Mecanismos implicados en la respuesta cerebral frente a la exposición a la hipoxia respiratoria: Efecto neuroprotector de la hipoxia intermitente

Abstract

El cerebro requiere un elevado consumo de energía que obtiene mediante la fosforilación oxidativa mitocondrial. Esto hace del cerebro un órgano muy vulnerable a la hipoxia. Millones de ciudadanos que normalmente viven en zonas con altitudes próximas al nivel del mar, se desplazan a zonas de recreo en altitud, donde el contenido de oxigeno en la atmosfera está reducido. Desde hace siglos es conocido que la hipoxia induce respuestas fisiológicas adaptativas que favorecen el rendimiento deportivo. Por todo ello existe interés en conocer los efectos y los mecanismos implicados en la respuesta del cerebro a la hipoxia.

Para el desarrollo de este trabajo fue planteado dos modelos experimentales. En el primero el objetivo era caracterizar el efecto de una exposición a hipoxia aguda (6 h) y severa (FiO2 = 7%) seguida de re-oxigenación (24h y 48h) sobre el estrés oxidativo y la inducción de apoptosis. Para el estudio del estrés oxidativo valoramos los niveles de MDA y AOPP, como indicadores de la oxidación de lípidos y proteínas y la formación de NO. El sistema antioxidante fue determinado a través de la medición de SOD y sistema glutatión. La actividad apoptótica era determinada valorando los niveles de citocromo c, AIF y la actividad de la caspasa 3. Los resultados muestran que la hipoxia induce un aumento de la actividad pro-oxidante y una disminución de la actividad antioxidante característica de estrés oxidativo. Las proteínas inductoras de apoptosis se incrementan, elevando el riesgo de lesión o daño celular. La exposición a la hipoxia lleva al cerebro a un estado de estrés oxidativo y a un aumento de la actividad apoptótica. La re-oxigenación hay una disminución de la actividad pro-oxidante y aumento de la actividad antioxidante, restableciéndose el equilibrio redox celular.

En el segundo experimento el objetivo era estudiar el posible efecto neuroprotector de la exposición a hipoxia intermitente moderada sobre el efecto causado por la exposición a la hipoxia aguda severa observado en el primer experimento. Un grupo de animales es expuesto a hipoxia intermitente: una sesión de cuatro horas/día durante 8 días a una presión barométrica equivalente a 4000 m.s.n.m. (Pb=462 Torr; PO2=97 Torr), como factor neuroprotector cuando aplicada antes de una exposición a hipoxia aguda a 7% de FiO2. Los resultados demuestran que la hipoxia intermitente no induce estrés oxidativo en el cerebro de las ratas y que protege del daño causado por la hipoxia severa aguda. El grado del estrés oxidativo y de la actividad apoptótica observado en el cerebro de las ratas expuestas a hipoxia severa aguda era significativamente reducido si antes de la exposición a la hipoxia severa aguda, los animales eran expuestos a hipoxia intermitente. Los resultados muestran que el factor de transcripción NF-kappa-beta descrito como un factor protector anti-apoptótico en diferentes procesos celulares, en la hipoxia aparece asociado con el daño celular. Las expresión de proteínas EPO y VEGF descritas como mecanismos neuroprotectores en respuesta a la hipoxia era mayor en las ratas expuestas a la hipoxia intermitente. Igualmente la hipoxia intermitente inducia la sobreexpresión de las proteínas de choque térmico (HSP27 y 70) evidenciando la activación de mecanismos citoprotectores en los grupos tratados con hipoxia intermitente.