Además de ser el principal canal de respiración, la laringe es área de conexión para la distribución de neuronas. Si un cuerpo extraño ingresa al tracto respiratorio, esta red de neuronas laríngeas activa las defensas reflejas para su protección, como toser, vomitar y tragar.

En un reciente estudio en ratones, investigadores de la Universidad de Harvard utilizaron herramientas genéticas para mapear sistemáticamente las neuronas vagales glosofaríngeas y descubrieron un tipo de neuronas que inervan la garganta que protegen las vías respiratorias contra las amenazas.

Mecanismos de defensa

El estudio utilizó anatomía fina y el análisis de localización para determinar la distribución de las neuronas P2RY-1 en la laringe y explicaron la comunicación entre ellas y las células epiteliales, mejorando aún más la comprensión sobre la regulación de la red neuronal de los mecanismos de defensa de las vías respiratorias.

La laringe está densamente inervada por el nervio vago y el nervio glosofaríngeo, los cuales forman un par de superganglios conocidos como NJP (nodose / yugular / petrosal) en los ratones. Los investigadores utilizaron la optogenética para identificar las neuronas sensoriales involucradas en la defensa de las vías respiratorias de esta estructura anatómica.

Los investigadores identificaron un grupo de neuronas en la laringe que desencadenan respuestas protectoras cuando el agua o el ácido fluyen por el conducto equivocado.

En principio, los investigadores hibridaron ratones con proteínas sensibles a la luz con ratones específicos con fibras nerviosas vagales y fibras nerviosas glosofaríngeas para obtener una progenie que respondiera a la estimulación de la luz, logrando un control fino del tallo del nervio vago y sus ramas nerviosas.

Posteriormente, para identificar aún más el papel de los nervios sensoriales NJP en la defensa de las vías respiratorias, se usó la secuenciación de ARN unicelular para analizar la diversidad neuronal del nervio vago y el nervio glosofaríngeo.

Respuesta protectora

Los resultados mostraron que había 37 sensaciones en las neuronas del NJP cuya percepción dependía de la diversidad de los tipos de células. Para explorar el papel de cada subtipo de neurona los investigadores nuevamente recurrieron a la optogenética y encontraron que un subtipo de neuronas conocido P2RY-1 causaba deglución y respiración refleja con especial frecuencia.

Los experimentos con ratones mostraron que las neuronas P2RY-1 causaron una variedad de defensas respiratorias, incluyendo apnea, aducción de cuerdas vocales, deglución y reflejo respiratorio.

Si un cuerpo extraño ingresa al tracto respiratorio, la red de neuronas laríngeas activa las defensas reflejas para su protección, como toser, vomitar y tragar.

La eliminación de estas neuronas redujo la respuesta protectora de la laringe al tracto respiratorio. Específicamente, en el modelo de ratón con este grupo de neuronas inactivado, la respuesta de deglución al agua o la estimulación ácida se vio afectada. Este resultado sugiere que estas neuronas pueden responder a estímulos sensoriales específicos en la vía aérea superior.

Estos hallazgos proporcionan información mecanicista sobre la defensa de las vías aéreas y una hoja de ruta molecular y genética general para la sensación de órganos internos por el nervio vago.

Además, explican los autores, entender cómo funcionan las neuronas sensoriales de las vías respiratorias podría ayudar a los científicos a desarrollar mejores tratamientos para las personas con condiciones como la tos crónica.

Referencia: An Airway Protection Program Revealed by Sweeping Genetic Control of Vagal Afferents. Cell, 2020. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.03.004