Esta descoberta pode permitir que os ossos se beneficiem do exercício sem se moverem

A equipe descobriu que uma proteína específica atua como o “sensor de exercício” interno do corpo, permitindo que os ossos respondam ao movimento físico. Esta perspetiva abre a possibilidade de desenvolver medicamentos que reproduzam os benefícios do exercício, oferecendo uma nova esperança para idosos, pacientes acamados e indivíduos com doenças crónicas que enfrentam um maior risco de fraturas. As descobertas foram publicadas na revista Transdução de sinal e terapia direcionada.

“A osteoporose e a perda óssea relacionada com a idade afectam milhões de pessoas em todo o mundo, muitas vezes deixando pacientes idosos e acamados vulneráveis ​​a fracturas e perda de independência”, disse o Professor Xu Aimin, Director do Laboratório Estatal de Biotecnologia Farmacêutica e Professor Catedrático do Departamento de Medicina, Escola de Medicina Clínica, HKUMed, que liderou o estudo. “Os tratamentos atuais dependem fortemente da atividade física, que muitos pacientes simplesmente não conseguem realizar. Precisamos entender como nossos ossos ficam mais fortes quando nos movemos ou nos exercitamos antes de podermos encontrar uma maneira de replicar os benefícios do exercício no nível molecular. Este estudo é um passo crítico em direção a esse objetivo.”

Por que a perda óssea se torna mais grave com a idade

As fraturas ósseas causadas pela osteoporose são um problema de saúde global generalizado. De acordo com a Organização Mundial da Saúde, cerca de uma em cada três mulheres e um em cada cinco homens com mais de 50 anos sofrerão uma fratura devido a ossos enfraquecidos. Em Hong Kong, o impacto é particularmente significativo à medida que a população envelhece, com a osteoporose a afectar 45% das mulheres e 13% dos homens com 65 anos ou mais. Estas fracturas resultam frequentemente em dor prolongada, mobilidade reduzida e perda de independência, ao mesmo tempo que colocam grande pressão sobre os sistemas de saúde.

À medida que as pessoas envelhecem, os ossos perdem naturalmente densidade e tornam-se mais porosos. Dentro da medula óssea estão células-tronco mesenquimais, que podem se transformar em tecido ósseo ou células adiposas. Essas células respondem fortemente a forças físicas, como movimento e pressão. Com o tempo, porém, o envelhecimento altera esse equilíbrio, fazendo com que mais dessas células-tronco se transformem em células de gordura em vez de ossos.

Quando a gordura se acumula dentro da medula óssea, ela exclui o tecido ósseo saudável. Este processo enfraquece ainda mais os ossos e cria um ciclo de deterioração que é difícil de reverter com as terapias atuais.

Piezo1 atua como sensor de exercício do osso

Através de experiências utilizando modelos de ratos e células estaminais humanas, os investigadores identificaram uma proteína chamada Piezo1 localizada na superfície das células estaminais mesenquimais da medula óssea. Esta proteína funciona como um sensor mecânico, detectando forças físicas geradas durante o movimento e o exercício.

Quando o Piezo1 é ativado através da atividade física em ratos, ele limita o acúmulo de gordura na medula óssea e promove a formação de novos ossos. Quando a proteína está ausente, ocorre o oposto. As células-tronco têm maior probabilidade de se transformarem em células de gordura, acelerando a perda óssea. A falta de Piezo1 também desencadeia a libertação de sinais inflamatórios (Ccl2 e lipocalina-2), que empurram ainda mais as células estaminais para a produção de gordura e interferem no crescimento ósseo. Foi demonstrado que o bloqueio desses sinais ajuda a restaurar condições ósseas mais saudáveis.

Imitando exercícios para pessoas que não conseguem se mover

“Essencialmente, decodificamos como o corpo converte o movimento em ossos mais fortes”, disse o professor Xu Aimin. “Identificamos o sensor molecular de exercício, Piezo1, e as vias de sinalização que ele controla. Isso nos dá um alvo claro para intervenção. Ao ativar a via Piezo1, podemos imitar os benefícios do exercício, enganando efetivamente o corpo, fazendo-o pensar que está se exercitando, mesmo na ausência de movimento.”

Dr. Wang Baile, professor assistente de pesquisa no mesmo departamento e co-líder do estudo, enfatizou a importância dos resultados para as populações vulneráveis. “Esta descoberta é especialmente significativa para indivíduos mais velhos e pacientes que não podem praticar exercício devido a fragilidade, lesões ou doenças crónicas. As nossas descobertas abrem a porta ao desenvolvimento de ‘miméticos do exercício’ – medicamentos que activam quimicamente a via Piezo1 para ajudar a manter a massa óssea e apoiar a independência.”

O professor Eric Honoré, líder da equipe do Instituto de Farmacologia Molecular e Celular, Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica, e co-líder da pesquisa, destacou o impacto potencial mais amplo. “Isso oferece uma estratégia promissora além da fisioterapia tradicional. No futuro, poderíamos potencialmente fornecer os benefícios biológicos do exercício através de tratamentos direcionados, retardando assim a perda óssea em grupos vulneráveis, como pacientes acamados ou com mobilidade limitada, e reduzindo substancialmente o risco de fraturas.”

Avançando em direção a novos tratamentos para osteoporose

A equipe de pesquisa está agora focada em traduzir essas descobertas em aplicações clínicas. Seu objetivo é desenvolver novas terapias que preservem a resistência óssea e melhorem a qualidade de vida de indivíduos idosos e daqueles confinados ao leito.

O estudo colaborativo foi co-liderado pelo Professor Xu Aimin, Rosie TT Young Professor em Endocrinologia e Metabolismo, Professor Catedrático e Diretor, e Dr. Wang Baile, Professor Assistente de Pesquisa, Laboratório Estadual de Biotecnologia Farmacêutica, Departamento de Medicina, HKUMed. O projeto também envolveu o professor Eric Honoré do Instituto de Farmacologia Molecular e Celular, do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica (CNRS), da Université Côte d’Azur (UniCA) e do Instituto Nacional Francês de Saúde e Pesquisa Médica (Inserm), que também é Professor Visitante no Departamento de Farmacologia e Farmácia, HKUMed.

Esta pesquisa foi apoiada pelo Esquema de Áreas de Excelência e pelo Fundo Geral de Pesquisa do Conselho de Bolsas de Pesquisa; o Fundo de Investigação Médica e de Saúde, subordinado aos Serviços de Saúde, ao Governo da Região Administrativa Especial de Hong Kong da República Popular da China; o Programa Nacional Chave de P&D da China; a Fundação Nacional de Ciências Naturais da China; o Programa de Ciência da Fronteira Humana; a Agência Nacional Francesa de Pesquisa; Fundação de França; Fundação para a Pesquisa Médica; e o Fundo de Desenvolvimento da Ciência e Tecnologia de Macau.