El papel del calcio en la regulación del flujo de sangre en el cerebro

Conocer lo bastante a fondo la forma en que el cerebro dirige hacia sí mismo la energía que necesita puede ayudar a determinar qué es lo que va mal en dolencias como la enfermedad de Alzheimer y otras demencias comparables, en las que un flujo sanguíneo inadecuado es un factor de predicción del deterioro cognitivo. Si el cerebro no recibe sangre donde la necesita y cuando la necesita, las neuronas sufren y, con el tiempo, se deterioran, lo que acaba provocando una merma de facultades mentales, incluyendo problemas de memoria.

A diferencia de lo que sucede en el resto del cuerpo, el cerebro no dispone de suficiente espacio para almacenar energía. En vez de ese almacenamiento local, el cerebro depende de los cientos de kilómetros de vasos sanguíneos que hay en su interior para suministrar energía fresca a través de la sangre. Sin embargo, hasta ahora no se sabía muy bien cómo el cerebro expresa la necesidad de más energía cuando aumenta su actividad y cómo dirige su suministro de sangre a puntos los específicos donde más se la necesita.

Ahora, un estudio realizado por científicos de la Universidad de Maryland y de la de Vermont, ambas en Estados Unidos, ha demostrado cómo el cerebro se comunica con los vasos sanguíneos cuando necesita energía, y cómo estos vasos sanguíneos responden relajándose o contrayéndose para dirigir el flujo sanguíneo a regiones específicas del cerebro.

Las grandes arterias alimentan a los vasos sanguíneos de tamaño medio conocidos como arteriolas, que a su vez alimentan a los capilares, aún más diminutos. Estos últimos son tan pequeños que por cada uno de ellos solo puede pasar una sola célula sanguínea a la vez. En un estudio de 2017, se constató que los pulsos eléctricos que recorren los capilares dirigen el flujo sanguíneo de las arteriolas de tamaño medio que abastecen a grandes regiones del cerebro.

En el nuevo estudio, el equipo de Thomas Longden, profesor de la Universidad de Maryland, se propuso examinar detalladamente los ajustes sutiles en el flujo de sangre a medida que esta fluye por los capilares y cómo se regula con precisión el suministro de energía a regiones diminutas del cerebro.

Parece que hay dos mecanismos que trabajan en tándem para garantizar que la energía en forma de sangre llegue a regiones específicas del cerebro. Uno de acción amplia y otro de acción precisa. El primero es un mecanismo eléctrico que solo se ocupa de hacer llegar más sangre a la zona general donde hay puntos que requieren el abastecimiento extra. El modo que este mecanismo tiene para regular el flujo sanguíneo es mediante el control de las arteriolas, y luego las señales de calcio de los capilares garantizan un ajuste de alta precisión para garantizar que la sangre llegue exactamente al punto correcto en el momento adecuado a través de los capilares.

Longden y sus colaboradores utilizaron una proteína que emite luz verde cuando el calcio aumenta en la célula. Gracias a los esfuerzos del equipo de Michael Kotlikoff de la Universidad Cornell en Estados Unidos, fue posible disponer de esta proteína en las células del revestimiento de los vasos sanguíneos en unos ratones.

A continuación, los investigadores miraron a través de pequeñas “ventanas” en los cerebros de estos ratones para investigar el papel del calcio en el control del flujo sanguíneo en los capilares del cerebro. Cuando las células que recubren los vasos sanguíneos recibían una afluencia de calcio, se iluminaban de color verde.

Longden y sus colaboradores detectaron 5.000 señales de calcio por segundo en los capilares de la diminuta sección del cerebro visible a través de la ventana, lo que, según ellos, equivale a cerca de 1.000.000 de estas señales cada segundo en todo el sistema de vasos sanguíneos del cerebro.

En análisis posteriores, el equipo de Longden descubrió que cuando las neuronas disparan señales eléctricas, provocan un aumento del calcio en las células que recubren los vasos sanguíneos. Entonces, unas enzimas detectan este calcio e incitan a las células a producir óxido nítrico. El óxido nítrico es una hormona (y un gas) que hace que las células, comparables a las musculares, que rodean los vasos sanguíneos se relajen, lo que ensancha los vasos permitiendo que fluya más sangre a través de ellos. (Fuente: NCYT de Amazings)