Los mecanismos cerebrales que controlan la hidratación

Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) brindan información más profunda sobre el control de la sed neuronal. Su estudio, publicado recientemente en Nature Communications, indica que la supresión de la ingesta de agua mediada por colecistoquinina está controlada por dos subpoblaciones neuronales que “suprimen la sed” en el órgano subfornical del cerebro; una población se activa persistentemente por niveles excesivos de agua, y la otra, transitoriamente después de beber agua.

El agua sustenta la vida en la tierra. La primera vida se originó en un mar antiguo, y desde entonces, casi todas las especies que han existido en el pasado o que viven en la actualidad dependen del equilibrio exacto de sal y agua (~ 145 mM; llamada homeostasis de fluidos corporales u homeostasis de la sal) para sobrevivir. . Los humanos pueden pasar semanas sin comer pero no durarán más de unos días sin agua, lo que enfatiza la importancia de este líquido.

El cuerpo humano tiene varios mecanismos intrincados para asegurarse de que consumimos una cantidad adecuada de agua para mantener la homeostasis, que es un requisito para la supervivencia. Uno de estos “trucos” simples pero clave es la sed. Cuando el cuerpo experimenta deshidratación en un día caluroso (que se nota por el exceso de sodio en el cuerpo en comparación con el agua, una condición llamada hipernatremia), el cerebro envía “señales” al resto del cuerpo, lo que nos hace desear el vaso de agua. . Por otro lado, bajo una condición llamada hiponatremia, donde hay más agua que sodio, suprimimos el consumo de agua. Los mecanismos neuronales de cómo sucede esto son un tema de gran interés.

Se identificaron dos grupos de neuronas excitadoras positivas para CCK en el SFO que están involucradas en los mecanismos centrales de supresión de la sed. La activación de estas neuronas CCK positivas suprimió la ingesta de agua y, de manera opuesta, su inhibición indujo la ingesta de agua incluso en condiciones de repleción de agua. Crédito: Tokyo Tech

Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio, encabezado por el profesor Masaharu Noda, ha realizado una extensa investigación al respecto. En sus estudios anteriores, identificaron que la sed es impulsada por las llamadas “neuronas de agua” en el órgano subfornical (SFO) del cerebro, una región justo fuera de la barrera hematoencefálica. Cuando el cuerpo está deshidratado, el plasma aumentan los niveles de una hormona peptídica llamada angiotensina II. Estos niveles son detectados por “receptores” especiales de angiotensina II de las neuronas del agua para estimular la ingesta de agua. A su vez, en condiciones de depleción de sodio (donde hay más agua que sodio), la actividad de estas neuronas de agua es suprimida por interneuronas “GABAérgicas”. “El último control parecía depender de la hormona colecistoquinina (CCK) en el SFO. Sin embargo, los mecanismos neuronales mediados por CCK que subyacen al control inhibitorio de la ingesta de agua no se habían dilucidado hasta ahora ”, afirma el profesor Noda.

Ahora, en su último estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza, los investigadores descubren más detalles sobre este mecanismo. Realizaron una serie de experimentos que incluyen estudios con ratones transgénicos, dinámica de células individuales, Ca microscópico de fluorescencia²⁺ imagenología y silenciamiento óptico y quimiogenético para explorar las neuronas en el SFO.

Hicieron varias observaciones interesantes: primero, CCK fue producida en el propio SFO, por neuronas excitadoras productoras de CCK, que activan las interneuronas GABAérgicas a través de sus receptores “CCK-B”, haciendo que supriman las neuronas de agua e inhiban la sed. Además, hay dos subpoblaciones distintas de estas neuronas CCK. El grupo 1, que es la población más grande, muestra una activación fuerte y sostenida en condiciones de depleción de Na (exceso de agua en el cuerpo). El grupo 2 muestra una activación más rápida y transitoria en respuesta a la ingesta de agua, cuya activación no dura más de 20 segundos. También hay indicios de un tercer grupo, pero estas neuronas no muestran activación en ninguna de las dos condiciones.

El profesor Noda está entusiasmado con las implicaciones de este estudio. “Dado que la CCK se ha destacado durante mucho tiempo por ser una hormona gastrointestinal, estos hallazgos abren muchas posibilidades, la más emocionante es la probabilidad de un control de retroalimentación negativa de la bebida basado en señales de detección de agua de la orofaringe o el tracto gastrointestinal”, informa.

La investigación destaca las funciones de la CCK en la supresión de la ingesta de agua “persistente” del Grupo 1 “persistente” y del Grupo 2 “transitoria” orofaríngea / gastrointestinal. El potencial de CCK para activar diferentes interneuronas GABAérgicas positivas al receptor CCK-B de una manera específica de tipo celular subyace en el mecanismo para el funcionamiento de los circuitos neuronales. En general, esta investigación ha mejorado sustancialmente la comprensión del fenómeno del “control de la sed”.

Referencia: “Distintas neuronas SFO positivas para CCK están involucradas en la supresión persistente o transitoria de la ingesta de agua” por Takashi Matsuda, Takeshi Y. Hiyama, Kenta Kobayashi, Kazuto Kobayashi y Masaharu Noda, 10 de noviembre de 2020, Comunicaciones de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41467-020-19191-0