Uma pequena enzima pode ser a chave para um alívio mais seguro da dor

O trabalho foi co-liderado por Matthew Dalva, diretor do Tulane Brain Institute e professor de biologia celular e molecular na Escola de Ciências e Engenharia, juntamente com Ted Price da Universidade do Texas em Dallas. O estudo mostra que os neurônios podem liberar uma enzima fora da célula que ativa sinais de dor após uma lesão. As descobertas, relatadas em Ciênciatambém lançaram uma nova luz sobre como as células cerebrais fortalecem as suas conexões durante a aprendizagem e a memória.

Enzima externa ligada à ativação da dor

“Esta descoberta muda a nossa compreensão fundamental de como os neurônios se comunicam”, disse Dalva. “Descobrimos que uma enzima liberada pelos neurônios pode modificar proteínas na parte externa de outras células para ativar a sinalização da dor – sem afetar o movimento ou a sensação normal”.

Os pesquisadores identificaram esta enzima como quinase solitária de vertebrados (VLK). Eles descobriram que os neurônios usam VLK para se comunicar no espaço ao redor das células, onde altera as proteínas próximas de maneiras que podem influenciar a forma como os sinais viajam entre as células nervosas.

O papel do VLK na sinalização celular e no desenvolvimento de medicamentos

“Esta é uma das primeiras demonstrações de que a fosforilação pode controlar a forma como as células interagem no espaço extracelular”, disse Dalva. “Isso abre uma maneira totalmente nova de pensar sobre como influenciar o comportamento celular e, potencialmente, uma maneira mais simples de desenvolver medicamentos que atuem de fora, em vez de terem que penetrar na célula”.

A equipe descobriu que neurônios ativos liberam VLK, o que aumenta a atividade de um receptor envolvido na dor, no aprendizado e na memória. Quando os investigadores removeram VLK dos neurónios sensíveis à dor em ratos, os animais não sentiram dor pós-cirúrgica normal, mas os seus movimentos e capacidades sensoriais permaneceram intactos. Quando os níveis de VLK aumentaram, as respostas à dor intensificaram-se.

Implicações para dor, aprendizagem e plasticidade neural

“Este estudo chega ao cerne de como funciona a plasticidade sináptica – como as conexões entre os neurônios evoluem”, disse Price, diretor do Centro de Estudos Avançados da Dor, professor de neurociência da Escola de Ciências Comportamentais e do Cérebro da Universidade do Texas em Dallas e co-autor correspondente do estudo. “Tem implicações muito amplas para a neurociência, especialmente na compreensão de como a dor e a aprendizagem partilham mecanismos moleculares semelhantes”.

Dalva observou que os resultados apontam para uma estratégia mais segura para alterar as vias da dor, concentrando-se em enzimas como a VLK, em vez de bloquear os receptores NMDA. Os receptores NMDA ajudam a regular a comunicação entre os neurônios, mas podem causar efeitos colaterais significativos quando interrompidos.

Caminho pode simplificar o projeto futuro de medicamentos

As descobertas também oferecem um dos primeiros exemplos de como influenciar as interações entre proteínas na superfície celular sem entrar na própria célula. Dalva disse que isso poderia facilitar o desenvolvimento de medicamentos e reduzir efeitos indesejados, já que o agente terapêutico atuaria fora da célula.

Os próximos passos incluem determinar se este mecanismo afeta apenas um pequeno conjunto de proteínas ou representa um processo biológico mais amplo que passou despercebido. Se for generalizado, poderá remodelar as estratégias de tratamento para doenças neurológicas e outras doenças.

Grande esforço colaborativo

A pesquisa foi realizada em parceria com colegas do Centro de Ciências da Saúde da Universidade do Texas em San Antonio, do MD Anderson Cancer Center da Universidade do Texas, da Universidade de Houston, da Universidade de Princeton, da Universidade de Wisconsin-Madison, da Escola de Medicina Grossman da Universidade de Nova York e da Universidade Thomas Jefferson.

“Nossas descobertas só foram possíveis por meio desse tipo de colaboração”, disse Dalva. “Ao combinar a experiência de Tulane em biologia sináptica com os pontos fortes dos nossos parceiros, fomos capazes de revelar um mecanismo que tem implicações não apenas para a dor, mas para a aprendizagem e a memória entre espécies”.

O projeto foi apoiado por doações do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame, do Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas e do Centro Nacional de Recursos de Pesquisa, todos parte dos Institutos Nacionais de Saúde. Os co-autores incluem Dr. Sravya Kolluru, Dr. Praveen Chander e Dra. Kristina Washburn, todos membros do The Dalva Lab em Tulane.