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L’anatomia della respirazione

Alcuni scienziati europei hanno studiato il modo in cui il malfunzionamento dei centri respiratori nel nostro cervello potrebbe portare a disturbi della respirazione. Identificando i determinanti molecolari di tali condizioni respiratorie, sperano di progettare future strategie di intervento.
L’anatomia della respirazione
La sindrome da ipoventilazione centrale congenita (CCHS) è una condizione congenita nei neonati, che causa arresto respiratorio durante il sonno. Sebbene questi disturbi respiratori siano rari, causano grandi sofferenze alle famiglie colpite. La nostra comprensione limitata dell’eziologia di queste condizioni deriva dalla difficoltà di accedere alle popolazioni neuronali che controllano la respirazione nel tronco cerebrale, e quindi di studiarle.

Sempre più evidenza indica che i disturbi congeniti della respirazione sono causati dal malfunzionamento del controllo neuronale della respirazione. Determinate parti del nostro cervello sono responsabili dell’individuazione dell’ossigeno e del biossido di carbonio nella periferia e della trasmissione dei segnali per avviare l’inspirazione e la respirazione. Comprendere il modo in cui questi centri respiratori emergono e funzionano è fondamentale per capire l’eziologia della CCHS.

Sulla base di ciò gli scienziati del progetto OLIG3-LBX1 BREATHING (“Function of the transcription factors Olig3 and Lbx1 in brainstem respiratory nuclei”), finanziato dall’UE, si sono concentrati sul ruolo di determinati fattori di trascrizione che funzionano durante lo sviluppo per creare i centri respiratori. Il consorzio ha lavorato su Olig3, un fattore di trascrizione espresso nelle cellule progenitrici del tronco cerebrale dorsale, e su Lbx1, un secondo fattore di trascrizione espresso in un nucleo del rombencefalo che controlla la respirazione.

Topi portatori di mutazioni nel gene Olig3 presentano cianosi poco dopo la nascita, sebbene il loro pattern di respirazione sia simile. Ma i mutanti di Olig3 non riescono a sviluppare la loro respirazione e ipoventilano. Anatomicamente ciò è causato dall’assenza del centro di rilevamento dell’ossigeno, e indica l’importanza del tratto respiratorio nella prima fase di vita. Osservazioni simili sono state fatte utilizzando topi carenti di un altro fattore di trascrizione fondamentale, Tlx3.

Eseguendo uno screening genetico di pazienti con CCHS, il consorzio ha identificato una mutazione in un nuovo gene. I ricercatori hanno sviluppato topi transgenici portatori della stessa mutazione, e hanno notato che la loro respirazione era più lenta e meno profonda. L’esame anatomico di questi topi indicava che mancava loro un centro di respirazione, e non erano in grado di rilevare i livelli di biossido di carbonio e di rispondere a tali livelli.

Nel loro insieme queste scoperte sottolineano il ruolo di fattori di trascrizione chiave per lo sviluppo dei centri respiratori nel tronco cerebrale. Identificare che le mutazioni in questi fattori di trascrizione causano la CCHS potrebbe formare la base della ricerca futura e di studi di intervento.

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Keywords

Centri respiratori, disturbi del respiro, sindrome da ipoventilazione centrale congenita, tronco cerebrale