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Medicina

Un nuevo enfoque podría ayudar a respirar a lesionados de la médula espinal

medula espinal

Una de las consecuencias más graves de la lesión de la médula espinal en el cuello es la pérdida de la capacidad de controlar el diafragma y de respirar por sí mismo. Ahora, investigadores muestran en modelos de laboratorio que dos conjuntos diferentes de señales neurales controlan el movimiento del diafragma, uno que se origina en el cerebro y otro que comienza en la médula espinal. Estos científicos utilizaron un fármaco para activar la vía alternativa del nervio y restaurar movimientos similares a la respiración en roedores, como informan en un artículo publicado este martes en ’Cell Reports’.

“Nos dimos cuenta de que para continuar nuestra investigación sobre cómo dirigir la regeneración nerviosa después de una lesión de la médula espinal, primero debíamos entender cómo surge esta actividad espinal”, subraya el primer autor del trabajojared Cregg, estudiante de posgrado en Neurociencia en la Facultad de Medicina de ‘Case Western Reserve University’ (CWRU), en Cleveland, Ohio, Estados Unidos. “Tomamos un enfoque básico para llegar a esta pregunta, que reveló la verdadera naturaleza del mecanismo”, añade.

Los ritmos en el sistema nervioso están controlados por redes neuronales dentro del cerebro llamadas generadores de patrones centrales. Para la respiración, el generador de patrones central se encuentra en la región del bulbo raquídeo en la base del cráneo. Cuando la conexión entre el cerebro y los nervios que controlan el diafragma se interrumpe por una lesión, se pierde la capacidad de respirar.

“Sin embargo, resulta que no todas las señales de actividad provienen del cerebro”, dice el autor principal Jerry Silver, profesor de Neurociencias en CWRU. “Sabemos que, para el movimiento de las extremidades, la médula espinal envía señales a las neuronas motoras independientes del cerebro. Es por eso que los pollos todavía pueden correr después de que les corten la cabeza”, señala.

Este experto explica que, con la locomoción, a veces el papel del generador central de patrones es en realidad enviar señales para inhibir los movimientos, por lo que se vuelven más controlados. “Queríamos ver si hay señales similares procedentes de la médula espinal que pueden controlar el movimiento del diafragma y si podemos sacarlas bloqueando las señales inhibitorias”, agrega.

Hubo tres partes para la investigación. En el primer grupo de experimentos, los autores utilizaron un modelo de laboratorio de médula espinal ex vivo que había sido aislado de ratones neonatales. Cuando las médulas espinales fueron bañadas con medicamentos para bloquear los transmisores inhibidores, el equipo detectó actividad espontánea en las neuronas motoras frénicas, los nervios que controlan el movimiento del diafragma.

DETECTAN SEÑALES DESDE LA MÉDULA ESPINAL

Debido a que no había un cerebro conectado, este hallazgo indicó que la médula espinal era capaz de controlar el diafragma independientemente de las señales que provienen del bulbo raquídeo. “Pero estas señales no eran como las que inducen la respiración -detalla Cregg-. No eran tan rítmicas, y tenían una duración más larga entre ellas. Estaba claro que esta actividad no era la respiración, sino un sistema diferente e independiente”.

“No estamos seguros de qué es lo que hace normalmente este sistema, pero mi especulación es que tiene que ver con los reflejos de sobresalto y jadeo -agrega Silver-. Ésta es una respuesta primitiva que se ha mantenido en la médula espinal para emergencias, como jadear y gritar en respuesta al peligro”.

En el siguiente conjunto de experimentos, los investigadores se propusieron determinar si estos impulsos nerviosos podrían controlarse para hacerlos más como una respiración regular. Usando el mismo modelo ex vivo, aplicaron tecnologías de optogenética y mostraron que podían proporcionar a las neuronas motoras frénicas un ritmo más rápido como el de la respiración con el uso de pulsos de luz para controlar la activación de los nervios.

Finalmente, realizaron experimentos en ratas adultas y ratones que tenían un lado de su médula espinal cortado en el nivel C2 (en el cuello). Los animales fueron tratados con medicamentos para bloquear la inhibición de las señales de la médula espinal. “Cuando hicimos eso, vimos estos estallidos de movimiento en el diafragma en el lado del cuerpo donde se había cortado la médula espinal -relata Cregg-. Pudieron mantener esta actividad completamente independiente del cerebro”.

El siguiente paso es determinar si I puede usarse a tecnología de optogenética para convertir estas señales espontáneas en respiración real en animales de laboratorio adultos. “En última instancia, el objetivo de esta investigación sería liberar a las personas con estas lesiones en el cuello de tener que usar ventiladores mecánicos -concluye Silver-. Infecciones y otras complicaciones de los ventiladores mecánicos son una de las principales causas de muerte después de las lesiones de la médula espinal”.

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