Particularităţile sistemului orexinergic în modularea suprapontină a respiraţiei

Abstract

Introducere. Deşi trunchiul cerebral generează ritmurile respiratorii de bază, regiunile suprapontine deţin un rol esenţial în adaptarea respiraţiei, iar descoperirile recente evidenţiază neuropeptida hipotalamică orexina (cunoscută şi ca hipocretina) drept elementul esenţial în modularea suprapontină a respiraţiei. Scop. Determinarea particularităţilor şi mecanismelor fiziologice ale sistemului orex-inergic în cadrul modulării suprapontine a respiraţiei prin acţiunea directă şi indirectă asupra preBotC. Material şi metode. A fost efectuată o analiză şi sinteză a literaturii de specialitate din ultimii 15 ani, în bazele de date Scopus, Web of Science, Google Scholar, PubMed, ScienceDirect şi MEDLINE. Am evaluat tiparele prin care orexina modulează ventilaţia prin acţiunea asupra preBotC pe un lot de 28,0 ± 22,0 şoareci. Datele au fost procesate statistic în Excel. Rezultate. A fost demonstrat că neuronii orexinergici se proiectează atât direct, cât şi indirect, prin intermediul neuronilor serotonergici din rafeul bulbar, asupra preBotC. Acţiunea directă este determinată de receptorii OX1R prezenţi pe neuronii preBotC, care sunt activaţi tardiv prin intermediul proteinei c-Fos. Receptorii OX2R prezenţi pe neuronii rafeului acţionează rapid prin deschiderea canalelor nespecifice pentru cationi şi închiderea canalelor de scurgere pentru potasiu, ducând la secreţia iniţială de serotonină şi la activarea secundară a preBotC. Astfel, ambele mecanisme cresc rata ventilării prin sensibilizarea preBotC. Concluzii. Sistemul orexinergic deţine un rol important în modularea suprapontină a respiraţiei, datorită capacităţii de menţinere a activităţii şi de prevenire a desensibilizării neuronilor pre-BotC. Acest sistem poate deschide noi oportunităţi pentru tratamentul afecţiunilor respiratorii.

Introduction. Although the brainstem generates basic respiratory rhythms, suprapontine regions play an essential role in respiratory adaptation. Recent findings highlight the hypothalamic neuropeptide orexin (also known as hypo-cretin) as a key element in the suprapontine modulation of the respiratory activity. Objective. Determining the particularities and physiological mechanisms of the orexiner-gic system in the suprapontine modulation of respiration through direct and indirect action on the preBotC. Material and methods. A review and synthesis of the literature from the last 15 years was performed in the databases Scopus, Web of Science, Google Scholar, PubMed, ScienceDirect and MEDLINE. We evaluated the patterns by which orexin modulates ventilation through its action on the preBotC in a sample of 28.0 ± 22.0 mice. The data were statistically processed in Excel. Results. It has been demonstrated that orexinergic neurons project both directly and indirectly, via serotonergic neurons of the medullary raphe, to the pre-Botzinger complex (preBotC). The direct action is mediated by OX1R receptors located on preBotC neurons, which are activated in a delayed manner through the expression of the c-Fos protein. In contrast, OX2R receptors present on raphe neurons act rapidly by opening non-selective cation channels and closing potassium leak channels, leading to the initial release of serotonin and secondary activation of preBotC. Thus, both mechanisms enhance ventilatory rate by sensitizing the preBotC. Conclusion. The orexinergic system plays a crucial role in the suprapontine modulation of breathing due to its capacity to sustain neuronal activity and prevent the desensitization of pre-Botzinger complex neurons. This system may offer new opportunities for the treatment of respiratory disorders.