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Caminhões com produtos químicos caíram da Ponte Juscelino Kubitschek
O Ministério da Saúde publicou nota técnica com orientações para populações que vivem próximo ao Rio Tocantins, onde a Ponte Juscelino Kubitschek de Oliveira, localizada entre Aguiarnópolis (TO) e Estreito (MA), ruiu.
Pesquisadores da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) desenvolveram – usando células de camundongo – um modelo bioimpresso tridimensional do cérebro para estudar a ação neurológica do vírus SARS-CoV-2. Além disso, o grupo conseguiu criar uma versão adaptada do patógeno capaz de infectar as células nervosas dos roedores. A expectativa do grupo é que esses dois feitos – descritos na revista Advanced Biology – ajudem a baratear e a agilizar as pesquisas sobre os efeitos da COVID-19 no sistema nervoso central.
“Nossa proposta foi criar modelos bioimpresssos tridimensionais que poderiam ser usados para estudar os mecanismos de invasão do vírus, a ação de fármacos e outros temas. Como o SARS-CoV-2 que infecta humanos não infecta camundongos, a opção até então era usar animais geneticamente modificados, que expressam o receptor humano [a proteína ACE-2, à qual o vírus se liga para invadir as células]. Mas nós queríamos uma versão adaptada do vírus específica para as células neurais desses animais”, conta Marimélia Porcionatto, professora da Escola Paulista de Medicina (EPM-Unifesp) e coordenadora do projeto, que é financiado pela FAPESP.
Efeito do envelhecimento na micróglia, célula do sistema nervoso central, pode elucidar evolução de doenças degenerativas
Estudo mostra que a micróglia humana tem muitos genes com expressão diferente da micróglia de camundongos, usada em estudos de doenças como Alzheimer. Trabalho foi publicado na Nature Neuroscience (imagem: micróglia humana (células em marrom)
Micróglia é um tipo de célula do sistema nervoso central com função similar à dos glóbulos brancos na corrente sanguínea. As micróglias fazem a vigilância ativa do tecido cerebral e da medula.
É sobre os genes de maior expressão na micróglia humana que trata uma colaboração entre pesquisadores do Brasil e da Holanda, cujos resultados foram publicados no site da revista Nature Neuroscience.
A pesquisa mostra que a micróglia humana tem muitos genes com expressão diferente da micróglia de camundongos, usada como modelos em estudos de doenças neurodegenerativas como Alzheimer.
O trabalho também indica que a micróglia humana envelhece de modo diferente da micróglia de camundongos. “Os resultados serão importantes para estudos do perfil de expressão gênica da micróglia normal ao longo do envelhecimento humano. Poderão servir de base para comparações que visem detectar as alterações da micróglia em diversas doenças neurodegenerativas”, disse Suely Nagahashi Marie, coordenadora do Laboratório de Biologia Molecular e Celular na Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (FMUSP).
Micróglias têm terminações com as quais se prendem aos neurônios, inspecionando o ambiente em busca de agentes externos a combater, de sinapses mortas que devem ser retiradas ou ainda de neurônios que estão morrendo e precisam ser eliminados. Quando identificam algum problema, as micróglias se movem rapidamente para fagocitar o agente causador da inflamação.
As micróglias exercem ainda papel nas respostas imunológicas do sistema nervoso. Por conta disso, são objetos de pesquisas sobre doenças neurodegenerativas como Alzheimer, Parkinson e a esclerose lateral amiotrófica (ELA).
“Para poder desvendar qual o papel das micróglias nas doenças neurodegenerativas, em primeiro lugar é necessário entender quais são os genes da micróglia humana com maior expressão em um sistema nervoso saudável”, disse Thais Fernanda de Almeida Galatro, outra autora da pesquisa, da qual faz parte seu doutoramento, com orientação de Nagahashi Marie.
