Cientistas descobrem células cerebrais ocultas que ajudam a curar lesões na medula espinhal

“Os astrócitos são respostas críticas a doenças e distúrbios do sistema nervoso central – o cérebro e a medula espinhal”, disse o neurocientista Joshua Burda, PhD, professor assistente de Ciências Biomédicas e Neurologia no Cedars-Sinai e autor sênior do estudo. “Descobrimos que os astrócitos distantes do local de uma lesão realmente ajudam a promover a reparação da medula espinhal. Nossa pesquisa também descobriu um mecanismo usado por esses astrócitos únicos para sinalizar ao sistema imunológico para limpar os detritos resultantes da lesão, o que é uma etapa crítica no processo de cicatrização do tecido.”

A equipe chamou essas células de “astrócitos remotos da lesão”, ou LRAs. Eles também identificaram vários subtipos distintos. Pela primeira vez, o estudo explica como um subtipo pode detectar danos à distância e responder de forma a apoiar a recuperação.

Como a medula espinhal responde à lesão

A medula espinhal é um longo feixe de tecido nervoso que se estende do cérebro até as costas. Sua região interna, chamada substância cinzenta, contém corpos de células nervosas junto com astrócitos. Ao seu redor está a substância branca, composta de astrócitos e longas fibras nervosas que transportam sinais entre o cérebro e o resto do corpo. Os astrócitos ajudam a manter um ambiente estável para que esses sinais possam viajar adequadamente.

Quando a medula espinhal é lesionada, as fibras nervosas são dilaceradas. Isso pode causar paralisia e perturbar sensações como toque e temperatura. As fibras danificadas se transformam em detritos. Na maioria dos tecidos, a inflamação permanece confinada à área lesionada. Na medula espinhal, entretanto, as fibras nervosas podem percorrer longas distâncias, de modo que os danos e a inflamação podem se espalhar muito além do local original da lesão.

Astrócitos com lesão remota e limpeza imunológica

Em experiências envolvendo ratos com lesões na medula espinal, os investigadores descobriram que os LRAs desempenham um papel fundamental na promoção da reparação. Eles também encontraram fortes sinais de que o mesmo processo ocorre no tecido da medula espinhal de pacientes humanos.

Um subtipo de LRA produz uma proteína chamada CCN1. Esta molécula envia sinais para células do sistema imunológico conhecidas como microglia.

“Uma função da microglia é servir como principal coletor de lixo no sistema nervoso central”, disse Burda. “Após danos nos tecidos, eles comem pedaços de restos de fibras nervosas – que são muito gordurosos e podem causar uma espécie de indigestão. Nossos experimentos mostraram que o astrócito CCN1 sinaliza à microglia para alterar seu metabolismo para que possam digerir melhor toda essa gordura.”

De acordo com Burda, esta melhoria na remoção de detritos pode ajudar a explicar por que alguns pacientes apresentam recuperação parcial e espontânea após lesão medular. Quando os pesquisadores eliminaram o CCN1 derivado de astrócitos, a cura foi significativamente reduzida.

“Se removermos o astrócito CCN1, a micróglia come, mas não digere. Eles chamam mais micróglia, que também comem, mas não digerem”, disse Burda. “Grandes aglomerados de microglia cheios de detritos se formam, aumentando a inflamação para cima e para baixo na medula espinhal. E quando isso acontece, o tecido também não se repara.”

Implicações para esclerose múltipla e lesão cerebral

Quando os cientistas examinaram amostras da medula espinhal de pessoas com esclerose múltipla, observaram o mesmo processo de reparação relacionado ao CCN1. Burda observou que esses princípios básicos de reparo podem ser aplicados amplamente a lesões que afetam o cérebro ou a medula espinhal.

“O papel dos astrócitos na cura do sistema nervoso central é notavelmente pouco estudado”, disse David Underhill, PhD, presidente do Departamento de Ciências Biomédicas. “Este trabalho sugere fortemente que os astrócitos com lesões remotas oferecem um caminho viável para limitar a inflamação crônica, melhorar a regeneração funcionalmente significativa e promover a recuperação neurológica após lesões cerebrais e da medula espinhal e em doenças.”

Burda está agora trabalhando para desenvolver estratégias que aproveitem a via CCN1 para melhorar a cura da medula espinhal. Sua equipe também está estudando como o astrócito CCN1 pode influenciar doenças neurodegenerativas inflamatórias e o envelhecimento.

Autores adicionais do Cedars-Sinai incluem Sarah McCallum, Keshav B. Suresh, Timothy S. Islam, Manish K. Tripathi, Ann W. Saustad, Oksana Shelest, Aditya Patil, David Lee, Brandon Kwon, Katherine Leitholf, Inga Yenokian, Sophia E. Shaka, Jasmine Plummer, Vinicius F. Calsavara e Simon RV Knott.

Outros autores incluem Connor H. Beveridge, Palak Manchandra, Caitlin E. Randolph, Gordon P. Meares, Ranjan Dutta, Riki Kawaguchi e Gaurav Chopra.

Financiamento: Este trabalho foi apoiado por: Institutos Nacionais de Saúde dos EUA (NIH) 5R01NS128094, R00NS105915, K99NS105915 (para JEB), F31NS129372 (para KS), K99AG084864 (SM) R35 NS097303 e R01 NS123532 (RD), R01MH128866, U18TR004146, P30 CA023168 e prêmio ASPIRE Challenge and Reduction-to-Practice (para GC); a Paralyzed Veterans Research Foundation of America (para JEB); Asas para a Vida (para JEB); Bolsa de Pós-Doutorado do Cedars-Sinai Center for Neuroscience and Medicine (para SM); Bolsa de Pesquisa em Neurociências da Academia Americana de Neurologia (para SM); Bolsa de pós-doutorado do Instituto de Medicina Regenerativa da Califórnia (para SM); O prêmio USAMRAA do Departamento de Defesa dos Estados Unidos W81XWH2010665 por meio do Programa de Pesquisa de Alzheimer Revisado por Pares (para GC); Bolsa de Pós-Doutorado Arnold O. Beckman (para CER); O Centro Universitário Purdue para Pesquisa do Câncer, financiado pela concessão P30 CA023168 do NIH, também é reconhecido.