Uma proteína associada à juventude pode ajudar as células cerebrais envelhecidas a recuperar algumas das capacidades perdidas. Cientistas da Escola de Medicina Icahn, no Monte Sinai, descobriram que o TIMP2 desempenha um papel importante na manutenção da saúde das células imunológicas do cérebro, oferecendo novas pistas sobre como o cérebro muda com a idade.
Em um estudo publicado em Comunicações da Naturezaos pesquisadores descobriram que a remoção do TIMP2 fez com que as células imunológicas do cérebro, conhecidas como microglia, desenvolvessem características ligadas ao envelhecimento e às doenças neurodegenerativas. Quando os cientistas restauraram o TIMP2 na corrente sanguínea de ratos mais velhos, estas células tornaram-se melhores na remoção de detritos celulares e mostraram menos sinais moleculares de inflamação e outras alterações potencialmente prejudiciais.
A descoberta sugere que as proteínas associadas à juventude podem ajudar a preservar as defesas naturais do cérebro à medida que envelhece. Também identifica o TIMP2 como um fator potencialmente importante na manutenção da atividade imunológica saudável no cérebro.
Por que as células imunológicas do cérebro se tornam menos eficazes com a idade
Envelhecer é o maior fator de risco conhecido para a doença de Alzheimer e outras doenças neurodegenerativas. No entanto, os cientistas ainda não compreendem completamente os processos biológicos que tornam o cérebro envelhecido cada vez mais vulnerável a estas condições.
Uma peça importante do quebra-cabeça envolve a microglia, células imunológicas especializadas que servem como sistema de manutenção e defesa do cérebro. Eles removem os resíduos celulares, ajudam a manter as redes através das quais os neurônios se comunicam e respondem quando o tecido cerebral é lesionado.
À medida que o cérebro envelhece, estas células podem perder alguma da sua capacidade de realizar estas tarefas essenciais. Eles também podem mudar para estados que promovem inflamação e interferem na função cerebral normal.
“O TIMP2 facilita o funcionamento saudável das células imunológicas do cérebro”, disse Joseph M. Castellano, PhD, professor associado de neurociência no Centro Ronald M. Loeb para a doença de Alzheimer e no Friedman Brain Institute da Icahn School of Medicine no Mount Sinai, e autor correspondente do estudo. “Ao apoiar a capacidade da microglia de eliminar detritos e limitar respostas inadequadas, o TIMP2 pode ajudar a restaurar aspectos da função microglial que ficam comprometidas com a idade. Como nosso trabalho anterior identificou o TIMP2 como um regulador da plasticidade sináptica através da matriz extracelular, essas descobertas sugerem que esse fator está na interseção de vários processos que são críticos para o funcionamento normal do cérebro.”
A plasticidade sináptica refere-se à capacidade do cérebro de fortalecer ou enfraquecer as conexões entre os neurônios, um processo essencial para o aprendizado e a memória. A matriz extracelular é uma rede de moléculas que circundam as células que ajuda a apoiar e regular sua atividade.
O que acontece quando o cérebro perde o TIMP2?
Para investigar como o TIMP2 afeta as células imunológicas do cérebro, a equipe de pesquisa estudou vários grupos de ratos representando diferentes condições biológicas.
O estudo incluiu Brittany Hemmer, PhD, a primeira autora, que era estudante de pós-graduação no laboratório de Castellano durante a pesquisa.
Alguns dos ratos foram geneticamente modificados para não terem TIMP2 em todo o corpo. Em outros, os pesquisadores removeram a proteína especificamente da micróglia ou dos neurônios. A comparação desses modelos permitiu à equipe examinar como o TIMP2 influencia o comportamento das células imunológicas em cérebros saudáveis e envelhecidos.
Os cientistas usaram diversas técnicas avançadas para estudar as mudanças. O sequenciamento de RNA de núcleo único permitiu examinar padrões de atividade genética em núcleos celulares individuais. Eles também usaram imagens detalhadas, testes funcionais e uma técnica chamada vivo microdiálise, que coleta e mede substâncias do fluido que circunda as células do tecido cerebral vivo.
