Um estudo inédito liderado por pesquisadores do estado da Geórgia revela novas informações surpreendentes sobre a relação entre a atividade dos neurônios e o fluxo sanguíneo nas profundezas do cérebro, bem como como o cérebro é afetado pelo consumo de sal.
Pela Georgia State University publicado por MedicalXpress.
Quando os neurônios são ativados, isso normalmente produz um rápido aumento do fluxo sanguíneo para a área. Essa relação é conhecida como acoplamento neurovascular, ou hiperemia funcional, e ocorre por meio da dilatação dos vasos sanguíneos do cérebro, chamados de arteríolas. A imagem de recursos magnéticos funcionais (fMRI) é baseada no conceito de acoplamento neurovascular: os especialistas procuram áreas de fluxo sanguíneo fraco para diagnosticar distúrbios cerebrais.
No entanto, estudos anteriores de acoplamento neurovascular foram limitados a áreas superficiais do cérebro (como o córtex cerebral ) e os cientistas examinaram principalmente como o fluxo sanguíneo muda em resposta a estímulos sensoriais vindos do ambiente (como estímulos visuais ou auditivos). Pouco se sabe se os mesmos princípios se aplicam a regiões mais profundas do cérebro sintonizadas com estímulos produzidos pelo próprio corpo, conhecidos como sinais interoceptivos.
Para estudar essa relação em regiões profundas do cérebro, uma equipe interdisciplinar de cientistas liderada pelo Dr. Javier Stern, professor de neurociência no Estado da Geórgia e diretor do Centro de Neuroinflamação e Doenças Cardiometabólicas da universidade, desenvolveu uma nova abordagem que combina técnicas cirúrgicas e estaduais. neuroimagem de última geração. A equipe se concentrou no hipotálamo, uma região profunda do cérebro envolvida em funções corporais críticas, incluindo beber, comer, regulação da temperatura corporal e reprodução. O estudo, publicado na revista Cell Reports , examinou como o fluxo sanguíneo para o hipotálamo mudou em resposta à ingestão de sal.
“Escolhemos o sal porque o corpo precisa controlar os níveis de sódio com muita precisão. Temos até células específicas que detectam a quantidade de sal no sangue”, disse Stern. “Quando você ingere comida salgada, o cérebro percebe e ativa uma série de mecanismos compensatórios para reduzir os níveis de sódio.”
O corpo faz isso em parte ativando os neurônios que desencadeiam a liberação de vasopressina, um hormônio antidiurético que desempenha um papel fundamental na manutenção da concentração adequada de sal. Em contraste com estudos anteriores que observaram uma ligação positiva entre a atividade dos neurônios e o aumento do fluxo sanguíneo, os pesquisadores descobriram uma diminuição no fluxo sanguíneo à medida que os neurônios eram ativados no hipotálamo.
“As descobertas nos pegaram de surpresa porque vimos vasoconstrição, que é o oposto do que a maioria das pessoas descreveu no córtex em resposta a um estímulo sensorial”, disse Stern. “A redução do fluxo sanguíneo é normalmente observada no córtex no caso de doenças como Alzheimer ou após um acidente vascular cerebral ou isquemia.”
A equipe apelidou o fenômeno de “acoplamento neurovascular inverso”, ou uma diminuição no fluxo sanguíneo que produz hipóxia . Eles também observaram outras diferenças: no córtex, as respostas vasculares aos estímulos são muito localizadas e a dilatação ocorre rapidamente. No hipotálamo, a resposta foi difusa e ocorreu lentamente, por um longo período de tempo.
“Quando comemos muito sal, nossos níveis de sódio permanecem elevados por um longo tempo”, disse Stern. “Acreditamos que a hipóxia é um mecanismo que fortalece a capacidade dos neurônios de responder à estimulação sustentada do sal, permitindo que permaneçam ativos por um período prolongado.”
As descobertas levantam questões interessantes sobre como a hipertensão pode afetar o cérebro. Acredita-se que entre 50 e 60 por cento da hipertensão seja dependente do sal – desencadeada pelo consumo excessivo de sal . A equipe de pesquisa planeja estudar este mecanismo de acoplamento neurovascular inverso em modelos animais para determinar se ele contribui para a patologia da hipertensão dependente de sal. Além disso, eles esperam usar sua abordagem para estudar outras regiões e doenças do cérebro, incluindo depressão, obesidade e condições neurodegenerativas.
“Se você ingerir cronicamente uma grande quantidade de sal, terá hiperativação dos neurônios com vasopressina. Esse mecanismo pode então induzir hipóxia excessiva, o que pode levar a danos nos tecidos do cérebro“, disse Stern. “Se pudermos entender melhor este processo, podemos conceber novos alvos para parar esta ativação dependente de hipóxia e talvez melhorar os resultados de pessoas com hipertensão dependente de sal .”
Os autores do estudo incluem Ranjan Roy e Ferdinand Althammer, pesquisadores de pós-doutorado no Centro de Neuroinflamação e Doenças Cardiometabólicas, Jordan Hamm, professor assistente de neurociência no Estado da Geórgia, e colegas da Universidade de Otago na Nova Zelândia, da Augusta University e da Auburn University. A pesquisa foi apoiada pelo Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame.
Mais informações: Ranjan K. Roy et al, Inverse neurovascular coupling contributes to positive feedback excitation of vasopressin neurons during a systemic homeostatic challenge, Cell Reports (2021). DOI: 10.1016 / j.celrep.2021.109925
