Pesquisadores da Universidade de Manchester deram um importante passo na tentativa de compreender como surgem doenças neurodegenerativas hereditárias, como Doença de Alzheimer, Doença de Parkinson e a doença do neurônio motor.
Utilizando moscas-das-frutas como modelo de estudo, os cientistas identificaram um mecanismo celular que pode ajudar a explicar um mistério que intriga a ciência há décadas: de que maneira mutações genéticas conseguem provocar a degeneração progressiva dos neurônios.
O estudo foi publicado na revista científica Current Biology e liderado pelo professor Andreas Prokop.
Os Axônios: As “estradas” do sistema nervoso
A pesquisa concentrou-se nos axônios, estruturas extremamente delicadas responsáveis por transportar mensagens entre o cérebro e o restante do corpo.
Essas fibras nervosas funcionam como verdadeiros cabos biológicos que controlam movimentos, sensações e comportamentos. O mais impressionante é que muitos axônios precisam permanecer vivos e funcionando durante toda a vida humana.
Para manter essa atividade contínua, os axônios dependem de uma sofisticada maquinaria celular, responsável pelo transporte constante de materiais essenciais vindos do corpo dos neurônios.
As proteínas motoras e o transporte celular
Esse transporte interno ocorre graças às chamadas proteínas motoras, estruturas microscópicas que se movimentam sobre filamentos conhecidos como microtúbulos.
Esses microtúbulos funcionam como trilhos celulares, permitindo que nutrientes, proteínas e outras substâncias sejam levados até as extremidades dos neurônios.
Os cientistas já sabiam que mutações capazes de impedir o funcionamento dessas proteínas motoras provocavam degeneração axonal.
Porém, existia um grande enigma: algumas mutações causavam exatamente o efeito oposto — hiperativavam as proteínas motoras, deixando-as permanentemente ligadas — e, mesmo assim, geravam doenças muito parecidas.
O mistério do “espaguete celular”
Para entender esse fenômeno, os pesquisadores analisaram os axônios das moscas-das-frutas e observaram algo surpreendente.
Tanto as mutações que desligavam as proteínas motoras quanto aquelas que as deixavam hiperativas provocavam um mesmo tipo de dano estrutural: os microtúbulos, normalmente organizados e retos, começavam a se enrolar de forma caótica.
Os cientistas compararam o fenômeno à diferença entre espaguete cru e espaguete cozido.
Em vez de permanecerem alinhados e rígidos, os microtúbulos se tornavam desorganizados, prejudicando gravemente o funcionamento celular e levando à degeneração dos axônios.
O equilíbrio entre dano e reparo
O estudo revelou que o transporte constante realizado pelas proteínas motoras naturalmente gera desgaste nos microtúbulos, da mesma forma que o tráfego intenso desgasta ruas e estradas.
Por isso, os neurônios possuem mecanismos de manutenção encarregados de reparar ou substituir estruturas danificadas.
O problema surge quando esse equilíbrio entre dano e reparo é quebrado.
Quando as proteínas motoras ficam hiperativas, o excesso de tráfego aumenta os danos aos microtúbulos. Já nas mutações incapacitantes, ocorre redução no transporte de materiais essenciais para a manutenção celular.
O papel do estresse oxidativo
Os pesquisadores descobriram ainda que a diminuição do transporte celular gera um fenômeno chamado estresse oxidativo.
Esse processo afeta diretamente os sistemas responsáveis pela manutenção dos microtúbulos, provocando exatamente o mesmo tipo de desorganização observado nas mutações hiperativadoras.
Assim, embora os mecanismos iniciais sejam diferentes, ambos acabam levando à mesma consequência: a degeneração progressiva dos axônios.
O “ciclo de dependência da homeostase axonal”
Com base nas descobertas, os cientistas propuseram um novo modelo chamado “ciclo de dependência da homeostase axonal”.
Segundo essa teoria, a sobrevivência dos axônios depende de um delicado ciclo de equilíbrio:
- os microtúbulos precisam das proteínas motoras para realizar o transporte celular;
- as proteínas motoras, por sua vez, dependem de microtúbulos saudáveis para funcionar adequadamente.
Qualquer mutação genética que provoque estresse oxidativo ou desequilibre os mecanismos de reparo celular pode romper esse ciclo, iniciando o processo neurodegenerativo.
Uma descoberta que pode explicar diversas doenças
Os pesquisadores acreditam que essa descoberta pode ajudar a solucionar outro antigo mistério da medicina: por que doenças neurodegenerativas tão diferentes podem surgir a partir de mutações em genes relacionados a funções celulares completamente distintas.
Segundo o professor Andreas Prokop, as semelhanças genéticas entre moscas-das-frutas e seres humanos aumentam significativamente as chances de que o mesmo mecanismo também ocorra no cérebro humano.
Caso futuras pesquisas confirmem essa hipótese, o estudo poderá abrir novos caminhos para o desenvolvimento de tratamentos capazes de retardar ou até impedir a degeneração dos neurônios.
Fonte:
www.manchester.ac.uk
Crédito das imagens:
(01) www.manchester.ac.uk
(02) www.chatgpt.com/dall-e
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