Compreensão nova do acoplamento neurovascular

Um estudo novo publicou nos relatórios da natureza do jornal em fevereiro de 2020 a descoberta de um mecanismo de controle nos cérebros do rato, que tornasse possível regular sensìvel o fluxo de sangue às áreas diferentes do cérebro, para fornecer bastante a umas áreas mais activas.

O cérebro está entre os consumidores os mais altos do sangue no corpo humano. De facto, um cérebro humano adulto exige aproximadamente 20% da saída da energia do corpo inteiro. Contudo, é exquisitely dependente do resto do corpo para a energia que precisa cada momento porque tem a reserva e as lojas zero zero. Assim, o sistema cardiovascular precisa de fornecer a nutrição exigida cada momento.

Contudo, as necessidades do cérebro variam extensamente segundo o nível de actividade deste órgão. Assim, o corpo precisa de calibrar a quantidade de sangue que precisa em cada momento - e não apenas ao cérebro total, mas a cada parte do cérebro em qualquer momento.

Isto é conseguido por um acoplamento neurovascular engenhoso em que a circulação sanguínea aumenta rapidamente para encontrar as necessidades de uma área altamente activa do cérebro. Em alguma doença condiciona como a hipertensão, diabetes, e a doença de Alzheimer, este processo torna-se muito menos sensível.

Os testes da imagem lactente como a ressonância magnética funcional (fMRI) são igualmente altamente dependentes da circulação sanguínea de flutuação às várias áreas do cérebro medir e localizar a actividade de cérebro.

Artérias no cérebro. Crédito de imagem: Laboratório de Gu/Faculdade de Medicina de Harvard
Artérias no cérebro. Crédito de imagem: Laboratório de Gu/Faculdade de Medicina de Harvard

A importância do acoplamento neurovascular é assim compreensível. Todavia, permaneceu uma matéria da pesquisa a respeito de como o cérebro se comunicou com os vasos sanguíneos para trazer aproximadamente uma resposta tão precisa e rápida.

O estudo actual realizou um grupo de experiências para compreender como o acoplamento neurovascular trabalha. Encontraram que as artérias do cérebro estão envolvidas activamente neste processo de regular a circulação sanguínea em resposta aos níveis de uma proteína chamada Mfsd2a. Esta proteína tem sido descoberta já para ser um componente vital do cordão da segurança levantado pela barreira do sangue-cérebro.

Uma pesquisa mais velha pelos mesmos investigador mostrou que a proteína de Mfsd2a fez à barreira do sangue-cérebro uma unidade forte impedindo a formação de bolhas minúsculas do lipido chamadas os caveolae, que levam sinais moleculars. Caveolae origina nos capilares do cérebro nos ratos.

Contudo, igualmente encontraram que as artérias, que compo aproximadamente 5% de embarcações do cérebro, não expressaram esta proteína, e em conseqüência, mostraram grandes quantidades de caveolae. Isto que encontra foi explorado no estudo actual.

Para encontrar o que acontece em áreas activas do cérebro a respeito da circulação sanguínea, usou a estimulação da suiça nos ratos saudáveis vivos que eram imaged para a actividade de cérebro usando uma microscopia de 2 fotão.

Os resultados

O estudo fez muito para descobrir mudanças nos componentes celulares, subcelulares, e mesmo moleculars que facilitam o acoplamento neurovascular.

No primeiro teste, a estimulação da suiça conduziu à actividade aumentada dentro dos neurónios, com as artérias que alargam-se e aumentou a circulação sanguínea na área cortical sensorial responsável para essa sensação. Por outro lado, quando o teste foi repetido nos ratos que foram alterados genetically para eliminar os caveolae, a actividade neural replicated mas não o aumento na circulação sanguínea nem no alargamento arterial. Os cientistas pressupor que o acoplamento neurovascular estêve perdido nestes ratos em conseqüência de eliminar a produção do caveola.

Em seguida, a equipe inibiu a formação de caveolae especificamente suprimindo o forro endothelial arterial da pilha. Fizeram este induzindo a produção de Mfsd1a, que é normalmente ausente nestas pilhas, como notável acima. O resultado era a ausência de caveolae e, outra vez, de acoplamento neurovascular fraco. Isto prova como importante um papel é jogado pelos caveolae neste processo.

