transducción de Señaleditar
los quimiorreceptores periféricos fueron identificados como necesarios para la regulación de la respiración mucho antes de que comenzaran a entenderse sus mecanismos de adquisición de información del torrente sanguíneo. Tanto el cuerpo carotídeo como el aórtico están compuestos de células tipo I y tipo II y se cree que transducen las señales de los químicos sanguíneos de la misma manera, aunque la comunicación de la señal post-transducción puede diferir., La transducción quimiosensorial en estos receptores sigue siendo un área activa de investigación, y no todos los estudios están de acuerdo, pero hay un apoyo creciente para un mecanismo de transducción dependiente del consumo mitocondrial de oxígeno que afecta a la enzima AMPK.
la transferencia de la señal a la médula requiere que el neurotransmisor se libere de las vesículas en las células tipo I, y como con muchas otras células neuronales, esto se desencadena por un flujo de calcio en la célula después de la despolarización de la membrana., El proceso de identificación de la transducción de señales en interoceptores como los quimiorreceptores periféricos requiere retroceder desde la despolarización de la membrana para descubrir los pasos previos, a menudo internos de la célula, que transducen los químicos sanguíneos a una señal neural. Hasta este punto, la mayoría de las investigaciones coinciden en que la despolarización de la membrana es causada por la inhibición de los canales de potasio que de otro modo mantienen el potencial de reposo. En cuanto al paso previo a la inhibición del canal de potasio, se proponen muchos mecanismos, ninguno de los cuales recibe el apoyo unánime de la comunidad investigadora., Múltiples tipos de canales de potasio responden a la hipoxia, con diferencias significativas entre diferentes especies, y un número de diferentes tipos para cada especie. La expresión de los canales de potasio también cambia a lo largo de la vida. Algunos estudios proponen que la hemo-oxigenasa 2 es el transductor; sin embargo, dado que su deleción en ratones no afecta la sensibilidad al oxígeno de los quimiorreceptores, esta hipótesis es cuestionable., Otra enzima, la proteína quinasa activada por AMP (AMPK), proporciona un mecanismo que podría aplicarse no solo a todos los tipos de canales de potasio, sino también a otros tejidos sensibles al oxígeno en el cuerpo, como la vasculatura pulmonar y las células cromafínicas neonatales. La AMPK es una enzima activada por un aumento en la relación AMP: ATP resultante del aumento de la respiración celular. Una vez activada, la enzima promueve la producción de ATP y suprime las reacciones que lo consumen. La activación AMPK también es un candidato más atractivo porque puede activar los dos tipos más comunes de canales de potasio., Otro estudio identificó que la AMPK abre y cierra los canales de potasio a través de la fosforilación, subrayando aún más el vínculo entre los dos. Sin embargo, el papel de la AMPK en la detección de oxígeno en células tipo 1 también se ha cuestionado recientemente.
la función de esta enzima posiciona a las células tipo I para aprovechar de manera única sus mitocondrias. Sin embargo, la AMPK es una enzima que se encuentra en muchos más tipos de células que los quimiorreceptores porque ayuda a regular el metabolismo., La diferencia puede estar en realidad en el metabolismo de la célula, en lugar de la enzima AMPK; los quimiorreceptores periféricos muestran tasas de consumo de oxígeno de fondo muy altas, soportadas por su densa red de capilares. Dado que su tasa base de respiración celular es tan alta, su AMPK sería más sensible a las reducciones en el oxígeno transmitido por la sangre, lo que le permite responder a pequeñas variaciones en el contenido de oxígeno antes de que otras células comiencen a sentir los efectos de su ausencia. De esta manera, la transducción en células quimiorreceptoras periféricas es relativamente única., No requiere ninguna proteína especializada que cambie de forma en presencia de luz o un sitio receptor específico para un tastant en particular. Sus componentes necesarios incluyen simplemente la mitocondria y una enzima utilizada para regular su actividad común a todas las células aeróbicas, un conjunto de canales de potasio y calcio y neurotransmisores comunes a muchos tipos de células nerviosas, y una versión bien dotada de la vasculatura que soporta todas las células aeróbicas., Más investigación debe identificar por qué las células tipo I exhiben una tasa metabólica tan alta en comparación con otros tipos de células, ya que esta puede ser la característica verdaderamente única del receptor. Y por lo tanto, un receptor para la fuente de energía más básica de un organismo aeróbico se compone de una colección de estructuras celulares comunes en todo el cuerpo.
