O que acontece quando as células de suporte do seu cérebro não são tão favoráveis?

O que acontece quando as células de suporte do seu cérebro não são tão favoráveis?

Cientistas da Salk usam expressão gênica para entender como os astrócitos mudam com a idade

LA JOLLA — Explicando potencialmente por que mesmo cérebros saudáveis ​​não funcionam bem com a idade, os pesquisadores de Salk descobriram que os genes que são ativados no início do desenvolvimento do cérebro para cortar as conexões entre os neurônios à medida que o cérebro se ajusta, são novamente ativados no suporte neuronal do envelhecimento células chamadas astrócitos. A obra, que apareceu em Cell Reports em 2 de janeiro de 2018, sugere que os astrócitos podem ser bons alvos terapêuticos para prevenir ou reverter os efeitos do envelhecimento normal.

“Grande parte do trabalho para observar como as células cerebrais não neuronais – especificamente os astrócitos – afetam a função neuronal foi realizada no cérebro jovem durante o desenvolvimento”, diz Nicola Allen, professor assistente no Laboratório de Neurobiologia Molecular de Salk. “Mas queríamos entender por que, em um cérebro saudável e envelhecido, os neurônios não se comunicam tão bem como antes”.

Embora não sejam tão bem estudados como os neurónios, os astrócitos – assim chamados pela sua aparência em forma de estrela – constituem um terço a metade de todas as células do cérebro e são cada vez mais considerados críticos para a função neuronal. Allen descobriu anteriormente uma classe de proteínas secretadas pelos astrócitos que ajudam os neurônios a formar conexões ativas, conhecidas como sinapses. Sem essa ajuda, os neurônios não se comunicarão. Os neurocientistas sabem que no cérebro jovem e em desenvolvimento as sinapses estão sendo ativadas e desativadas, enquanto no cérebro adulto elas são em sua maioria estáveis. Mas em cérebros envelhecidos, os neurônios começam a perder conexões e não se comunicam tão bem. Allen e o estudante de pós-graduação Matthew Boisvert questionaram se as mudanças nas sinapses e na comunicação neuronal durante o envelhecimento poderiam estar relacionadas a mudanças nos astrócitos.

Para descobrir, a dupla decidiu comparar a expressão gênica em astrócitos no cérebro adulto versus o cérebro envelhecido em camundongos. Isso lhes daria uma ideia de quais genes estão ativos nos dois estágios.

Boisvert optou por comparar camundongos de quatro meses de idade, que na idade dos ratos são adultos, com camundongos de dois anos de idade, que são bastante idosos. Ele usou uma tecnologia molecular chamada ribo-tag que lhe permitiu descobrir quais genes estavam sendo transformados em proteínas pelos astrócitos. Funciona isolando as máquinas de produção de proteínas das células (chamadas ribossomos), que transformam cópias de mRNA do DNA (genes) em proteínas. Ao tirar uma espécie de instantâneo molecular dos ribossomos de um astrócito, é possível ver todas as cópias de mRNA em andamento e, assim, saber quais genes estão ativos.

Para desenvolver uma visão abrangente da expressão do gene dos astrócitos, a dupla usou a técnica em quatro áreas muito diferentes do cérebro do camundongo: duas regiões do córtex e o hipotálamo e o cerebelo.

Para sua surpresa, descobriram que a maioria das propriedades que fazem de um astrócito um astrócito não mudavam muito com a idade – a expressão genética era bastante consistente com o tempo. Mas o que mudou: genes que durante o desenvolvimento normalmente causariam a perda de conexões entre os neurônios foram novamente ativados nos astrócitos envelhecidos.

“Isto sugere que existe algum tipo de programa genético que está a ser reativado nestes astrócitos à medida que envelhecem, o que faz com que os neurónios percam as ligações entre si”, diz Allen.

Curiosamente, as áreas em que os astrócitos pareciam mais diferentes eram as áreas do cérebro onde os neurônios funcionam notavelmente menos bem com a idade ou até morrem – o cerebelo e o hipotálamo.

“Isso pode explicar por que o metabolismo diminui e a coordenação piora com a idade, porque são funções coordenadas pelo hipotálamo e pelo cerebelo”, acrescenta Boisvert.

A equipe disponibilizou publicamente os dados do estudo para uso de outros pesquisadores. No futuro, o laboratório planeja comparar astrócitos envelhecidos com astrócitos em modelos de doenças para ver se pode haver alterações pré-patológicas que permitam a ocorrência da transição para a doença.

Outros autores neste trabalho incluíram Galina Erickson e Maxim Shokhirev de Salk.

O trabalho foi financiado pela Ellison Medical Foundation, Chapman Foundation, National Institutes of Health–National Institute of Neurological Disorders and Stroke, Hearst Foundation, Pew Foundation, Dana Foundation, Whitehall Foundation e Helmsley Charitable Trust.