“Isso não havia sido feito. Nossa ideia foi estabelecer um perfil da expressão gênica da micróglia humana”, contou a biomédica, cujo doutorado foi feito em dupla titulação na FMUSP e na Universidade de Groningen, na Holanda. Galatro aprendeu uma técnica de obtenção das micróglias no córtex cerebral com a equipe do professor Bart Eggen, no Departamento de Neurociência da universidade holandesa. A colaboração entre os pesquisadores envolveu a vinda de uma integrante da equipe de Eggen para o laboratório coordenado por Nagahashi Marie.
As amostras de córtex cerebral usadas na pesquisa foram coletadas em autópsias realizadas na Holanda e no Serviço de Verificação de Óbitos da Capital (SVOC) do Banco de Encéfalos Humanos do Grupo de Estudos em Envelhecimento Cerebral da FMUSP.
Das 81 amostras, foram selecionadas 39 “de indivíduos sem histórico de patologia cerebral, para termos a certeza de que as micróglias do estudo seriam de cérebros sadios”, contou Galatro.
As amostras selecionadas eram de mulheres e homens com idades entre 34 e 102 anos. Tal amplitude etária foi intencional, visando entender de que modo o processo de envelhecimento afetaria a expressão gênica das micróglias.
A partir das amostras de córtex foram obtidas as micróglias, momento em que se partiu para o sequenciamento de seu transcriptoma, ou seja, o conjunto dos RNAs da micróglia, fornecendo assim um reflexo direto da expressão gênica.
“A metodologia de sequenciamento em larga escala (NGS) permite verificar o nível de expressão de todos os genes codificados na amostra estudada. No nosso trabalho, utilizamos a técnica de depleção do RNA ribossomal, que representa cerca de 80% do RNA total da micróglia”, disse Nagahashi Marie.
Isso permitiu a melhor contagem dos RNAs mensageiros, aqueles responsáveis pela codificação das proteínas. Os pesquisadores detectaram entre 17 e 19 mil genes da micróglia humana. “Esse universo de genes foi comparado em dois grupos: micróglia isolada versus cérebro total”, disse.
A micróglia representa um compartimento celular específico do tecido cerebral. Na comparação da micróglia com o cérebro total, os 17 a 19 mil genes foram ordenados de acordo com a abundância em cada um desses compartimentos. A partir dali, foi possível identificar os 1.297 genes que estão expressos em maior abundância na micróglia humana.
“Este grupo de genes foi considerado como sendo a assinatura molecular da micróglia humana”, disse Nagahashi Marie.
Uma vez isolados os 1.297 genes com maior expressão na micróglia humana, sua classificação foi feita comparando-os aos genes da micróglia dos camundongos, o animal do qual mais se estudou o papel das micróglias.
“Identificamos que, de maneira geral, os genes com maior expressão na micróglia humana são semelhantes aos genes de maior expressão na micróglia murina (dos camundongos)”, disse Galatro.
A maioria dos genes está relacionada, tanto em humanos quanto em camundongos, com a função de movimento (as micróglias se movem pelo tecido nervoso) e a função de defesa (na fagocitose de agentes patológicos).
No entanto, uma pequena porção dos genes de maior expressão na micróglia humana não encontra correspondente nos genes da micróglia murina.
“Descobrimos que aqueles poucos genes exclusivamente humanos têm papel na resposta imune, ou seja, eles são importantes na defesa do hospedeiro contra as infecções”, disse Galatro.
Comparação com primatas
Segundo Nagahashi Marie, o principal resultado da pesquisa foi justamente a demonstração de que, apesar da observação de uma sobreposição de genes nas micróglias de seres humanos e camundongos, a micróglia humana apresenta vários genes com expressão diferente da murina.
“Isso implica que os resultados dos experimentos nos modelos murinos de neurodegeneração, incluindo os modelos de Alzheimer, devem ser interpretados com esta cautela”, disse. “Nossos resultados de expressão da micróglia humana ao longo do envelhecimento diferem dos já descritos no modelo murino de envelhecimento.”
Na sequência da pesquisa, o grupo pretende analisar funcionalmente os genes identificados para conhecer o seu papel na fisiologia normal do tecido cerebral e compreender as suas mudanças nas doenças neurodegenerativas.