respuesta a la Hipoxiaeditar
los quimiorreceptores periféricos se someten a estrés en una serie de situaciones que implican un bajo acceso al oxígeno, incluido el ejercicio y la exposición a gran altitud., Bajo estrés hipóxico sostenido, independientemente de la causa, los quimiorreceptores periféricos muestran una gran plasticidad; ambos hinchan el tamaño de las células quimiosensoras y aumentan su número. Aunque los investigadores no estaban seguros de cómo los cuerpos carotídeos y aórticos llegaron a aumentar su número tan rápidamente, los hallazgos recientes apuntan a las células tipo II, que anteriormente se pensaba que tenían solo un papel de apoyo y ahora se cree que conservan las propiedades de las células madre y pueden diferenciarse en células transductoras tipo I.,
varios estudios sugieren que los quimiorreceptores periféricos juegan un papel en la ventilación durante el ejercicio. Sin embargo, hay desacuerdo sobre si desempeñan un papel excitatorio o inhibitorio. Varios estudios apuntan al aumento de la circulación de catecolamina o potasio durante el ejercicio como un efector potencial en quimiorreceptores periféricos; sin embargo, los detalles de este efecto aún no se entienden., Todas las sugerencias de participación de quimiorreceptores periféricos concluyen que no son los únicos responsables de esta respuesta, enfatizando que estos receptores son solo uno en un conjunto de células sensoras de oxígeno que pueden responder en tiempos de estrés. La recopilación de información sobre la actividad corporal carotídea y aórtica en seres humanos en vivo está llena de dificultad y, a menudo, solo indica evidencia indirecta, por lo que es difícil sacar conclusiones expansivas hasta que se haya acumulado más evidencia, y con suerte con técnicas más avanzadas.,
además de los efectos ventilatorios, los quimiorreceptores periféricos pueden influir en las respuestas neuroendocrinas al ejercicio que pueden influir en actividades distintas de la ventilación. La circulación de la hormona promotora de la glucosa, el glucagón y un neurotransmisor, la norepinefrina, se incrementa en perros carotídeos y aórticos enervados, lo que sugiere que los quimiorreceptores periféricos responden a niveles bajos de glucosa y pueden responder a otras Señales neuroendocrinas, además de lo que tradicionalmente se considera que es su único papel de regulación ventilatoria.,
papel de los quimiorreceptores centraleseditar
los quimiorreceptores periféricos trabajan en conjunto con los quimiorreceptores centrales, que también monitorean el CO2 sanguíneo, pero lo hacen en el líquido cefalorraquídeo que rodea el cerebro. Una alta concentración de quimiorreceptores centrales se encuentra en la médula ventral, el área del tronco encefálico que recibe la entrada de quimiorreceptores periféricos., Tomados en conjunto, estos monitores de oxígeno en la sangre contribuyen con señales nerviosas al centro vasomotor de la médula que pueden modular varios procesos, incluyendo la respiración, la resistencia de las vías respiratorias, la presión arterial y la excitación, con quimioformación central sobre los niveles medulares de oxígeno y quimiorreceptores periféricos sobre el oxígeno arterial. A nivel evolutivo, esta estabilización de los niveles de oxígeno, que también resulta en una concentración más constante de dióxido de carbono y pH, fue importante para manejar el flujo de oxígeno en el aire-vs.,- respiración acuosa, sueño, y mantener un pH ideal para la estructura proteica, ya que las fluctuaciones en el pH pueden desnaturalizar las enzimas de una célula.
