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PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
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Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
CONTROLLO DELLA RESPIRAZIONE; GRUPPO RESPIRATORIO VENTRALE; TOSSE; NUCLEO DEL TRATTO SOLITARIO; AMINOACIDI ECCITATORI; AMINOACIDI INIBITORI; NUCLEO COMMISSURALE; OPPIOIDI

MECCANISMI CENTRALI COINVOLTI NELLA GENESI DEL RITMO RESPIRATORIO E DEL RIFLESSO DELLA TOSSE

Università degli Studi di Firenze
Abstract
Nei mammiferi adulti il ritmo respiratorio probabilmente deriva soprattutto da interazioni sinaptiche eccitatorie e inibitorie tra i neuroni respiratori localizzati nella regione ventrolaterale del bulbo. Studi condotti su preparati di animali neonati hanno suggerito la presenza di due oscillatori accoppiati, sulla base della diversa sensibilità agli agonisti per i recettori µ degli oppioidi da parte di due diversi aggregati neuronali. Comunque, la presenza di questi oscillatori e le strutture neuronali coinvolte non sono state ancora definite negli animali adulti. Un ruolo chiave nella genesi e/o modulazione dell'attività respiratoria è stato attribuito non solo ai neurotrasmettitori eccitatori, ma anche agli aminoacidi inibitori. Tuttavia, sono disponibili scarse informazioni soprattutto sul ruolo funzionale dell'inibizione sinaptica nelle diverse sottoregioni della rete respiratoria bulbare.
Recentemente, è stato suggerito che studi condotti nel preparato "tronco dell'encefalo in vitro" di lampreda, un vertebrato con un sistema nervoso centrale relativamente semplice, possono contribuire a migliorare le attuali conoscenze sui meccanismi nervosi di base resposabili della ritmogenesi respiratoria. Il ruolo specifico della neurotrasmissione inibitoria in questo preparato è non è ben definito.
Per ottenere ulteriori dati sul ruolo svolto dagli aminoacidi inibitori e dagli oppioidi nella genesi del pattern respiratorio saranno effettuate microiniezioni di >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Tito PANTALEO Università degli Studi di FIRENZE
Obiettivo del Programma di Ricerca
Le conoscenze riguardanti i meccanismi neuronali che controllano la respirazione hanno fatto rapidi progressi a causa di studi che utilizzano preparati ottenuti da animali sia neonati che adulti. I dati disponibili suggeriscono che tipi particolari di neuroni presenti in regioni distinte del bulbo ventrolaterale sono essenziali per la genesi del ritmo respiratorio. Ci sono molte incertezze, tuttavia, circa la corrispondenza tra gli aggregati neuronali identificati nei due tipi di preparato. Le strutture neuronali esattamente coinvolte nella depressione respiratoria indotta dai recettori µ per gli oppioidi come pure l'esistenza di due oscillatori accoppiati nelle regioni più rostrali del bulbo ventrolaterale non è stata ancora definita negli animali adulti.
Nelle regioni ritmogeniche rostrali del bulbo ventrolaterale la neurotrasmissione inibitoria sembra rivestire un ruolo importante nell'animale adulto. Comunque, la funzione specifica e il sito di azione degli aminoacidi inibitori è poco chiara. E' stato suggerito che studi nel "tronco dell'encefalo in vitro" (un vertebrato con un sistema nervoso centrale semplice) possano contribuire a migliorare le attuali conoscenze sui meccanismi nervosi di base che operano nei vertebrati superiori, inclusi i mammiferi. Non sono presenti dei dati precisi riguardo gli effetti di agonisti e antagonisti specifici dei recettori per gli aminoacidi inibitori sul pattern respiratorio della lampreda.
I meccanismi sinaptici >>>

Risultati parziali attesi
I risultati potranno contribuire a comprendere il ruolo svolto dalla neurotrasmissione inibitoria nella genesi del pattern respiratorio. Nella lampreda, ci aspettiamo che il blocco della neurotrasmissione inibitoria porti a notevoli variazioni soprattutto a carico della frequenza respiratoria; tali risposte sosterrebbero l'ipotesi che gli aminoacidi inibitori non sono cruciali per la ritmogenesi respiratoria, ma svolgono un ruolo di grande rilievo nella formazione del pattern respiratorio. Nel coniglio, si potrebbero evidenziare variazioni diversificate nell'ampiezza e/o frequenza delle "burst" del nervo frenico a seconda delle sottoregioni bulbari investigate. Questi effetti potrebbero contribuire sia a migliorare le nostre conoscenze circa il significato dell'inibizione sinaptica nella ritmogenesi respiratoria che a svelare la funzione specifica di ogni singola sottoregione.I risultati della prima serie di esperimenti dovrebbero dimostrare che il blocco dei recettori per il glutammato nel nucleo commissurale di nTS deprime o abolisce le componenti sia inspiratoria che espiratoria del riflesso della tosse evocato dalla stimolazione meccanica dell'albero tracheobronchiale. Microiniezioni di baclofen nel nucleo commissurale di nTS dovrebbero indurre effetti di depressione sul riflesso tussigeno se questa regione, in accordo con la nostra ipotesi, rappresenta una componente importante del meccanismo di "gate" proposto da Bolser e collaboratori (cfr. 2.4 Base di partenza >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Nei mammiferi adulti, il ritmo respiratorio è generato da una rete nervosa localizzata nel tronco encefalico. Esso probabilmente deriva da interazioni sinaptiche tra i neuroni respiratori presenti nel bulbo (1, 38). I neuroni respiratori bulbari sono organizzati in due principali aggregati, il gruppo respiratorio dorsale (DRG) e il gruppo respiratorio ventrale (VRG). I neuroni espiratori sono concentrati al polo rostrale del VRG, nel cosiddetto complesso di Bötzinger (Böt. c.), e nella parte caudale del VRG (cVRG). I neuroni inspiratori sono principalmente localizzati nel DRG e nella porzione intermedia del VRG (iVRG). La zona di transizione tra Böt. c. e iVRG è stata definita come complesso pre-Bötzinger (pre-Böt. c.; 31, 38). Studi condotti prevalentemente su preparati "in vitro" di animali neonati hanno suggerito che per la genesi del ritmo respiratorio siano cruciali neuroni pacemaker localizzati prevalentemente nel pre-Böt. c.; il pre-Böt. c. è stato suggerito essere essenziale per la ritmogenesi respiratoria anche nell'animale adulto (31, 38). Tuttavia, risultati contrastanti sono stati ottenuti in diversi studi che impiegavano lesioni o blocchi funzionali della regione del pre-Böt. c. sia in preparati "in vitro" che "in vivo" (e.g. 14, 17, 23, 35, 38, 39). Anche il Böt. c. risulta coinvolto nella ritmogenesi respiratoria, sebbene il ruolo fisiologico dei neuroni del Böt. c. non sia stato ancora chiarito (4-7). Dati ottenuti recentemente dal nostro gruppo mediante >>>