Uma descoberta surpreendente pode ajudar os músculos envelhecidos a se repararem

Agora, cientistas no Japão identificaram uma molécula promissora que poderia ajudar a proteger o sistema natural de reparação muscular do corpo e potencialmente torná-lo mais eficaz. Em experiências de laboratório, o composto reforçou um importante sinal biológico envolvido na regeneração muscular, aumentando em mais do dobro a sua capacidade de ligação a um receptor celular chave.

A descoberta vem de uma equipe liderada pelo professor Ryuichi Tatsumi, da Faculdade de Agricultura da Universidade de Kyushu. Suas descobertas, publicadas em Relatórios Científicossugerem uma possível nova abordagem para abordar as alterações celulares que tornam os músculos envelhecidos cada vez mais difíceis de reparar.

Como o envelhecimento perturba o sistema de reparação muscular do corpo

Os músculos esqueléticos são os músculos ligados aos ossos que nos permitem andar, levantar objetos, manter a postura e realizar outros movimentos voluntários. Embora esses músculos sofram desgaste ao longo da vida, eles também têm uma notável capacidade de se repararem.

Grande parte desse reparo depende de células-tronco especializadas, conhecidas como células satélites. Estas células normalmente permanecem inativas, posicionadas ao lado das fibras musculares até receberem um sinal de que é necessária reparação ou regeneração. Uma vez ativados, eles podem se multiplicar e se transformar em células musculares que ajudam a restaurar o tecido danificado.

Uma parte essencial deste processo envolve uma proteína chamada fator de crescimento de hepatócitos, ou HGF. Apesar do nome, o HGF desempenha papéis importantes além do fígado, inclusive ajudando a ativar as células-tronco responsáveis ​​pela regeneração muscular.

Em condições normais, o HGF é armazenado no material de suporte que envolve as fibras musculares. Quando os músculos sofrem uma lesão ou estimulação mecânica, como movimento físico ou alongamento, a proteína pode ser liberada.

O HGF então se liga a um receptor chamado c-met na superfície das células satélites. Os receptores são proteínas especializadas que recebem sinais moleculares e desencadeiam respostas dentro das células. Neste caso, a interação ajuda a despertar células satélites adormecidas, permitindo-lhes multiplicar-se, amadurecer e participar na reparação das fibras musculares.

Mas este sistema cuidadosamente coordenado torna-se menos confiável com o passar do tempo.

Uma mudança química oculta pode enfraquecer os músculos envelhecidos

O trabalho anterior dos pesquisadores revelou que o HGF pode sofrer uma modificação química conhecida como nitração. Este processo atribui um grupo químico chamado grupo nitro a locais específicos de uma proteína, potencialmente alterando sua estrutura e interferindo em sua atividade normal.

Para o HGF, os investigadores identificaram dois locais especialmente importantes, Y198 e Y250. Ambos estão dentro da região envolvida na ligação ao receptor c-met.

Quando estes locais sofrem nitração, o HGF torna-se menos capaz de se conectar com o seu receptor. O resultado é semelhante a uma chave que foi danificada e não consegue mais operar a fechadura pretendida.

Esta interrupção pode ter consequências importantes para o envelhecimento dos músculos. Mesmo que o corpo continue a produzir HGF, alterações químicas podem impedir que a proteína ative adequadamente as células-tronco necessárias para a reparação dos tecidos. Os pesquisadores acreditam que esse mecanismo pode contribuir para a perda muscular relacionada à idade e para o declínio da capacidade regenerativa.

“O HGF não desaparece necessariamente à medida que envelhecemos”, explica Tatsumi. “Em vez disso, ele pode ser alterado quimicamente depois de produzido. Isso nos levou a questionar se um composto com forte capacidade antioxidante poderia proteger o HGF, seja prevenindo a nitração ou compensando a perda funcional que causa.”

Cientistas testam dois poderosos compostos de enxofre

Para investigar essa possibilidade, a equipe estudou dois compostos com fortes propriedades antioxidantes: trissulfeto de glutationa (GSSSG) e trissulfeto de ácido lipóico (LASSS).

Os antioxidantes podem ajudar a limitar certos tipos de danos químicos causados ​​por moléculas reativas. Tais danos podem interferir com proteínas e outros componentes essenciais das células, particularmente quando os sistemas normais de protecção do corpo se tornam menos eficazes.

Os dois compostos pertencem a uma família química chamada trissulfetos. Sua característica definidora é uma cadeia de três átomos de enxofre conectados entre si. Esse arranjo lhes confere propriedades químicas incomuns, incluindo a capacidade de participar de reações que envolvem a transferência de elétrons, conhecidas como reações redox.

Como essas reações desempenham papéis importantes na química celular, os trissulfetos têm atraído um interesse crescente como ingredientes potenciais em novos medicamentos.

No primeiro conjunto de experimentos, ambos os compostos reduziram a nitração nos dois locais vulneráveis ​​do HGF. No entanto, a prevenção desta modificação química não restaurou completamente a capacidade da proteína de se ligar ao c-met.

Os cientistas, portanto, aumentaram a quantidade de trissulfeto utilizado em relação ao HGF. Eles mudaram a razão molar, que compara o número de moléculas de cada substância, de 1:4.000 para 1:8.000.