Uma vez comparados os genes humanos com os de camundongos, é natural querer fazer comparações com as micróglias de animais evolutivamente mais próximos do homem.
“O sequenciamento da micróglia de primatas está em andamento em nosso laboratório. Com a produção do transcriptoma de primatas teremos condições de comparar a expressão gênica evolutiva da micróglia humana com a micróglia de primatas, de camundongos e do peixe-zebra”, disse Nagahashi Marie.
Os pesquisadores também estão com o sequenciamento pronto e em fase de análise bioinformática da expressão da micróglia isolada de sete regiões distintas do cérebro de autópsia de indivíduos sem disfunção cognitiva.
“O novo estudo possibilitará analisar se a micróglia apresenta diferenças em sítios distintos do cérebro. Partimos da hipótese que sim, e que a micróglia é relevante na patologia das doenças neurodegenerativas. Por conta disso, incluímos na análise os sítios que sofrem comprometimento no avanço progressivo da doença de Alzheimer”, disse.
A pesquisa contou com apoio da FAPESP por meio de Bolsa de Doutorado, Auxílio à Pesquisa e de Projeto Temáticocoordenado pela professora Berenice Bilharinho de Mendonça, da FMUSP.
Outra colaboração fundamental veio do professor Carlos Pasqualucci, chefe do SVOC. Atualmente na Universidade de Michigan, o endocrinologista brasileiro Antonio Lerario foi o responsável pela análise de bioinformática do trabalho.
O artigo Transcriptomic analysis of purified human cortical microglia reveals age-associated changes (doi:10.1038/nn.4597), de Thais F. Galatro, Inge R. Holtman, Antonio M. Lerario, Suely K.N. Marie e outros, pode ser lido em www.nature.com/articles/doi:10.1038/nn.4597 e será publicado na edição impressa da Nature Neuroscience.
Um grupo de pesquisadores do Departamento de Farmacologia do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da USP é pioneiro ao mostrar o envolvimento da proteína DVL-2 no processo de envelhecimento. A diminuição desta proteína na célula favorece a vulnerabilidade dos neurônios e contribui para a manutenção da inflamação crônica do sistema nervoso. A chamada neuroinflamação, tão comum em idosos, parece ser um dos principais fatores para o surgimento de doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson.
Os resultados estão descritos no artigo Age-related neuroinflammation and changes in AKT-GSK-3β and WNT / β-CATENIN signaling in rat hippocampus publicado no último mês de dezembro naRevista Aging. O trabalho é parte da dissertação de mestrado da pesquisadora Ana Maria Marques Orellana, realizada sob a orientação do professor Cristoforo Scavone.
Várias substâncias, entre elas enzimas, proteínas, aminoácidos e receptores, estão envolvidas na manutenção do equilíbrio do organismo. Elas atuam através das chamadas vias de sinalização celular, que são “caminhos” onde elas interagem entre si e com outras substâncias a fim de manter esse equilíbrio. Porém, como o envelhecimento, isso é modificado. Duas principais vias de sinalização interagem e influenciam este processo: a WNT / β-catenina e a via do glutamato.
Alguns grupos de pesquisa já mostraram o papel da WNT / β-catenina para o envelhecimento e sua diminuição nessa fase. “Neste estudo, nosso grupo de trabalho também confirmou esses dados. Entretanto, a maior contribuição foi descobrir que a chave está na proteína DVL-2″, destaca o professor Scavone.
A função da WNT / β-catenina é ir para o núcleo da célula ativar genes associados com a sobrevivência celular. Para isso, ela conta com a ajuda da DVL-2, proteína utilizada pela WNT para impedir a ação de uma quinase, a GSK3β. Essa quinase fosforila a β-catenina, ou seja, transfere para ela um grupo fosfato (PO4). Ao ser fosforilada, ao invés de ir para o núcleo da célula ativar genes, ela vai para a degradação. “Por isso, quanto mais a DVL-2 estiver diminuída, mais a GSK3β vai fosforilar e, consequentemente, menos β-catenina chegará no núcleo”, esclarece.
