un nou mecanism într-o populaţie mică de neuroni din măduva spinării, capabili să protejeze creierul şi alte organe vitale de un nivel scăzut de oxigen (hipoxie).
Pe măsură ce oxigenul din sânge scade, mamiferele montează un răspuns cardiorespirator care prioritizează alimentarea cu oxigen a organelor vitale.
Cercetătorii au descoperit că startul acestui răspuns de salvare este dat de senzori spinali de oxigen (SOS), care declanşează activarea sistemului nervos simpatic şi respirator.
„Înţelegerea modului în care sistemul nervos central reglează alimentarea cu oxigen este de o importanţă ştiinţifică şi medicală considerabilă. Hipoxia poate duce la declin cognitiv, tulburări de memorie şi în circumstanţe extreme, cum ar fi atacul de cord, AVC sau sindromul de moarte subită a sugarului (SMSS), poate fi fatală“, spune dr. Nicole Barioni, primul autor al cercetării.
Studiul, publicat în Science Advances, este primul care demonstrează cu certitudine existenţa senzorilor spinali de oxigen. Rezultatul încununează opt ani de muncă de cercetare depusă de dr. Barioni şi cercetătorul său principal, dr. Richard Wilson.
„Ceea ce a început ca un experiment, noaptea târziu în laborator, după o pizza cu nişte colegi, şi o descoperire surpriză, s-a transformat într-un proiect ştiinţific internaţional de proporţii, desfăşurat pe mai mulţi ani, care a dus la identificarea acestui mecanism. Fără energia neobosită şi inteligenţa dr. Nicole şi a întregii echipei, această contribuţie importantă nu ar fi fost posibilă", spune Wilson.
Datorită modului unic în care funcţionează, SOS sunt meniţi să aibă un rol cheie în reglarea fiziologică amplă a sănătăţii, în bolile cronice, leziunile măduvei spinării şi crizele cardiorespiratorii.
Studiul sugerează că SOS utilizează un mecanism inovator de detectare a oxigenului care implică două enzime dependente de oxigen (pe principiul yin şi yang). Aceste enzime concurează pentru aceleaşi molecule.
Când oxigenul este prezent din abundenţă, acţionează doar una dintre enzime. Când oxigenul scade, cealaltă enzimă preia controlul, folosind oxigenul rămas pentru a genera factori de semnalizare.
Aceşti factori de semnalizare activează apoi o cascadă de evenimente care duc la excitaţie neuronală şi activare simpatică.
„Spre deosebire de reţelele neuronale ale trunchiului cerebral care controlează respiraţia, care sunt suprimate în mare parte în caz de hipoxie acută, reţelele simpatice sunt puternic excitate. Înainte de acest studiu, în care am identificat senzorii, modul în care aceste reţele simpatice funcţionează într-un mediu de oxigen scăzut sau fără oxigen nu a fost bine înţeles“, a explicat Wilson.
Folosind mai multe abordări experimentale inovatoare, cercetătorii au izolat diferite părţi ale sistemului nervos la şobolani pentru a testa răspunsurile fiziologice la nivelurile de oxigen din măduva spinării.
Ei au descoperit în acest studiu că SOS contribuie la activarea simpatică şi, în circumstanţe extreme, sunt vitale pentru reflexele de autoresuscitare.