Esse ajuste produziu um resultado inesperado.

Uma descoberta inesperada cria “Super HGF”

Na concentração mais elevada, o LASSS fez muito mais do que proteger o HGF de danos químicos. Também melhorou dramaticamente a capacidade da proteína de se ligar ao seu receptor.

Comparado com o HGF não tratado, a proteína exposta ao LASSS mostrou mais que o dobro da afinidade de ligação ao c-met. Por outras palavras, poderia ligar-se ao seu receptor alvo com muito mais força, potencialmente melhorando um passo crítico no processo de reparação muscular.

O tratamento também tornou o HGF mais resistente à perda de função causada pela nitração, principalmente no sítio Y198.

Notavelmente, o efeito foi específico do LASSS. Embora o GSSSG também tenha reduzido a nitração nas experiências anteriores, não produziu a mesma melhoria na ligação ao receptor.

“Isso superou nossas expectativas”, comenta Tatsumi. “Sabíamos que os trissulfetos tinham diversas funções biológicas, mas nunca esperávamos que a simples mistura de HGF com LASSS produzisse um efeito tão impressionante.

“O que isto nos diz é que o LASSS faz mais do que simplesmente neutralizar moléculas reativas. Ele pode interagir diretamente com o HGF e induzir uma mudança estrutural sutil, criando uma forma aprimorada de ‘Super HGF’ que se liga ao c-met mais fortemente e resiste à nitração.”

Os pesquisadores suspeitam que o LASSS interage com o HGF de uma forma que altera ligeiramente a forma tridimensional da proteína. Como a forma de uma proteína ajuda a determinar quão bem ela interage com outras moléculas, mesmo um pequeno ajuste estrutural pode alterar substancialmente a sua atividade.

O resultado é o que a equipe descreve como “Super HGF”, uma forma potencialmente aprimorada do sinal de reparo muscular existente no corpo.

É importante ressaltar que uma ligação mais forte ao receptor não estabelece automaticamente que a própria regeneração muscular melhorou. Experimentos adicionais serão necessários para determinar se esse aprimoramento molecular se traduz em melhor cura e força muscular.

Experimentos com mouse revelam proteção promissora

Depois de observar os efeitos em experimentos de laboratório, os pesquisadores queriam determinar se o LASSS também poderia proteger o HGF dentro do tecido muscular vivo.

Eles usaram camundongos submetidos à suspensão da cauda, ​​um método experimental estabelecido para estudar a atrofia muscular. Ao reduzir a sustentação normal de peso e o uso muscular, esta técnica produz algumas das alterações associadas à inatividade prolongada, incluindo a deterioração muscular.

Os ratos que receberam LASSS antes do experimento apresentaram significativamente menos nitração de HGF do que os animais não tratados. Isto sugeriu que a capacidade do composto para proteger a proteína de reparação muscular não estava limitada a condições laboratoriais controladas.

Mais uma vez, o GSSSG não conseguiu produzir o mesmo resultado protetor.

Estas descobertas fornecem evidências precoces de que o LASSS pode influenciar os processos químicos que afetam o HGF em animais vivos. No entanto, os experimentos com ratos demonstraram proteção contra a nitração, e não que o LASSS restaurou a massa muscular perdida ou melhorou a força física.

Os pesquisadores ressaltam que ainda são necessários estudos envolvendo animais envelhecidos para estabelecer a eficácia e segurança do composto vivoou seja, dentro de um organismo vivo.

Uma potencial nova estratégia contra a perda muscular relacionada à idade

A descoberta poderá eventualmente contribuir para tratamentos destinados a manter a função muscular durante o envelhecimento ou longos períodos de inatividade.

A deterioração muscular não se limita aos idosos. Também pode ocorrer durante repouso prolongado na cama ou outras situações em que os músculos são usados ​​com menos frequência. Quando os mecanismos de reparação muscular ficam prejudicados, a recuperação da força e da função perdidas pode tornar-se especialmente desafiadora.

Em vez de substituir a maquinaria natural de reparação do corpo, a abordagem explorada neste estudo procura proteger e melhorar um sinal biológico existente. Se os benefícios puderem ser confirmados em estudos futuros, o fortalecimento da atividade do HGF poderá tornar-se uma estratégia para apoiar a regeneração muscular.

Os cientistas também acreditam que os efeitos subjacentes do LASSS no HGF podem estender-se a todas as espécies. Isto levanta a possibilidade de aplicações não só na medicina humana, mas também nos cuidados veterinários, particularmente para animais de companhia idosos, como cães e gatos.

Por enquanto, as descobertas representam um passo inicial para a compreensão de como uma via de reparação muscular que ocorre naturalmente pode ser fortalecida. Se o LASSS pode preservar a função muscular de forma segura e eficaz durante o envelhecimento permanece uma questão em aberto.

Ainda assim, a descoberta inesperada de que um composto à base de enxofre pode proteger e melhorar uma proteína de reparação crítica oferece uma direção promissora para pesquisas futuras, com o objetivo a longo prazo de ajudar as pessoas a manter a mobilidade, a independência e uma melhor qualidade de vida à medida que envelhecem.