Umas experiências mais adicionais mostraram que as pilhas endothelial do forro arterial jogaram um papel vital e insubstituível neste processo. Quando uma área do cérebro se torna activa, as pilhas de músculo liso em torno das artérias relaxam, causando a dilatação arterial e a mais circulação sanguínea a essa área.  Por outro lado, há uma outra maneira em que trabalhos neurovascular do acoplamento independente através dos caveolae, que transfere os sinais relaxar das pilhas de nervo às pilhas de músculo liso.

A comida de Brian do pesquisador diz, “por sobre um século, nós soube que este fenômeno existe, onde a actividade neural aumenta ràpida a circulação sanguínea em uma maneira muito local e temporal precisa. Mas os mecanismos para como o sistema nervoso fala ao sistema vascular para coordenar este evento eram pela maior parte desconhecidos, e ele eram surpreendentes encontrar esse jogo endothelial arterial das pilhas um papel tão activo no processo.”

Outro encontrar importante era o facto de que a função dos caveolae não é uma variável da sinalização do óxido nítrico, que é uma causa determinante essencial da dilatação do vaso sanguíneo. A nitroglicerina conhecida das medicamentações, usada para a insuficiência cardíaca congestiva, e o sildenafil, para a deficiência orgânica eréctil, ambos operam-se através deste caminho.

Para testar se este era o caso com caveolae, a equipe suprimiu a formação dos caveolae e o caminho do óxido nítrico. O resultado era uma falta completa do acoplamento neurovascular. Isto significa que ambos estes sistemas são processos robustos mas independentes no regulamento da circulação sanguínea em conseqüência da actividade do nervo.

Contudo, onde a produção dos caveolae nas artérias regula mudanças sensíveis e menores na circulação sanguínea, o ácido nítrico pode ser responsável para umas SHIFT mais em grande escala. Assim o sistema é não somente capaz bruta de modular a circulação sanguínea mas de fazer os ajustes finos que são característicos deste processo regulador.

A equipe está analisando agora os tipos de moléculas da sinalização dentro dos caveolae para descobrir seu trabalho detalhado. O mais que sabem sobre ela, melhores podem ser capazes de construir experiências novas para encontrar seu papel na saúde e na doença.

Em conseqüência destes resultados, diz o pesquisador Chenghua Gu, cientistas enlatam agora “dissecam este processo e determinam-no, por exemplo, se os prejuízos neurovascular do acoplamento que nós vemos nas doenças como Alzheimer é o resultado da patologia ou a causa.”

Explicando esta indicação, Gu diz, “nós estabelecemos um grupo muito poderoso de ferramentas genéticas que permitem que nós não somente identifiquem mas manipulem os mecanismos moleculars no centro do acoplamento neurovascular. Por exemplo, mesmo se o fluxo sanguíneo local aumentado é danificado, o cérebro ainda tem a circulação sanguínea e o oxigênio. Que é o impacto deste nos neurônios? Como este cérebro da influência funciona? E contribui às condições como a demência neurovascular? Nós estamos agora na posição para executar a ciência rigorosa que poderia permitir que nós respondam a perguntas como estes.”

Journal reference:

Chow, B.W., Nuñez, V., Kaplan, L. et al. Caveolae in CNS arterioles mediate neurovascular coupling. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2026-1

Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

  • APA

    Thomas, Liji. (2020, February 19). Compreensão nova do acoplamento neurovascular. News-Medical. Retrieved on May 26, 2020 from https://www.news-medical.net/news/20200219/New-understanding-of-neurovascular-coupling.aspx.

  • MLA

    Thomas, Liji. "Compreensão nova do acoplamento neurovascular". News-Medical. 26 May 2020. <https://www.news-medical.net/news/20200219/New-understanding-of-neurovascular-coupling.aspx>.

  • Chicago

    Thomas, Liji. "Compreensão nova do acoplamento neurovascular". News-Medical. https://www.news-medical.net/news/20200219/New-understanding-of-neurovascular-coupling.aspx. (accessed May 26, 2020).

  • Harvard

    Thomas, Liji. 2020. Compreensão nova do acoplamento neurovascular. News-Medical, viewed 26 May 2020, https://www.news-medical.net/news/20200219/New-understanding-of-neurovascular-coupling.aspx.