Por que vermes famintos correm riscos

Por que vermes famintos correm riscos

Os cientistas da Salk definiram o movimento molecular que conecta o intestino ao cérebro ao comportamento em modelos de vermes – um mecanismo que também pode ocorrer em humanos

LA JOLLA–Seja tomando decisões precipitadas ou sentindo-se mal-humorado, a fome pode nos fazer pensar e agir de maneira diferente – “fome”, até. Mas pouco se sabe sobre como os sinais de fome no intestino se comunicam com o cérebro para mudar o comportamento. Agora, os cientistas da Salk estão usando vermes como modelo para examinar as bases moleculares e ajudar a explicar como a fome faz um organismo sacrificar o conforto e tomar decisões arriscadas para obter uma refeição.

Suas últimas descobertas, publicadas na PLoS Genetics em 5 de maio de 2022, revelam que as proteínas nas células intestinais se movem dinamicamente para transmitir sinais sobre a fome, levando os vermes a atravessar barreiras tóxicas para alcançar os alimentos. Mecanismos semelhantes também podem ocorrer em humanos.

“Animais, seja um verme humilde ou um ser humano complexo, todos fazem escolhas para se alimentar para sobreviver. O movimento subcelular das moléculas pode estar conduzindo essas decisões e talvez seja fundamental para todas as espécies animais”, diz o autor sênior Sreekanth Chalasani, professor associado do Laboratório de Neurobiologia Molecular de Salk.

Chalasani e sua equipe usaram um minúsculo verme chamado Caenorhabditis elegans como um modelo para determinar como a fome leva a mudanças comportamentais. Os pesquisadores criaram uma barreira de sulfato de cobre, que é um conhecido repelente de vermes, entre os vermes famintos e uma fonte de alimento. Eles observaram que, se os vermes fossem privados de comida por duas a três horas, eles estariam mais dispostos a atravessar a barreira tóxica em comparação com vermes bem alimentados.

Usando ferramentas genéticas e técnicas de imagem, os pesquisadores investigaram as moléculas intestinais que podem estar enviando sinais para o cérebro. Eles descobriram que fatores de transcrição específicos, proteínas que “ligam” e “desligam” os genes, mudam de local em animais famintos. Normalmente, os fatores de transcrição ficam no citoplasma da célula e se movem para o núcleo apenas quando ativados — semelhante à maneira como vivemos em casa, mas vamos ao escritório para trabalhar.

A equipe ficou surpresa ao descobrir que esses fatores de transcrição, chamados MML-1 e HLH-30, voltam para o citoplasma quando o verme está com fome. Quando os cientistas excluíram esses fatores de transcrição, os vermes famintos pararam de tentar cruzar a barreira tóxica. Isso indica um papel central para MML-1 e HLH-30 no controle de como a fome muda o comportamento animal.

Em um experimento de acompanhamento, os pesquisadores também descobriram que uma proteína chamada peptídeo semelhante à insulina INS-31 é secretada pelo intestino quando o MML-1 e o HLH-30 estão em movimento. Os neurônios no cérebro, por sua vez, produzem um receptor que pode detectar as secreções do INS-31.

Resumindo: a falta de comida leva ao movimento de MML-1 e HLH-30, o que pode promover a secreção de INS-31. Os peptídeos INS-31 então se ligam aos receptores nos neurônios para retransmitir informações sobre a fome e direcionar o comportamento arriscado de busca por comida.

"C. elegans são mais sofisticados do que pensamos”, diz a co-primeira autora Molly Matty, pós-doutoranda no laboratório de Chalasani. “Seus intestinos sentem a falta de comida e relatam isso ao cérebro. Acreditamos que esses movimentos do fator de transcrição são o que guiam o animal a tomar uma decisão de risco-recompensa, como atravessar uma barreira desagradável para chegar à comida”.

Em seguida, os cientistas investigarão ainda mais a natureza dinâmica desses fatores de transcrição e os mecanismos subjacentes. Com mais trabalho, essas descobertas podem fornecer informações sobre como outros animais, como os humanos, priorizam as necessidades básicas em detrimento do conforto.

Este trabalho foi financiado pela Rita Allen Foundation, WM Keck Foundation, National Institutes of Health (concessão R01MH096881), National Science Foundation (bolsa de pesquisa de pós-doutorado 2011023 e duas bolsas de pesquisa de pós-graduação), Glenn Foundation e Socrates Program (concessão NSF-742551).

Outros autores incluem Hiu Lau, Jessica Haley, Anupama Singh, Ahana Chakraborty, Karina Kono e Kirthi Reddy de Salk; e Malene Hansen de Sanford Burnham Prebys.