O professor relata que a diminuição da DVL-2 está associada à alteração da expressão de genes que a regulam e também à degradação decorrente do próprio ciclo celular. “Existe ainda a hipótese de que o aumento da neuroinflamação leva à diminuição desta proteína”, lembra.
De acordo com Scavone, os resultados deste e de outros trabalhos do grupo apontam para a possibilidade da criação, na farmacologia, de compostos que tenham o potencial de aumentar a DVL-2 nas células.
Glutamato e NF-kB
Há ainda outros fatores que precisam ser levados em conta. O estresse crônico aumenta os glicocorticoides no organismo, substância que, em níveis normais, atuam como anti-inflamatório. “Mas em níveis elevados e crônicos, eles desregulam a sinalização entre as células do sistema nervoso central levando à hiperatividade da glia”, esclarece. A glia é formada por células que tem a função de dar suporte ao sistema nervoso.
Quando o organismo está em equilíbrio, a glia protege os neurônios e remove o excesso de glutamato, neurotransmissor que, em excesso, pode se tornar tóxico e matar as células neuronais. “A glia remove o excesso de glutamato, mas quando está hiperativada, produz muitos mediadores que irão aumentar ainda mais a produção de glutamato. Tanto o estresse crônico como os glicocorticoides são estímulos interpretados como lesivos ao sistema nervoso e levam à neuroinflamação”, diz.
Dados na literatura sugerem a existência de uma interação entre a via de sinalização da WNT / β-catenina e a ativação do NF-kB, um fator de transcrição que modula genes anti e pró inflamatórios. Se o NF-kB for ativado no neurônio, ele atua como protetor e vai modular genes que irão proteger esses neurônios. Mas no envelhecimento, com a glia hiperativada, o NF-kB vai modular genes pró-inflamatórios e pró-apoptóticos (que podem levar a morte neuronal).
Dentre os fatores modulados pelo NF-kB estão as citocinas, TNF-α e interleucina 10. A TNF-α é um mediador pró inflamatório que no envelhecimento está aumentada favorecendo um aumento do glutamato no cérebro. Já a interleucina 10 exerce uma função anti-inflamatória, mas no envelhecimento ela está diminuída.
“Esses dados mostram que, com o envelhecimento, o cérebro torna-se mais suscetível aos efeitos deletérios da inflamação crônica, por meio dos glicocorticoides e da via NF-kB. É preciso ainda levar em conta a diminuição de vias potencialmente benéficas, como a da WNT”, aponta Scavone. “Entender como a DVL-2 influencia esse quadro será muito importante para ajudar na compreensão das doenças neurodegenerativas associadas ao envelhecimento”, destaca.
O projeto contou com apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, e do Núcleo de Apoio à Pesquisa em Neurociência Aplicada (NAPNA). O estudo teve como colaboradores Andrea Rodrigues Vasconcelos, Jacqueline Alves Leite, Larissa de Sá Lima, Diana Zukas Andreotti, Carolina Demarchi Munhoz, e Elisa Mitiko Kawamoto, todos do ICB.
Mais informações: cristoforo.scavone@gmail.com, com o professor Cristóforo Scavone
Pesquisa do Instituto de Biociências (IB) da USP sugere que a ausência do gene que codifica a proteína colibistina (CB) tem relação com a disfunção da via de sinalização intracelular mTOR, responsável pela síntese de proteínas em células do sistema nervoso. De acordo com o trabalho da pesquisadora Camila de Oliveira Freitas Machado, o hiperfuncionamento da via mTOR e a produção aumentada de proteínas em células neurais pode estar relacionada com o quadro clínico de deficiência intelectual e autismo em pacientes com deleção no gene CB. A partir do estudo orientado pela bióloga Andrea Laurato Sertie, pesquisadora do Instituto de Ensino e Pesquisa (IIEP) do Hospital Israelita Albert Einstein, pretende-se agora estudar os efeitos dessa disfunção em células neurais, bem como se fármacos que modulam a via de sinalização mTOR podem reverter as anormalidades encontradas nas células neurais in vitro.
