Seu corpo já pode ter uma molécula que ajuda a combater o Alzheimer

ngs poderia contribuir para novas formas de lidar com esses distúrbios cerebrais. O estudo foi publicado na revista Comunicações da Natureza.

À medida que as pessoas vivem mais, as doenças relacionadas com a idade, incluindo doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson, tornam-se mais comuns. Essas condições são causadas por acúmulos prejudiciais no cérebro feitos de proteínas amilóides mal dobradas. Essas estruturas proteicas formam fibras longas e finas que lembram fios de espaguete. Até agora, não existe nenhum tratamento eficaz que possa prevenir ou eliminar de forma confiável esses depósitos de proteínas.

Espermina como protetor natural em células e animais

Uma molécula que ocorre naturalmente no corpo chamada espermina está oferecendo uma nova esperança. Em experiências de laboratório, uma equipa liderada por Jinghui Luo, do Centro de Ciências da Vida do Instituto Paul Scherrer PSI, mostrou que a espermina pode prolongar a vida útil de pequenos vermes nemátodos, melhorar os seus movimentos à medida que envelhecem e fortalecer as suas centrais de energia celular, as mitocôndrias. Os pesquisadores descobriram que a espermina apoia o sistema imunológico do corpo na remoção de depósitos de proteína amilóide que danificam os nervos.

Estes novos resultados podem constituir a base para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para doenças como Alzheimer e Parkinson.

A espermina é essencial para o funcionamento do organismo. Pertence a um grupo de moléculas orgânicas relativamente pequenas conhecidas como poliaminas. A espermina foi identificada pela primeira vez há mais de 150 anos e recebeu o nome do fluido seminal, onde está presente em concentrações particularmente elevadas. No entanto, também é encontrado em muitos outros tipos de células em todo o corpo, especialmente em células ativas e capazes de se dividir.

Regulação genética e condensação biomolecular

A espermina apoia o movimento e a atividade celular e está envolvida em muitos processos celulares diferentes. Uma das suas principais funções é interagir com os ácidos nucleicos do genoma, ajudando a regular quais genes são ativados e como são traduzidos em proteínas. Esta regulação garante que as células possam crescer, dividir-se e eventualmente morrer de forma controlada. A espermina também é crucial para um processo celular chamado condensação biomolecular. Neste processo, moléculas grandes, como proteínas e ácidos nucleicos, separam-se e reúnem-se em regiões semelhantes a gotículas no interior da célula, criando pequenos centros de reação onde ocorrem importantes reações bioquímicas.

No contexto de doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson, trabalhos anteriores já tinham sugerido que a espermina pode proteger as células nervosas e aliviar problemas de memória relacionados com a idade. O que faltava até agora era uma imagem clara de como a espermina influencia os processos nocivos nas células nervosas de uma forma que pudesse ser usada para benefícios médicos.

Ajudando as células a eliminar resíduos de proteínas tóxicas

O grupo de pesquisa de Luo examinou agora esses mecanismos com maior profundidade. Além da microscopia óptica, os cientistas usaram um método chamado espalhamento SAXS na Swiss Light Source SLS da PSI para investigar a dinâmica molecular dos processos envolvidos. Eles estudaram esses efeitos tanto em capilares de vidro (in vitro) quanto em organismos vivos (in vivo). Para o sistema vivo, eles usaram o nematóide C. elegans como organismo modelo.

Seus experimentos mostraram que a espermina faz com que proteínas prejudiciais se unam e formem aglomerados por meio da condensação biomolecular. Esse comportamento suporta um processo rotineiro de limpeza celular conhecido como autofagia. Na autofagia, proteínas danificadas ou desnecessárias são encerradas em pequenas vesículas ligadas à membrana e depois decompostas com segurança por enzimas, reciclando efetivamente os componentes celulares.

“A autofagia é mais eficaz no tratamento de aglomerados maiores de proteínas”, diz o líder do estudo, Luo. “E a espermina é, por assim dizer, o agente de ligação que une os fios. Existem apenas forças elétricas fracamente atrativas entre as moléculas, e estas as organizam, mas não as unem firmemente.”

Todo o processo, explica Luo, pode ser imaginado como um prato de espaguete. “A espermina é como o queijo que une o macarrão longo e fino sem colá-los, tornando-os mais fáceis de digerir.”

Da metáfora da cozinha às terapias futuras

A espermina também parece desempenhar um papel em outras doenças, incluindo o câncer. Mais pesquisas são necessárias para compreender os mecanismos subjacentes a estas condições, após o que os tratamentos à base de espermina poderão tornar-se opções realistas. Juntamente com a espermina, muitas outras poliaminas também desempenham funções importantes no corpo e são, portanto, de interesse médico. Isso torna o campo altamente promissor para pesquisas futuras. “Se compreendermos melhor os processos subjacentes”, diz Luo, “podemos cozinhar pratos mais saborosos e mais digeríveis, por assim dizer, porque assim saberemos exatamente quais especiarias, em que quantidades, tornam o molho especialmente saboroso”.

IA e imagens avançadas aceleram a pesquisa sobre espermina

A inteligência artificial também está sendo utilizada nesta busca, porque pode calcular combinações promissoras de “ingredientes para o molho” com muito mais rapidez com base em todos os dados disponíveis. Luo também destaca que medições de espalhamento resolvidas no tempo e imagens de alta resolução, que podem capturar esses processos em tempo real até o nível subcelular, são cruciais para este trabalho e para estudos futuros. Fora do PSI, esses métodos avançados estão disponíveis apenas em algumas outras instalações síncrotrons em todo o mundo.

