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Sensori di ossigeno spinale—SOS—sensori critici per quando il corpo ha ossigeno basso o nullo

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Credito: CC0 Pubblico Dominio

I ricercatori dell’Università di Calgary hanno identificato un nuovo meccanismo di rilevamento dell’ossigeno in una piccola popolazione di neuroni del midollo spinale in grado di proteggere il cervello e altri organi vitali dal basso livello di ossigeno (ipossia). Quando l’ossigenazione del sangue diminuisce, i mammiferi attivano una risposta cardiorespiratoria e danno la priorità all’apporto di ossigeno agli organi vitali. Il team ha scoperto che il punto di partenza per quella risposta di soccorso sono i sensori di ossigeno spinale (SOS) che attivano l’attivazione del sistema nervoso simpatico e respiratorio.

“Capire come il sistema nervoso centrale regola l’apporto di ossigeno è di notevole importanza scientifica e medica”, afferma la dott.ssa Nicole Barioni, Ph.D., prima autrice dello studio. “L’ipossia può portare a declino cognitivo, deterioramento della memoria e in circostanze estreme come infarto, ictus o sindrome della morte improvvisa del lattante (SIDS), può essere fatale”.

Lo studio, pubblicato in La scienza avanza, è il primo a dimostrare definitivamente l’esistenza dei sensori di ossigeno spinale. Il risultato di otto anni di ricerca di Barioni e del ricercatore principale, il Dr. Richard Wilson, Ph.D.

“Quello che è iniziato con un esperimento notturno in laboratorio con alcuni amici e una scoperta a sorpresa dopo la pizza si è trasformato in un epico progetto scientifico internazionale pluriennale per determinare il meccanismo. Senza l’energia instancabile e la genialità di Nicole e del resto del team , questo importante contributo non sarebbe stato possibile”, afferma Wilson.

A causa del modo unico in cui funzionano gli SOS, sono pensati per essere importanti per una regolazione fisiologica ad ampio raggio in salute, malattie croniche, lesioni del midollo spinale e crisi cardiorespiratorie.

Lo studio suggerisce che l’SOS utilizzi un nuovo meccanismo di rilevamento dell’ossigeno che coinvolge due enzimi dipendenti dall’ossigeno simili a yin e yang. Questi enzimi competono per le stesse molecole. Quando l’ossigeno è abbondante, vince un enzima. Solo quando l’ossigeno diminuisce, l’altro enzima prende il sopravvento, utilizzando l’ossigeno rimanente per generare fattori di segnalazione. Questi fattori di segnalazione attivano quindi una cascata di eventi che portano all’eccitazione neuronale e all’attivazione simpatica.

“A differenza delle reti neuronali del tronco cerebrale che controllano la respirazione, che sono in gran parte soppresse dall’ipossia acuta, le reti simpatiche sono fortemente eccitate”, afferma Wilson, “Prima di questo studio che identificava i sensori, il modo in cui queste reti simpatiche funzionano in condizioni di scarsa o nulla ossigeno non era capito bene.”

Utilizzando diversi nuovi approcci sperimentali che isolano diverse parti del sistema nervoso dei roditori per testare le risposte fisiologiche ai livelli di ossigeno del midollo spinale, questo studio determina che l’SOS contribuisce all’attivazione simpatica e in circostanze estreme sono fondamentali per i riflessi di autorianimazione.


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