O ponto de partida da pesquisa foi a identificação de um paciente brasileiro com deficiência intelectual severa e autismo no quadro clínico que apresentava ausência (deleção) do gene que codifica a proteína CB, deleção esta identificada pela técnica de array CGH. “Na literatura científica há relatos da relação entre variantes genéticas (mutações) no gene da CB e a deficiência intelectual”, explica Andrea, que estudou o papel do gene na síntese de proteínas em células neurais durante o pós-doutorado no IB. “A atuação da proteína é muito conhecida em sinapses e no agrupamento de receptores de neurotransmissores inibitórios, mas seu papel na via mTOR e no controle de síntese de proteínas em neurônios era desconhecido”.
As pesquisadoras investigaram então se a deleção do gene CB alterava a síntese de proteínas devido a mudanças em uma importante via de sinalização intracelular, a via mTOR. “As células se comunicam com o meio ambiente por meio de receptores de membrana. Fatores de crescimento, hormônios e neurotransmissores se ligam aos receptores e desencadeiam cascatas ou vias de sinalização intracelular que fazem com que as células respondam as condições do meio extracelular”, diz a bióloga. “A via mTOR é uma dessas vias, controlando diversas funções, como proliferação, síntese de proteínas e autofagia. Porém, a relação entre a proteína CB, a via mTOR e o controle de síntese de proteínas não era conhecida”.
Para entender a relação entre a proteína CB e a via mTOR foi realizado um experimento que reproduzia o contexto do neurônio. “A partir de um pedaço de pele do paciente, foram extraídos fibroblastos, que então passaram por um processo de reprogramação e se tornaram células-tronco pluripotentes induzidas (células iPS), como capacidade de diferenciação para diversos tipos celulares”, relata Andrea. “As células iPS deram origem as células neuroprogenitoras e aos neurônios utilizados no estudo”.
Disfunção na síntese proteica
O mesmo experimento foi repetido com os fibroblastos de uma pessoa “normal” sem deficiência intelectual e autismo, que serviram como células-controle. “A comparação demonstrou que nas células do paciente a via mTOR era hiperativa, hiperfuncional, levando a um aumento na síntese de proteínas”, aponta a bióloga. “Ainda neste trabalho, por meio da superexpressão da CB em células em cultura verificou-se uma diminuição da atividade da mTOR e da síntese proteíca, que é o efeito contrário ao da ausência do gene”.
De acordo com a bióloga, a pesquisa sugere que a ausência do gene que codifica a proteína CB leva ao hiperfuncionamento da via mTOR e a síntese aumentada e proteínas em células neurais, e isto pode contribuir com o quadro de deficiência intelectual e autismo do paciente. Com base nos resultados do estudo serão pesquisados os tipos de disfunção neuronal e as características das células nervosas decorrentes das alterações da via mTOR.
“Também serão identificadas quais proteínas são sintetizadas de forma anormal”, planeja. A via mTOR pode ser regulada, inibida e ativada por meio de fármacos conhecidos, como o imunosupressor Rapamicina. “Novos estudos irão verificar se características celulares alteradas in vitro podem ser revertidos por meio dos fármacos que modulam essa via”.
A pesquisa de Camila é descrita em dissertação de mestrado apresentada no Departamento de Genética e Biologia Evolutiva do IB. Andrea, credenciada como orientadora pontual na pós-graduação do Departamento, atua como pesquisadora no IIEP do Hospital Israelita Albert Einstein, em São Paulo, onde foi realizada a parte experimental do estudo. O trabalho teve a colaboração das professoras Maria Rita Passos-Bueno e Carla Rosenberg, do IB. O paciente estudado foi encaminhado pelo médico neurologista Fernando Koch, do Hospital das Clínicas (HC) da Faculdade de Medicina da USP (FMUSP). A pesquisa, descrita em artigo publicado no European Journal of Human Genetics, teve apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e da ONG Autismo e Realidade.