Pesquisadores do Instituto Paul Scherrer PSI esclareceram como a espermina – uma pequena molécula que regula muitos processos nas células do corpo – pode proteger contra doenças como Alzheimer e Parkinson: ela torna certas proteínas inofensivas, agindo um pouco como o queijo no macarrão, fazendo com que elas se aglomerem. Esta descoberta pode ajudar a combater essas doenças. O estudo já foi publicado na revista Comunicações da Natureza.

A nossa esperança de vida continua a aumentar – e, à medida que isso acontece, as doenças relacionadas com a idade, incluindo doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson, tornam-se cada vez mais comuns. Estas doenças são causadas por acumulações no cérebro de estruturas proteicas prejudiciais que consistem em proteínas amilóides dobradas incorretamente. Seu formato lembra fibras ou espaguete. Até o momento, não existe terapia eficaz para prevenir ou eliminar tais acúmulos.

No entanto, uma molécula que ocorre naturalmente no corpo chamada espermina oferece esperança. Em experiências, investigadores liderados pelo líder do estudo Jinghui Luo, do Centro de Ciências da Vida do Instituto Paul Scherrer PSI, descobriram que esta substância é capaz de prolongar a vida de pequenos vermes nemátodos, melhorando a sua mobilidade na velhice e fortalecendo as potências das suas células – as mitocôndrias. Especificamente, os pesquisadores observaram como a espermina ajuda o sistema imunológico do corpo a eliminar acúmulos de proteínas amilóides que danificam os nervos.

As novas descobertas poderão servir de base para o desenvolvimento de novas terapias para essas doenças.

Um mediador central de processos celulares

A espermina é uma substância vital para o organismo. Pertence às chamadas poliaminas, que são moléculas orgânicas relativamente pequenas. A espermina, descoberta há mais de 150 anos, recebeu o nome do fluido seminal, pois é encontrado ali em concentrações particularmente altas. Mas também ocorre em muitas outras células do corpo – especialmente naquelas que estão ativas e capazes de se dividir.

A espermina promove a mobilidade e atividade celular e controla vários processos. Acima de tudo, interage com os ácidos nucleicos do genoma, regulando a expressão dos genes e a sua conversão em proteínas. Isso garante que as células possam crescer e se dividir adequadamente e, por fim, morrer. A espermina também é fundamental para um importante processo celular chamado condensação biomolecular: neste processo, certas macromoléculas, como proteínas e ácidos nucleicos, segregam-se e recolhem-se dentro da célula numa forma semelhante a gotículas, para que aí possam ocorrer reações importantes.

Em conexão com doenças neurodegenerativas, como Alzheimer ou Parkinson, já houve evidências de que a espermina pode proteger as células nervosas e aliviar a perda de memória relacionada à idade. Até agora, no entanto, faltava uma compreensão mais precisa de como a espermina intervém nos processos que danificam os nervos – compreensão que poderia tornar possível obter benefícios médicos dela.

Ajudando na remoção de resíduos celulares

O grupo de Jinghui Luo investigou isso com mais detalhes. Além da microscopia óptica, os pesquisadores também usaram a técnica de espalhamento SAXS na Swiss Light Source SLS da PSI para esclarecer a dinâmica molecular desses processos. As investigações foram conduzidas tanto em capilar de vidro (in vitro) e em um organismo vivo (vivo). O nematóide C. elegans serviu como organismo modelo.

Foi demonstrado que a espermina faz com que as proteínas prejudiciais se reúnam e, de certa forma, se agrupem através da condensação biomolecular. Isto facilita um processo chamado autofagia, que ocorre rotineiramente nas nossas células: proteínas danificadas ou desnecessárias são embrulhadas em pequenas vesículas de membrana e degradadas com segurança com enzimas – um processo de reciclagem natural, na verdade.

“A autofagia é mais eficaz no tratamento de aglomerados maiores de proteínas”, diz o líder do estudo, Luo. “E a espermina é, por assim dizer, o agente de ligação que une os fios. Existem apenas forças elétricas fracamente atrativas entre as moléculas, e estas as organizam, mas não as unem firmemente.”

A coisa toda, diz Luo, também pode ser imaginada como um prato de espaguete. “A espermina é como o queijo que une o macarrão longo e fino sem colá-los, tornando-os mais fáceis de digerir.”

Procura-se: a combinação certa de ingredientes

A espermina também exerce influência sobre outras doenças, incluindo o câncer, por exemplo. Também aqui é necessária investigação para esclarecer os mecanismos em funcionamento – então seriam concebíveis abordagens terapêuticas baseadas na espermina. Além da espermina, existem muitas outras poliaminas que desempenham funções importantes no organismo e, portanto, são de interesse médico. Portanto, a pesquisa nesta área tem muito potencial. “Se compreendermos melhor os processos subjacentes”, diz Luo, “podemos cozinhar pratos mais saborosos e mais digeríveis, por assim dizer, porque assim saberemos exatamente quais especiarias, em que quantidades, tornam o molho especialmente saboroso”.

A inteligência artificial também está sendo utilizada nesta busca, porque pode calcular combinações promissoras de “ingredientes para o molho” com muito mais rapidez com base em todos os dados disponíveis. Luo também observa que técnicas de medição de espalhamento resolvidas no tempo e imagens de alta resolução, que podem representar tais processos em tempo real e até o nível subcelular, também são importantes para este e estudos subsequentes. Além do PSI, tais métodos estão disponíveis apenas em algumas outras instalações síncrotrons no mundo.