Pesquisadores descobrem mecanismo que evita degeneração dos neurônios

Descoberta pode ajudar na criação de futuros tratamentos contra o Mal de Alzheimer e outras doenças degenerativas graves.

Compreender o funcionamento do cérebro é um dos grandes desafios da Neurobiologia, campo da Ciência estuda os neurônios, células que compõem o sistema nervoso, e a maneira como se organizam para permitir o funcionamento cerebral. As pesquisas na área geram descobertas que poderão ajudar no tratamento futuro de doenças neurodegenerativas, como o Mal de Alzheimer, por exemplo, prevenindo a destruição dos neurônios, que não se regeneram.

Nesse contexto, a equipe do pesquisador Carsten Janke, que dirige um laboratório de Neurobiologia no Instituto francês Curie, se interessou sobre como o excesso de glutamato em proteínas conhecidas como tubulinas altera o transporte de substâncias essenciais para os neurônios. O glutamato é um aminoácido fundamental para a atividade neuronal.

Como em um jogo de lego, as tubulinas se encaixam e formam os microtúbulos. Essas estruturas cilíndricas funcionam como verdadeiras esteiras rolantes, levando substâncias e outros elementos para as terminações do axônio, a cauda do neurônio, finos prolongamentos poucos flexíveis, mas suficientemente resistentes.

"Esses microtúbulos dão forma ao neurônio, mas também servem como uma espécie de rodovia para transportar diversos elementos. São células que podem ser muito longas. O transporte nos neurônios que acontece sobre os microtúbulos, como nas rodovias, é muito importante para a sobrevivência das células", explica Magda Magiera, pesquisadora da equipe do Instituto Curie, que participou do estudo.

O desequilíbrio nesse transporte provoca a morte ou a degeneração das células nervosas. Imagine um engarrafamento na estrada. No cérebro, é a mesma coisa. Quando há glutamato demais, as substâncias não conseguem ir de um lugar para outro, dentro do neurônio.

"Os sinais entre os neurônios são sinais elétricos. Mas o sinal elétrico, no fim do neurônio, se transforma em um sinal químico - um neurotransmissor que é liberado por um neurônio que vai ativar o neurônio seguinte. Esse neurotransmissor deve ser levado até a ponta do axônio. Isso acontece graças ao transporte dentro da célula, feito sobre os microtúbulos", explica Magda Magiera.

Os estudos do Instituto Curie, explica a pesquisadora, se concentraram no transporte das mitocôndrias pelos microtúbulos. As mitocôndrias são as "usinas de energia" da célula, utilizadas em todos os prolongamentos dos neurônios, e dependem do bom funcionamento do sistema de transporte para atuarem como se deve.

A função do glutamato, ao se fixar sobre os microtúbulos, é desta forma essencial para as mitocôndrias. A substância permite que os elementos possam circular corretamente sobre a "rodovia".

Quando o glutamato se fixa nos microtúbulos, ocorre uma modificação, chamada pelos cientistas de poliglutamilação. "Essa modificação acrescenta filamentos de glutamato sobre os microtúbulos", diz a cientista. Esse processo é normal.

"O que mostramos em nossa publicação é que um excesso dessa modificação nos microtúbulos e os filamentos de glutamato são mais longos do que deveriam, há um problema de transporte", observa. Seria como imaginar que os "carros" funcionam bem, mas as rodovias, ou microtúbulos, estão cobertas de neve, exemplifica a pesquisadora.

Ação das enzimas é essencial

Vários estudos já demonstraram anteriormente que essa falha no deslocamento estaria na origem de doenças degenerativas porque impedem a comunicação entre os neurônios, podendo provocar a morte da célula.

Mas, até agora, as pesquisas levavam em conta o fato de que essa modificação, causada pelo glutamato, orquestrada por grupos de enzimas, poderia influenciar o transporte das substâncias dentro dos neurônios. Essas enzimas adicionam ou retiram o glutamato da superficie das células, em um perfeito equilíbrio quando o funcionamento do neurônio é normal.

No laboratório francês do Instituto Curie, os pesquisadores fizeram experiências com camundongos suprimindo as enzimas que retiram as cadeias de glutamato e "limpam" o caminho. Em seguida, a equipe voltou a acrescentar uma dessas enzimas, e conseguiu salvar os neurônios. A descoberta inédita abre a possibilidade de terapias futuras para impedir a neurodegeneração e a criação de inibidores específicos, que vão modular a ação dessas enzimas.

Processo é confirmado em crianças com doença degenerativa grave

A segunda pesquisa publicada pela equipe do Instituto Curie envolve 15 crianças que apresentavam uma doença degenerativa desconhecida, que provoca retardo mental e problemas de coordenação nos membros, além de outras deficiências. Elas eram pacientes de geneticistas que se interessam pelos primeiros resultados dos estudos da equipe do professor Carsten.

Os médicos não compreendiam a origem dessa degeneração neuronal, mas perceberam que os pacientes tinham mutações genéticas que alteravam o funcionamento da enzima que retira o excesso de glutamato dos microtúbulos como os camundongos testados na experiência feita pela equipe. A diferença é que os animais tiveram a enzima retirada propositadamente. "Percebemos que nossos camundongos eram um bom modelo para observar o que acontece nessa doença. Constatamos os mesmos problemas nos animais e nos pacientes".

O fato do mecanismo no homem e no camundongo serem semelhantes também abre a possibilidade futura de tratar crianças recém-nascidas que tem o problema, evitando a degeneração dos neurônios. Um avanço que certamente ainda vai precisar de décadas, mas gera esperança para pacientes que sofrem de doenças degenerativas.