Cuando olemos perritos calientes, puede desencadenar recuerdos de barbacoas en el patio trasero o asistir a juegos de béisbol durante la infancia. Durante este proceso, las áreas del cerebro que controlan el olfato y la memoria a largo plazo emiten impulsos rápidamente. Para alimentar estas señales de las neuronas, las regiones activas del cerebro necesitan oxígeno y energía en forma de glucosa en sangre, que se distribuye rápidamente a través de los vasos sanguíneos.

Ahora, los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland han descubierto que cierto tipo de célula que se encuentra en la parte superior de los vasos sanguíneos más pequeños del cerebro detecta cuándo su región cerebral necesita energía. Cuando los niveles de glucosa son bajos, estas células envían señales a los vasos sanguíneos para que se dilaten, aumentando el flujo sanguíneo regionalmente y permitiendo que más energía alimente esa parte del cerebro.

Estos hallazgos de experimentos en ratones se publicaron el 27 de diciembre de 2022 en Cell Reports.

« Estas fluctuaciones en el flujo sanguíneo ayudan a dirigir los recursos energéticos del cerebro para respaldar las funciones cotidianas », dijo el líder del estudio, Thomas Longden, PhD, profesor asistente de fisiología en la UMSOM. « Mientras hablo ahora, el flujo sanguíneo en mi cerebro se desviará a las áreas del lenguaje y las áreas motoras (o de movimiento) que controlan mis cuerdas vocales para impulsar estos procesos ».

En 2022, el laboratorio del Dr. Longden demostró que las señales en forma de calcio, formadas por impulsos eléctricos a través de los vasos sanguíneos, hacen que ciertos capilares cerebrales se relajen controlando el flujo sanguíneo, a través de un artículo publicado en Science Advances. En su estudio más reciente, su equipo demostró que un tipo específico de células ubicadas a lo largo del exterior de los capilares, conocidas como pericitos, dirigen estos pulsos eléctricos en función de su percepción de las necesidades energéticas locales.

Los investigadores observaron directamente este proceso en cerebros de ratones utilizando microscopía avanzada y luego diseccionaron los capilares con sus pericitos adjuntos. Luego midieron las señales eléctricas emitidas por los pericitos cuando se ajustaron los niveles de glucosa. Descubrieron que los pericitos generaban rápidamente señales eléctricas cuando los niveles de azúcar eran bajos, pero no cuando los niveles eran altos.

« Si los vasos sanguíneos del cerebro no suministran la energía adecuada a las neuronas de manera oportuna, puede haber un desajuste entre el suministro y la demanda de energía. Esto hace que las neuronas del cerebro sufran estrés, lo que puede conducir a un metabolismo de proteínas deteriorado, cambios en cómo se activan las neuronas e incluso eventualmente la muerte celular », dijo el coautor del estudio Ashwini Hariharan, PhD, becario postdoctoral en fisiología en la UMSOM.

« Se ha demostrado que esta falla energética en la función de los vasos sanguíneos del cerebro ocurre durante el proceso de envejecimiento, en ciertas enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y en los accidentes cerebrovasculares », dijo el decano de la UMSOM Mark T. Gladwin, MD, vicepresidente de Asuntos Médicos. Universidad de Maryland, Baltimore, y el Profesor Distinguido John Z. y Akiko K. Bowers.

El Dr. Longden agregó : « Al estudiar cómo funciona este proceso normalmente, los investigadores pueden obtener más información sobre lo que sucede en el envejecimiento o en las enfermedades neurodegenerativas, para que puedan desarrollar mejores terapias ».

Este estudio fue financiado por el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento de los Institutos Nacionales de Salud y el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (1R01AG066645, 5R01NS115401 y 1DP2NS121347-01), la Asociación Estadounidense del Corazón y la Junta de Mujeres de DC.