Sensores de oxígeno espinal—SOS—sensores críticos para cuando el cuerpo tiene poco o nada de oxígeno

Investigadores de la Universidad de Calgary han identificado un nuevo mecanismo de detección de oxígeno en una pequeña población de neuronas de la médula espinal capaz de proteger el cerebro y otros órganos vitales de la falta de oxígeno (hipoxia). A medida que disminuye la oxigenación de la sangre, los mamíferos montan una respuesta cardiorrespiratoria y priorizan el suministro de oxígeno a los órganos vitales. El equipo descubrió que el puntapié inicial de esa respuesta de rescate son los sensores de oxígeno espinal (SOS) que desencadenan la activación del sistema nervioso simpático y respiratorio.

«Comprender cómo el sistema nervioso central regula el suministro de oxígeno tiene una importancia científica y médica considerable», dice la Dra. Nicole Barioni, Ph.D., primera autora del estudio. «La hipoxia puede provocar deterioro cognitivo, deterioro de la memoria y, en circunstancias extremas, como un ataque al corazón, un accidente cerebrovascular o el síndrome de muerte súbita del lactante (SMSL), puede ser fatal».

El estudio, publicado en Avances de la ciencia, es el primero en demostrar definitivamente la existencia de sensores de oxígeno espinales. El resultado de ocho años de investigación por parte de Barioni y el investigador principal, el Dr. Richard Wilson, Ph.D.

«Lo que comenzó con un experimento nocturno en el laboratorio con algunos compañeros y un descubrimiento sorpresa después de una pizza se convirtió en un épico proyecto científico internacional de varios años para determinar el mecanismo. Sin la energía incansable y la brillantez de Nicole y el resto del equipo , esta importante contribución no hubiera sido posible», dice Wilson.

Debido a la forma única en que funcionan los SOS, están diseñados para ser importantes para la regulación fisiológica de amplio alcance en la salud, las enfermedades crónicas, las lesiones de la médula espinal y las crisis cardiorrespiratorias.

El estudio sugiere que el SOS utiliza un nuevo mecanismo de detección de oxígeno que involucra dos enzimas dependientes de oxígeno similares al yin y al yang. Estas enzimas compiten por las mismas moléculas. Cuando el oxígeno es abundante, una enzima gana. Solo cuando el oxígeno cae, la otra enzima toma el control y usa el oxígeno restante para generar factores de señalización. Estos factores de señalización luego activan una cascada de eventos que conducen a la excitación neuronal y la activación simpática.

«A diferencia de las redes neuronales del tronco encefálico que controlan la respiración, que son suprimidas en gran medida por la hipoxia aguda, las redes simpáticas están muy excitadas», dice Wilson. bien entendido.»

Utilizando varios enfoques experimentales novedosos que aíslan diferentes partes del sistema nervioso de roedores para probar las respuestas fisiológicas a los niveles de oxígeno de la médula espinal, este estudio determina que los SOS contribuyen a la activación simpática y, en circunstancias extremas, son fundamentales para los reflejos de autorresucitación.