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O estudo revela o papel do cálcio em dirigir a circulação sanguínea no cérebro

Ao contrário do resto do corpo, não há bastante bens imobiliários no cérebro para a energia armazenada. Em lugar de, o cérebro confia nas centenas de milhas de vasos sanguíneos dentro dele para fornecer a energia fresca através do sangue. Contudo, como o cérebro expressa uma necessidade para mais energia durante a actividade aumentada e dirige então seu fluxo sanguíneo aos hot spot específicos, foi compreendido até aqui deficientemente.

Agora, a Faculdade de Medicina da Universidade de Maryland e a universidade de pesquisadores de Vermont mostraram como o cérebro se comunica aos vasos sanguíneos quando com necessidade da energia, e como estes vasos sanguíneos respondem relaxando ou constringindo à circulação sanguínea directa às regiões específicas do cérebro.

Em seu papel novo, publicado o 21 de julho em avanços da ciência, nos pesquisadores diga que isso como que o cérebro dirige a energia compreensiva a se no detalhe intrincado pode ajudar a determinar o que vai mal nas condições como a doença de Alzheimer e a demência, onde a circulação sanguínea defeituosa é um predictor para o prejuízo cognitivo. Se o cérebro não obtem o sangue a onde o precisa quando o precisa, os neurônios tornam-se forçados, e ao longo do tempo deterioram finalmente a condução aos problemas cognitivos da diminuição e de memória.

As grandes artérias alimentam as embarcações de tamanho médio conhecidas como as arteríolas que alimentam então mesmo uns capilares mais minúsculos; tão pequeno que somente um único glóbulo pode passar completamente imediatamente. Em um papel 2017 da neurociência da natureza, os pesquisadores mostraram que os pulsos elétricos que percorrem através dos capilares dirigem a circulação sanguínea das arteríolas de tamanho médio que fornecem grandes regiões do cérebro. Para este papel o mais atrasado, a equipe quis estudar ajustar-se do sangue enquanto corre através dos capilares para regular precisamente o abastecimento de energia às regiões minúsculas no cérebro.

Parece haver dois mecanismos que trabalham em tandem para assegurar-se de que a energia sob a forma do sangue o faça às regiões específicas do cérebro: um largo e o outro preciso. O primeiro mecanismo elétrico é como uma aproximação do malho para obter mais sangue à vizinhança geral da actividade de cérebro aumentada controlando as arteríolas de tamanho médio, e então os sinais capilares do cálcio asseguram-se de que se ajustar excelente para se certificar do sangue obtenha exactamente ao lugar direito na hora certa através dos capilares minúsculos.”

Thomas Longden, Ph.D., professor adjunto da fisiologia, Faculdade de Medicina da Universidade de Maryland

O Dr. Longden e seus colaboradores usou uma proteína que se emitisse a luz verde quando o cálcio aumenta na pilha. Devido aos esforços da equipe de Michael Kotlikoff na Universidade de Cornell, podiam girar esta ferramenta sobre nas pilhas que alinham vasos sanguíneos dos ratos. Os pesquisadores olharam então através dos indicadores pequenos nos cérebros destes ratos para investigar o papel do cálcio na circulação sanguínea de controlo nos capilares do cérebro. Quando as pilhas que alinham os vasos sanguíneos receberam um influxo do cálcio, incandesceram verdes. Detectaram 5.000 por segundo dos sinais do cálcio nos capilares na secção minúscula do cérebro visível através do indicador, que atinge aproximadamente 1.000.000 destas respostas cada segundo no sistema do vaso sanguíneo do cérebro inteiro.

“Até que nós distribuímos esta nova tecnologia, houve este mundo completamente despercebido da sinalização do cálcio no cérebro escondido da vista, e agora nós podemos ver uma tonelada de actividade dentro dos vasos sanguíneos dos cérebros - estão despedindo constantemente,” diz o Dr. Longden.

O Dr. Longden e equipa de investigação dissecou então o mecanismo celular intrincado atrás do papel do cálcio em dirigir o ramo-por-ramo do sangue através das embarcações minúsculas do cérebro. Encontraram aquele quando os neurônios despedem sinais elétricos, eles causam um aumento no cálcio nas pilhas que alinham os vasos sanguíneos. Então as enzimas detectam este cálcio e dirigem as pilhas para fazer o óxido nítrico. O óxido nítrico é uma hormona (e um gás) esses causas músculo-como pilhas em torno dos vasos sanguíneos a relaxar, que alargue então as embarcações permitindo que mais sangue flua dentro.

Os “capilares foram pensados tradicional como canalizações simples para glóbulos vermelhos, e a barreira entre o sangue e o cérebro,” diz autor Mark co-superior T. Nelson, PhD, a universidade de Vermont distinguiu o professor e a cadeira da farmacologia. “Aqui, nós revelamos um universo desconhecido da sinalização do cálcio nos capilares, e bem como sinais, estes sinais do cálcio dirigem nutrientes vitais aos neurônios activos próximos.”

“A primeira etapa para a figuração para fora do que vai mal nas doenças é determinar como o sistema trabalha como deve normalmente,” diz E. Albert Reece, DM, PhD, MBA, vice-presidente executivo para casos médicos, UM Baltimore, e John Z. e professor de Akiko K. Caramanchão Distinto e decano, Faculdade de Medicina da Universidade de Maryland. “Agora que os pesquisadores têm um punho em como os trabalhos deste processo, eles podem começar a investigar como a circulação sanguínea é interrompida na doença de Alzheimer e na demência a fim figurar para fora maneiras da fixar.”