Cientistas descobriram um interruptor de sobrevivência dentro das células cerebrais

Após eventos como acidentes vasculares cerebrais, concussões ou doenças neurodegenerativas, os neurônios e seus axônios têm muito mais probabilidade de se deteriorar do que de se reparar. Os axônios são extensões longas, semelhantes a fibras, que transportam sinais elétricos através do cérebro e do sistema nervoso, e sua perda desempenha um papel importante no declínio neurológico.

Uma nova maneira de pensar sobre a neurodegeneração

Pesquisadores da Universidade de Michigan descobriram descobertas que desafiam suposições de longa data sobre por que os neurônios quebram. O seu trabalho sugere novas estratégias que poderão um dia ajudar a proteger os pacientes de danos neurológicos progressivos.

Publicado na revista Metabolismo Molecularo estudo também pode ajudar a explicar os raros casos em que o cérebro consegue se recuperar após uma lesão. Os pesquisadores dizem que esta nova perspectiva pode abrir portas para futuros tratamentos destinados a apoiar as respostas protetoras do próprio cérebro.

Como o metabolismo do açúcar molda a resiliência dos neurônios

Usando um modelo bem estabelecido de mosca da fruta, a equipe de pesquisa descobriu que a resistência de um neurônio à degeneração está intimamente ligada à forma como ele processa o açúcar. Em outras palavras, o metabolismo desempenha um papel central na determinação se os neurônios enfraquecem ou resistem.

A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde, pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA, pela Fundação Rita Allen e pela Klingenstein Fellowship in the Neurosciences.

“O metabolismo é frequentemente alterado em lesões cerebrais e doenças como a doença de Alzheimer, mas não sabemos se isso é uma causa ou consequência da doença”, disse a autora sênior Monica Dus, professora associada de biologia molecular, celular e do desenvolvimento da UM.

“Aqui descobrimos que a redução do metabolismo do açúcar quebra a integridade neural, mas se os neurônios já estiverem lesionados, a mesma manipulação pode ativar preventivamente um programa de proteção. Em vez de quebrar, os axônios resistem por mais tempo.”

Proteínas que detectam danos e controlam a degeneração

O autor principal, TJ Waller, pesquisador de pós-doutorado, identificou duas proteínas que parecem influenciar por quanto tempo os axônios permanecem saudáveis ​​após uma lesão. Uma dessas proteínas é a dupla leucina zíper quinase, ou DLK, que atua como um sensor para danos neuronais e se torna ativa quando o metabolismo é interrompido.

A segunda proteína, SARM1 – abreviação de Sterile Alpha e TIR Motif-containing 1 – tem sido associada há muito tempo à degeneração do axônio. O estudo mostra que a atividade SARM1 está intimamente ligada à resposta DLK.

“O que nos surpreendeu é que a resposta neuroprotetora muda dependendo das condições internas da célula”, disse Dus. “Os sinais metabólicos determinam se os neurônios mantêm a linha ou começam a quebrar.”

Quando a proteção se transforma em dano

Em situações onde os neurônios e axônios permanecem intactos, a atividade do DLK aumenta enquanto o movimento do SARM1 é restringido. Esta combinação parece apoiar a protecção a curto prazo. Porém, os pesquisadores descobriram que esse equilíbrio não dura indefinidamente.

Quando o DLK permanece ativo por longos períodos, sua função muda. A ativação prolongada leva à neurodegeneração progressiva, revertendo os efeitos protetores anteriores e acelerando os danos ao longo do tempo.

O desafio de direcionar DLK em doenças

Devido ao seu papel central, o DLK tornou-se um foco importante para o estudo e tratamento de doenças neurodegenerativas. No entanto, a sua dupla natureza torna difícil atingir com segurança, explicou Waller.

“Se quisermos retardar a progressão de uma doença, queremos inibir o seu aspecto negativo”, disse Waller. “Queremos ter certeza de que não estamos inibindo de forma alguma o aspecto mais positivo que pode realmente estar ajudando a retardar a doença naturalmente”.

Encontrar maneiras de gerenciar os efeitos opostos do DLK continua sendo um desafio não resolvido. Compreender como moléculas como o DLK alternam entre estados protetores e prejudiciais pode ter implicações importantes no tratamento de lesões cerebrais e doenças neurodegenerativas.

Dus e Waller disseram que a compreensão deste mecanismo “fornece uma nova perspectiva sobre lesões e doenças, que vai além de simplesmente bloquear os danos, concentrando-se no que o sistema já está fazendo para reforçá-los”.