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La anatomía de la respiración

Investigadores europeos estudiaron cómo un mal funcionamiento de los centros respiratorios del cerebro humano podría conducir a la aparición de trastornos respiratorios. Estos confían en poder diseñar nuevas estrategias de intervención gracias a la identificación de los determinantes moleculares que subyacen a estos trastornos respiratorios.
La anatomía de la respiración
El síndrome de la hipoventilación central congénita (SHCC) es una enfermedad hereditaria que se manifiesta en recién nacidos y que provoca una parada respiratoria durante el sueño. Aunque los trastornos respiratorios son raros, estos implican un grave sufrimiento para las familias afectadas. La limitada comprensión de la etiología de estas enfermedades se debe a la dificultad para acceder a las poblaciones neuronales que controlan la respiración en el tronco encefálico y estudiar su funcionamiento.

Los indicios disponibles hasta el momento señalan que los trastornos respiratorios congénitos están causados por un mal funcionamiento del control nervioso de la respiración. Regiones concretas del cerebro son responsables de detectar las concentraciones de oxígeno y de dióxido de carbono en las zonas periféricas del organismo y de transmitir señales para poner en marcha la inhalación y la exhalación. Comprender cómo se establecen y cómo funcionan estos centros es clave para comprender la etiología de la SHCC.

Teniendo todo esto en cuenta, los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea «Function of the transcription factors Olig3 and Lbx1 in brainstem respiratory nuclei» (OLIG3-LBX1 BREATHING) se centraron en el papel de factores de transcripción concretos que actúan durante el desarrollo para establecer los centros respiratorios. Los investigadores estudiaron el Olig3, un factor de transcripción que es expresado en células progenitoras de la cara dorsal del tronco encefálico, y en el Lbx1, un segundo factor de transcripción expresado en el núcleo del romboencéfalo que controla la respiración.

Ratones transgénicos portando mutaciones en el gen que codifica para el Olig3 presentan cianosis poco tiempo después de nacer, aunque su patrón de respiración es parecido al de ratones control. Sin embargo, los ratones deficientes para el Olig3 no consiguen madurar su respiración y, por tanto, hipoventilan. Anatómicamente, este hecho está causado por la ausencia de un centro de detección de la concentración de oxígeno, indicando la importancia del correcto funcionamiento de los centros respiratorios en las primeras etapas de la vida. Observaciones parecidas fueron realizadas en ratones deficientes para otro factor de transcripción vital, el Tlx3.

Por medio de la realización de un cribado genético en pacientes con SHCC, los socios del proyecto identificaron una mutación en un nuevo gen. Posteriormente, estos desarrollaron ratones transgénicos portando esta mutación y observaron que su respiración era más lenta y menos profunda. El análisis anatómico de estos ratones señaló que carecían de un centro respiratorio en el tronco encefálico y, por tanto, estos no podían detectar o responder a los niveles de dióxido de carbono en el organismo.

En conjunto, los descubrimientos del proyecto OLIG3-LBX1 BREATHING resaltan el papel de factores de transcripción cruciales en el desarrollo de los centros respiratorios del tronco encefálico. La identificación de que las mutaciones en estos factores de transcripción causan la SHCC podría constituir la base para la investigación futura y para estudios de intervención.

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Palabras clave

Centros respiratorios, trastornos respiratorios, síndrome de hipoventilación central congénita, tronco encefálico
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