Los glóbulos rojos influyen en la oxigenación del cerebro

Un flujo sanguíneo adecuado suministra oxígeno y nutrientes al cerebro, pero la oxigenación tiende a fluctuar de forma distinta y constante y el origen de estas variaciones no se conocía bien. Ahora, investigadores de la Universidad de Pensilvania, en Estados Unidos, han identificado que una de las causas es la aleatoriedad inherente a la velocidad de flujo de los glóbulos rojos a través de unos diminutos vasos sanguíneos llamados capilares.

Según los investigadores, esta aleatoriedad podría tener implicaciones potenciales para entender los mecanismos de acumulación biológica que subyacen a las enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer, según publican en la revista 'PLOS Biology'.

"Estas fluctuaciones de la oxigenación también se producen en otros tejidos, como el músculo --señala Patrick Drew, profesor asociado distinguido de Huck de Ciencias de la Ingeniería y Mecánica, Neurocirugía e Ingeniería Biomédica--. La pregunta que nos hacíamos era si estas fluctuaciones están causadas por la actividad neuronal o por algo más".

Las fluctuaciones se asemejan al ruido de tipo 1/f, un patrón estadístico que muestra grandes fluctuaciones compuestas por muchas pequeñas y que se da de forma natural en diversos fenómenos, desde los precios de la bolsa hasta la altura de los ríos. Los investigadores estudiaron las fluctuaciones en ratones debido a las similitudes de sus cerebros con los de los humanos, según Drew, que también es director asociado del Instituto de Neurociencia de Penn State.

En primer lugar, los investigadores monitorizaron el flujo sanguíneo, la oxigenación y las señales eléctricas producidas por la actividad cerebral --la primera vez que se han rastreado estas dos últimas simultáneamente, según Drew-- en ratones despiertos. Recogieron los datos mientras los ratones se movían en una cinta de correr esférica durante hasta 40 minutos seguidos.

A continuación, para investigar la relación entre la actividad cerebral y las fluctuaciones de oxigenación, los investigadores utilizaron compuestos farmacológicos para silenciar temporal y reversiblemente las señales neuronales en el cerebro de los ratones. A pesar del silenciamiento, las fluctuaciones continuaron, mostrando poca correlación entre la actividad neuronal y la oxigenación.

El paso de los glóbulos rojos, sin embargo, contaba una historia diferente. Utilizando la microscopía de escaneo láser de dos fotones, una técnica de imagen utilizada para visualizar las células en el interior de los tejidos vivos, los investigadores pudieron visualizar el paso de los glóbulos rojos individuales a través de los capilares.

"Es como el tráfico --señala Drew--. A veces pasan muchos coches y el tráfico se atasca, y otras veces no. Y los glóbulos rojos van en cualquier dirección cuando se acercan a un cruce, por lo que este flujo aleatorio puede provocar cuellos de botella y atascos en el vaso".

La importación de los datos experimentales a un modelo estadístico permitió a los investigadores realizar más simulaciones y hacer inferencias basadas en cantidades masivas de datos producidos por el modelo.

Los investigadores descubrieron que estas paradas aleatorias de los glóbulos rojos contribuían a las fluctuaciones de la oxigenación, lo que corrobora una relación entre el flujo de glóbulos rojos a través de los capilares y los minúsculos cambios en la oxigenación que forman tendencias más amplias.

Entender mejor la regulación del flujo sanguíneo y el consiguiente transporte de oxígeno puede ayudar a los investigadores a mejorar la tecnología médica y a explorar las causas de enfermedades como el Alzheimer, según Drew. Aunque los investigadores identificaron el vínculo entre el transporte de glóbulos rojos y la oxigenación, es necesario seguir investigando otros factores que contribuyen a las fluctuaciones de la oxigenación y que podrían desempeñar un papel en las enfermedades neurodegenerativas.