El «tráfico» de glóbulos rojos contribuye a cambios en la oxigenación del cerebro

Ahora, los investigadores de Penn State han identificado una causa de las fluctuaciones: la aleatoriedad inherente en el flujo de glóbulos rojos a través de pequeños vasos sanguíneos llamados capilares. Según los investigadores, esta aleatoriedad podría tener implicaciones potenciales para comprender los mecanismos de almacenamiento biológico subyacentes a las enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer. Publicaron sus resultados en PLOS Biología hoy (15 de julio).

«Estas fluctuaciones en la oxigenación también ocurren en otros tejidos, como los músculos», dijo Patrick Drew, distinguido profesor asociado de ingeniería y mecánica, neurocirugía e ingeniería biomédica. ¿otro?»

Las fluctuaciones se asemejan al ruido de tipo 1 / f, un patrón estadístico que muestra grandes fluctuaciones compuestas por muchas fluctuaciones pequeñas y que ocurren naturalmente en una variedad de fenómenos, desde los precios de las acciones hasta la altura de los ríos. Los investigadores estudiaron las fluctuaciones en ratones debido a las similitudes de sus cerebros con los de los humanos, según Drew, quien también es director asociado del Penn State Neuroscience Institute.

Primero, los investigadores monitorearon el flujo sanguíneo, la oxigenación y las señales eléctricas producidas por la actividad cerebral, la primera vez que los dos últimos se monitorearon simultáneamente, según Drew, en ratones despiertos. Recopilaron los datos mientras los ratones se movían en una cinta de correr esférica durante hasta 40 minutos a la vez.

A continuación, para estudiar la relación entre la actividad cerebral y las fluctuaciones en la oxigenación, los investigadores utilizaron compuestos farmacológicos para silenciar de forma temporal y reversible las señales neuronales en el cerebro de los ratones. A pesar del silencio, las fluctuaciones continuaron, mostrando poca correlación entre la actividad neuronal y la oxigenación.

El paso de los glóbulos rojos, sin embargo, contó una historia diferente. Usando microscopía de escaneo láser de dos fotones, una técnica de imágenes utilizada para visualizar células en lo profundo del tejido vivo, los investigadores pudieron visualizar el paso de glóbulos rojos individuales a través de los capilares.

«Es como el tráfico», dijo Drew. «A veces pasan muchos automóviles y el tráfico se atasca, a veces no. Y los glóbulos rojos van en ambos sentidos cuando se acercan a una intersección, por lo que este flujo aleatorio puede provocar cuellos de botella y paradas en el barco».

La importación de datos experimentales en un modelo estadístico permitió a los investigadores realizar más simulaciones y hacer inferencias basadas en grandes cantidades de datos producidos por el modelo. Los investigadores encontraron que estas interrupciones aleatorias en los glóbulos rojos contribuían a las fluctuaciones en la oxigenación, lo que respalda aún más una relación entre el flujo de glóbulos rojos a través de los capilares y pequeños cambios en la oxigenación que formaron tendencias más grandes.

Según Drew, una mejor comprensión de la regulación del flujo sanguíneo y el posterior transporte de oxígeno puede ayudar a los investigadores a mejorar la tecnología médica y explorar las causas de enfermedades como el Alzheimer. Si bien los investigadores han identificado el vínculo entre el transporte de glóbulos rojos y la oxigenación, se necesita más investigación para investigar más contribuyentes a las fluctuaciones de oxigenación que podrían desempeñar un papel en las enfermedades neurodegenerativas.

Kyle Gheres, estudiante de posgrado del Programa de Posgrado interuniversitario en Biociencias Moleculares Celulares e Integrativas, también contribuyó a este artículo. Qingguang Zhang, profesor asistente de ingeniería y ciencias mecánicas, fue el primer autor del artículo. Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Penn State. Original escrito por Gabrielle Stewart. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.