Cómo percibe el cerebro la infección

Resumen: Un pequeño grupo de neuronas en las vías respiratorias juega un papel clave en la alteración del cerebro de la presencia de infección gripal en el cuerpo, y una segunda vía desde los pulmones hasta el cerebro se activa más tarde durante la infección. Los hallazgos también arrojan luz sobre cómo los medicamentos antiinflamatorios AINE alivian los síntomas de la gripe.

Fuente: harvard

Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Escuela de Medicina de Harvard arroja luz sobre cómo el cerebro se da cuenta de que hay una infección en el cuerpo.

Al estudiar ratones, el equipo descubrió que un pequeño grupo de neuronas en las vías respiratorias desempeña un papel vital para alertar al cerebro sobre una infección de gripe. También encontraron signos de una segunda vía desde los pulmones hasta el cerebro que se activa más tarde en la infección.

El estudio fue publicado en Naturaleza.

Aunque la mayoría de las personas se enferman varias veces al año, el conocimiento científico sobre cómo el cerebro evoca la sensación de enfermedad ha quedado rezagado con respecto a la investigación sobre otros estados corporales como el hambre y la sed. El documento representa un primer paso crítico para comprender la conexión cerebro-cuerpo durante una infección.

«Este estudio nos ayuda a comenzar a comprender un mecanismo básico de detección de patógenos y cómo se relaciona con el sistema nervioso, que hasta ahora ha sido en gran parte un misterio», dijo el autor principal Stephen Liberles, profesor de biología celular en el Instituto Blavatnik en HMS. e investigador del Instituto Médico Howard Hughes.

Los hallazgos también arrojan luz sobre cómo los medicamentos antiinflamatorios no esteroideos, como el ibuprofeno y la aspirina, alivian los síntomas de la gripe.

Si los hallazgos se pueden traducir a humanos, el trabajo podría tener implicaciones importantes para el desarrollo de terapias más efectivas contra la gripe.

Un estado de ánimo infeccioso

El laboratorio de Liberles está interesado en cómo el cerebro y el cuerpo se comunican para controlar la fisiología. Por ejemplo, anteriormente exploró cómo el cerebro procesa la información sensorial de los órganos internos y cómo las señales sensoriales pueden evocar o suprimir la sensación de náuseas.

En el nuevo artículo, los investigadores dirigieron su atención a otro tipo importante de enfermedad que controla el cerebro: la enfermedad de una infección respiratoria.

Durante una infección, explicó Liberles, el cerebro organiza los síntomas a medida que el cuerpo genera una respuesta inmunitaria. Estos pueden incluir síntomas generales como fiebre, disminución del apetito y letargo, así como síntomas específicos como congestión o tos para una enfermedad respiratoria o vómitos o diarrea para un virus gastrointestinal.

El equipo decidió centrarse en la influenza, un virus respiratorio que causa millones de enfermedades y visitas al médico y causa miles de muertes cada año en los Estados Unidos.

A través de una serie de experimentos en ratones, el primer autor Na-Ryum Bin, científico investigador del HMS en el laboratorio de Liberles, identificó una pequeña población de neuronas incrustadas en el nervio glosofaríngeo, que va desde la garganta hasta el cerebro.

Es importante destacar que descubrió que estas neuronas son necesarias para indicarle al cerebro que hay una infección de gripe y que tienen receptores para lípidos llamados prostaglandinas. Estos lípidos son producidos tanto por ratones como por humanos durante una infección y son el objetivo de medicamentos como el ibuprofeno y la aspirina.

Cortar el nervio glosofaríngeo, eliminar las neuronas, bloquear los receptores de prostaglandinas en esas neuronas o tratar a los ratones con ibuprofeno redujo de manera similar los síntomas de la gripe y aumentó la supervivencia.

Juntos, los hallazgos sugieren que estas neuronas de las vías respiratorias detectan las prostaglandinas producidas durante una infección gripal y se convierten en un conducto de comunicación desde la parte superior de la garganta hasta el cerebro.

«Creemos que estas neuronas transmiten la información de que hay un patógeno allí y activan circuitos neuronales que controlan la respuesta a la enfermedad», dijo Liberles.

Los hallazgos brindan una explicación de cómo funcionan los medicamentos como el ibuprofeno y la aspirina para reducir los síntomas de la gripe y sugieren que estos medicamentos pueden incluso aumentar la supervivencia.

