El dolor y la ansiedad están relacionados con la respiración en el cerebro de los ratones, lo que sugiere un objetivo potencial para prevenir las muertes por sobredosis de opioides
Un grupo de neuronas con receptores de opioides altamente activos, resaltados en verde neón, se encuentra en una pequeña área del tronco encefálico del ratón llamada núcleo parabraquial lateral. Crédito: Salk Institute, CC BY-NC-ND
Un sonido amenazante lo sobresalta y su respiración se acelera. Te golpeas el codo y jadeas de dolor. ¿Por qué su ritmo respiratorio aumenta dramáticamente cuando está herido o ansioso?
Como neurobiólogos que estudiamos cómo responde el cerebro a las amenazas ambientales y los circuitos neuronales de las emociones, teníamos curiosidad por saber la respuesta a esta pregunta. En nuestro estudio publicado recientemente, descubrimos que un circuito particular del cerebro en ratones subyace a esta estrecha conexión entre el dolor, la ansiedad y la respiración. Y este descubrimiento puede eventualmente ayudarnos a desarrollar analgésicos más seguros para los humanos.
La parte del cerebro que quita el aliento
Uno de los síntomas más comunes de los trastornos de dolor y ansiedad. es dificultad para respirar, o hiperventilación. Por otro lado, la respiración lenta y profunda puede reducir el dolor y la angustia. La forma más sencilla de explicar esto, razonamos, es la existencia de una vía común en el cerebro que regula la respiración, el dolor y la ansiedad simultáneamente.
Así que buscamos regiones cerebrales previamente reportadas para regular la respiración, el dolor y la ansiedad. emoción. Una pequeña área en el tronco encefálico llamada núcleo parabraquial lateral llamó nuestra atención. No solo es parte del centro de regulación de la respiración del cerebro, también media el dolor y las emociones negativas como el miedo y la ansiedad.
Al buscar a través de una base de datos pública de patrones de expresión génica, o cómo el material genético se traduce en proteínas que permiten que las células funcionen, en el cerebro de un ratón, descubrimos por casualidad que un tipo de receptor opioide llamado receptor -opioide es altamente expresado en las neuronas parabraquiales.
Los opioides son compuestos químicos que disminuyen el dolor y promueven emociones positivas. Pero también pueden disminuir la frecuencia respiratoria a niveles peligrosamente bajos o dejar de respirar por completo. Esta represión de la respiración es la razón principal por la que las sobredosis de opioides causan la muerte.
Estudios anteriores han demostrado que los efectos que los opioides tienen en el cuerpo están mediados principalmente por los receptores opioides. Por lo tanto, centramos nuestra investigación en cómo el dolor y la respiración interactúan entre sí en las neuronas que expresan estos receptores.
Etiquetamos las neuronas que se proyectan a los centros de respiración y dolor con proteínas fluorescentes multicolores. Al hacer esto, pudimos identificar dos subconjuntos de neuronas que expresan receptores opioides. Estas neuronas estaban dispuestas en forma de núcleo-cáscara, donde un subconjunto de neuronas se envuelve alrededor del otro subconjunto. Las neuronas de la capa exterior regulan la respiración enviando sus axones, la parte larga de la neurona que transmite señales eléctricas, a la parte del tronco encefálico que controla la respiración. Las neuronas del núcleo interno, por otro lado, median el dolor y la ansiedad al enviar sus axones al centro del dolor y la emoción del cerebro, la amígdala.
Lo que encontramos aún más interesante fue que las neuronas del núcleo y la cubierta interactúan entre sí, la activación de un subconjunto de neuronas enviará una señal al otro. Este ciclo interconectado puede explicar por qué la respiración, el dolor y la ansiedad a menudo se regulan simultáneamente y se influyen mutuamente.
Si existe un ciclo similar en los humanos, esto también puede explicar por qué su respiración se acorta cuando tiene miedo o siente dolor.
Las neuronas de la cubierta, coloreadas en verde, se proyectan al centro de respiración del cerebro en el tronco encefálico. Las neuronas centrales, de color rojo, se proyectan hacia el centro del dolor/emoción llamado amígdala. Crédito: Salk Institute, CC BY-NC-ND
¿Por qué la respiración está relacionada con la ansiedad y el dolor?
Cuando los animales enfrentan una situación dañina o amenazante, sus niveles de oxígeno aumentan rápidamente para ayudarlos a escapar del peligro . Esta podría ser la razón por la que la respiración y el dolor están estrechamente relacionados.
Estudios anteriores han demostrado que las neuronas en el núcleo parabraquial son de vital importancia en la inducción de dificultad para respirar durante condiciones como la hipercapnia, donde hay demasiado dióxido de carbono en la sangre debido a una respiración demasiado superficial, y la hipoxia, donde el el cuerpo se ve privado de oxígeno. Decirle al cuerpo que aumente su frecuencia respiratoria ayuda a disminuir los niveles de dióxido de carbono y reponer las reservas vitales de oxígeno.
Además, nuestros resultados sugieren que estas neuronas sirven como un sistema de alarma central en el cerebro. Cuando estas neuronas se activan, activan respuestas fisiológicas y de comportamiento que ayudan a los animales a enfrentar amenazas externas, como depredadores, y amenazas internas, como niveles bajos de oxígeno.
Diseñar medicamentos más seguros para aliviar el dolor
Nuestros hallazgos podrían conducir al desarrollo de medicamentos analgésicos más seguros que no repriman peligrosamente la respiración.
Desde 1999 hasta 2018, las sobredosis de opioides mataron a 4,5 millones de personas solo en los EE. UU. La causa directa de estas muertes son las frecuencias respiratorias peligrosamente bajas, o la depresión respiratoria inducida por opioides, que son un efecto secundario de estos medicamentos.
Las neuronas en el núcleo parabraquial afectan la respiración y el dolor de diferentes maneras y albergan numerosos receptores que podrían usarse como objetivos farmacológicos. Nuestro equipo de investigación ahora está realizando análisis genéticos de estas neuronas en ratones para identificar receptores que puedan aumentar o disminuir específicamente estas vías del dolor y la respiración.
Si se encuentran neuronas similares en humanos, avanzaríamos un paso más cerca de desarrollar medicamentos analgésicos más seguros y reducir potencialmente las muertes por sobredosis de opioides.
Explore más
El dolor y la ansiedad afectan la respiración a nivel celular Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
Cita: El dolor y la ansiedad están relacionados con la respiración en cerebros de ratones, lo que sugiere un objetivo potencial para prevenir muertes por sobredosis de opioides (21 de enero de 2022) consultado el 29 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/ news/2022-01-pain-anxiety-linked-mouse-brainssuggesting.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.