Dor e ansiedade afetam a respiração em um nível celular

17 de dezembro de 2021

Dor e ansiedade afetam a respiração em um nível celular

Cientistas do Salk descobrem que um circuito neural coordena a respiração com as emoções negativas

17 de dezembro de 2021

LA JOLLA — Você se assusta com um som ameaçador e sua respiração acelera; você quebra o cotovelo e ofega de dor. Por que a taxa de respiração de uma pessoa aumenta dramaticamente quando ela está sofrendo ou ansiosa não foi compreendida anteriormente. Agora, uma equipe de cientistas de Salk descobriu uma rede neural no cérebro que coordena o ritmo respiratório com sentimentos de dor e medo. Juntamente com contribuições para os campos de controle da dor, teorias psicológicas da ansiedade e investigações filosóficas sobre a natureza da dor, suas descobertas podem levar ao desenvolvimento de um analgésico que preveniria a depressão respiratória induzida por opioides (OIRD), a respiração interrompida que causa mortes por overdose.

No estudo publicado em 17 de dezembro de 2021, no Neurônio, o grupo de Salk concentrou-se em um grupo de neurônios no tronco cerebral chamado núcleo parabraquial lateral, que é organizado em uma configuração de núcleo-concha. Eles descobriram que os neurônios do núcleo se projetam para a amígdala, uma área do cérebro que processa o medo e a experiência emocional da dor. Os neurônios da casca se projetam para o complexo pré-Bötzinger, região que gera o ritmo respiratório. Os neurônios do núcleo e da casca influenciam uns aos outros de acordo com as entradas dessas áreas, fazendo-nos respirar mais rápido quando sentimos dor ou ansiedade.

“Somos o primeiro grupo a demonstrar como o núcleo parabraquial lateral coordena a respiração e a dor”, diz o autor sênior do artigo, Cantado Han, professor assistente nos Laboratórios da Fundação Clayton de Salk para Biologia Peptídica. “Ao entender os circuitos nessa região do cérebro, podemos separar a regulação da respiração da regulação da dor para desenvolver um medicamento que inibe a sensação de dor sem reprimir a respiração, como o OIRD.”

Na OIRD, os opioides reprimem a respiração e também a dor; é a principal causa de morte por opioides. Em trabalho prévio, o laboratório de Han mostrou que opiáceos como a morfina reprimem a respiração ativando receptores específicos, chamados de receptores opióides mu (MOR), levando à inibição dos neurônios que os expressam. Eles também mostraram que a reativação das células que expressam MOR pode reverter a OIRD. O trabalho atual sugere abordagens adicionais para prevenir OIRD, possivelmente inibindo os neurônios no núcleo da região (embotamento do medo/ansiedade) enquanto estimula neurônios semelhantes na casca (apoiando a respiração).

Para mostrar como esses neurônios coordenam a respiração com a dor e as emoções, os pesquisadores primeiro usaram luz e agentes químicos para provar que a manipulação dos neurônios que expressam MOR no núcleo parabraquial lateral altera a taxa de respiração em camundongos. Eles então usaram marcadores fluorescentes para mapear as entradas e saídas para os neurônios que expressam MOR. Seus resultados indicaram que os neurônios agrupados no núcleo da região se projetam para a amígdala central, enquanto os neurônios agrupados na casca circundante se projetam para o complexo pré-Bötzinger. Registros eletrofisiológicos de uma população estimulando a outra população revelaram que algumas dessas subpopulações estão reciprocamente conectadas, com uma rede excitatória entre elas. Por meio dessa rede, os sinais de medo e dor eram coordenados com os ritmos respiratórios.

“Encontramos circuitos muito intrincados envolvendo entrada a montante e a jusante desses neurônios. Ao descobrir esse mecanismo de circuito, podemos explicar melhor por que a respiração geralmente pode ser coordenada com dor e ansiedade”, diz o primeiro autor Shijia Liu, estudante de pós-graduação no laboratório de Han.

Han está ansioso para ver a descoberta da equipe ter uma aplicação translacional. “O maior problema hoje em dia é que os opioides reduzem a dor, mas também reduzem a respiração, então as pessoas morrem”, diz Han, titular da Pioneer Fund Development Chair. “Ao entender esses dois mecanismos em nossa pesquisa, talvez possamos manipular certas populações de neurônios por intervenção farmacológica para que possamos controlar a dor sem alterar a respiração”.

O grupo de Han está atualmente trabalhando em análises genéticas da população do núcleo e da concha para identificar marcadores funcionais que regulam especificamente a dor ou a respiração.

Outros autores do estudo são Mao Ye, Gerald M. Pao, Jinho Jhang, Jonghyun Kim, Sukjae Joshua Kang, Dong-Il Kim de Salk; e Samuel Myeongsup Song e Haibei Jiang, da Universidade da Califórnia em San Diego.

A pesquisa foi apoiada pelo Instituto Nacional de Saúde Mental, a Fundação de Pesquisa do Cérebro, a Fundação Mary K. Chapman, a Fundação Jesse & Caryl Philips, os Institutos Nacionais de Saúde-National Cancer Institute e a Fundação Waitt.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2021.11.029