Os resultados revelaram mudanças marcantes quando o TIMP2 estava ausente.
Microglia desenvolveu várias características tipicamente associadas ao envelhecimento e lesões cerebrais. Os seus marcadores de activação celular mudaram, a sua capacidade de remover detritos diminuiu e mostraram assinaturas moleculares ligadas à senescência celular, um estado biológico associado ao envelhecimento e ao stress celular.
Os efeitos estenderam-se além das próprias células imunológicas. Usando vivo microdiálise, os pesquisadores também detectaram níveis mais elevados de proteínas associadas à inflamação e ao estresse no ambiente extracelular que circunda as células cerebrais.
Juntas, estas descobertas indicaram que o TIMP2 ajuda a evitar que a microglia mude para estados potencialmente prejudiciais.
Restaurar uma proteína associada à juventude melhora o envelhecimento das células cerebrais
Em seguida, os pesquisadores exploraram se o fornecimento de TIMP2 poderia neutralizar algumas das mudanças observadas com a idade.
Eles administraram o TIMP2 por meio de injeções em camundongos mais velhos, permitindo que a proteína circulasse por todo o corpo. O tratamento produziu resultados encorajadores.
Microglia tornou-se mais eficaz na eliminação de detritos celulares e mostrou redução nos marcadores moleculares associados a estados inflamatórios. Por outras palavras, restaurar a proteína associada à juventude ajudou as células imunitárias envelhecidas a recuperar algumas das funções que normalmente se deterioram com o tempo.
Essas melhorias sugerem que o TIMP2 influencia a forma como a microglia responde às condições do cérebro. Ao apoiar as suas atividades protetoras e limitar as respostas potencialmente prejudiciais, a proteína pode ajudar a manter um ambiente mais saudável para os neurônios.
Os resultados também apontam para uma possível ligação biológica entre factores que circulam no corpo e que estão associados à juventude e à actividade do sistema imunitário inato do cérebro. Este sistema fornece uma primeira linha de defesa contra lesões e outras ameaças.
Uma nova direção potencial para o envelhecimento cerebral e a pesquisa sobre Alzheimer
A descoberta aumenta o crescente interesse científico em saber se os factores biológicos associados à juventude podem influenciar o processo de envelhecimento.
Como a microglia ajuda a manter a saúde do cérebro e pode contribuir para a inflamação prejudicial quando o seu comportamento muda, encontrar formas de preservar a sua função normal pode ter implicações importantes para a compreensão dos distúrbios neurológicos relacionados com a idade.
“Embora sejam necessários estudos adicionais, este trabalho fornece uma nova visão sobre como os fatores associados à juventude influenciam os caminhos envolvidos no envelhecimento cerebral e nos distúrbios neurológicos relacionados à idade que podem, em última instância, informar as estratégias terapêuticas”, acrescentou o Dr. Castellano.
No entanto, os investigadores alertam que estas descobertas provêm de experiências em ratos. Ainda não se sabe se o TIMP2 produz efeitos semelhantes em humanos ou se a manipulação da proteína poderia eventualmente tornar-se um tratamento eficaz.
Serão necessários estudos adicionais para determinar se o próprio TIMP2, ou as vias biológicas que controla, podem ser direcionados para reduzir alterações prejudiciais associadas ao envelhecimento cerebral.
Por enquanto, as descobertas fornecem uma nova explicação promissora sobre como uma proteína ligada à juventude ajuda a manter as defesas imunológicas do cérebro e como restaurá-las pode recuperar algumas funções que enfraquecem com a idade.
Este trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional do Envelhecimento (R01AG061382 (JMC), RF1AG072300 (JMC), 1F31AG079604-01A1 (BMH), T32AG049688 (BMH, SMP), R01AG061382-02S1 (JMC, SMP) e Cure Alzheimer’s Fund (JMC).
Fonte: ScienceDaily