Los investigadores han descubierto evidencia de otra vía potencial de enfermedad, una que viaja desde los pulmones hasta el cerebro. Descubrieron que parece activarse en la segunda etapa de la infección a medida que el virus se infiltra más profundamente en el sistema respiratorio.

Esta vía adicional no involucra prostaglandinas, el equipo se sorprendió al encontrar. Los ratones en la segunda etapa de la infección no respondieron al ibuprofeno.

Los hallazgos sugieren una oportunidad para mejorar el tratamiento de la influenza si los científicos pueden desarrollar medicamentos que se dirijan a la vía adicional, dijeron los autores.

Una base para futuras investigaciones.

El estudio plantea una serie de preguntas que Liberles y sus colegas están ansiosos por investigar.

Una es qué tan bien se traducirán los resultados a los humanos. Aunque los ratones y los humanos comparten una gran cantidad de biología sensorial básica, incluido el nervio glosofaríngeo, Liberles enfatizó que los investigadores deben realizar más experimentos genéticos y de otro tipo para confirmar que los humanos tienen las mismas poblaciones de neuronas y vías observadas en el estudio con ratones.

Si los hallazgos se pueden replicar en humanos, aumenta la posibilidad de desarrollar tratamientos que aborden las vías de la infección por influenza tanto con prostaglandinas como sin prostaglandinas.

«Si puede encontrar una manera de inhibir ambas vías y usarlas de manera sinérgica, eso sería increíblemente emocionante y potencialmente transformador», dijo Liberles.

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Bin ya está profundizando en los detalles de la vía sin prostaglandinas, incluidas las neuronas involucradas, con el objetivo de averiguar cómo bloquearla. También quiere identificar las células de las vías respiratorias que producen prostaglandinas en la vía inicial y estudiarlas más a fondo.

Liberles se complace en explorar toda la diversidad de vías de la enfermedad en el cuerpo para averiguar si se especializan en diferentes tipos y sitios de infección. Una comprensión más profunda de estas vías, dijo, puede ayudar a los científicos a aprender cómo manipularlas para tratar mejor una variedad de enfermedades.

Sobre esta noticia de investigación en neurociencia

Autor: oficina de prensa
Fuente: harvard
Contacto: Oficina de Prensa – Harvard
Imagen: La imagen es de dominio público

Investigacion original: Acceso libre.
“Una vía sensorial desde las vías respiratorias hasta el cerebro media la enfermedad inducida por la influenzapor Stephen Liberles et al. Naturaleza

Abstracto

Una vía sensorial desde las vías respiratorias hasta el cerebro media la enfermedad inducida por la influenza

La infección por patógenos da como resultado un estado de enfermedad estereotipado que implica cambios fisiológicos y de comportamiento orquestados neuronalmente.

Tras la infección, las células inmunitarias liberan una «tormenta» de citocinas y otros mediadores, muchos de los cuales son captados por las neuronas; sin embargo, los circuitos neuronales de respuesta y los mecanismos de interacción neuroinmune que evocan el comportamiento de la enfermedad durante las infecciones naturales siguen sin estar claros.

Los medicamentos de venta libre, como la aspirina y el ibuprofeno, se usan ampliamente para aliviar la enfermedad y actúan bloqueando la síntesis de prostaglandina E2 (PGE2). Un modelo líder es que la PGE2 cruza la barrera hematoencefálica e involucra directamente a las neuronas hipotalámicas.

Aquí, utilizando herramientas genéticas que cubren ampliamente un atlas de neuronas sensoriales periféricas, identificamos una pequeña población de neuronas sensoriales glosofaríngeas sensibles a PGE2 (neuronas petrosas GABRA1) que son esenciales para el comportamiento de enfermedad inducida por influenza en ratones.

La ablación de las neuronas petrosas GABRA1 o la desactivación dirigida del receptor 3 de PGE2 (EP3) en estas neuronas elimina las disminuciones inducidas por la influenza en la ingesta de alimentos, la ingesta de agua y la movilidad durante la etapa inicial de la infección y mejora la supervivencia. El mapeo anatómico guiado genéticamente reveló que las neuronas petrosas GABRA1 se proyectan a las regiones de la mucosa nasofaríngea con una mayor expresión de ciclooxigenasa-2 después de la infección y también muestran un patrón de orientación axonal específico en el tronco encefálico.

Juntos, estos hallazgos revelan una vía sensorial primaria desde las vías respiratorias hasta el cerebro que detecta las prostaglandinas producidas localmente y media las respuestas de enfermedades sistémicas a la infección por virus respiratorios.