Função mitocondrial debilitada tem mostrado resultar em neurodegeneração

Os cientistas do Instituto Gladstone relatam ter mostrado pela primeira vez que danos nas mitocôndrias podem esgotar os níveis de energia celular e causar disfunção neuronal em um modelo de doença neurodegenerativa. A ligação entre a mitocôndria, a falha de energia, e a neurodegeneração há muito tem sido hipotetizada. No entanto, não existem estudos anteriores que tenham sido capazes de investigar esta ligação de forma abrangente, pois ensaios suficientemente sensíveis para medir o ATP não estavam disponíveis, de acordo com os pesquisadores.

Em um estudo atual, publicado no Journal of Biological Chemistry, cientistas criaram novos ensaios para medir com mais precisão a produção de energia do cérebro. Usando um modelo da doença de Leigh  – uma desordem neurodegenerativa hereditária que afeta as mitocôndrias – os pesquisadores testaram os níveis de energia nos neurônios utilizando os novos ensaios. Eles descobriram que a mutação genética associada com a doença de Leigh comprometia os níveis de ATP, e esta redução de ATP foi suficiente para causar disfunção celular significativa.

“Sempre se assumiu que os defeitos nas mitocôndrias resultariam em uma diminuição dos níveis de energia, o que seria tóxico para os neurônios”, diz a primeira autora, Divya Pathak, uma pós-doutoranda no Instituto Gladstone de Doenças Neurológicas. “Mas ninguém tinha sido capaz de provar isso, porque os ensaios necessários não estavam disponíveis. Agora que já demonstraram a ligação entre a mitocôndria prejudicada, perda de ATP e disfunção neuronal, o próximo passo é ver se essa conexão é válida em condições tais como a doença de Parkinson e a doença de Alzheimer.”

Aplicando o seu novo ensaio em neurônios saudáveis, os pesquisadores também determinaram o limite de energia necessária para o ciclo das vesículas sinápticas, que é o processo pelo qual as células cerebrais liberam neurotransmissores para comunicar-se umas com as outras. Os cientistas bloquearam a glicólise, uma outra maneira pela qual as células produzem ATP, de modo que as células tinham que depender unicamente das suas mitocôndrias para obter energia. Isto permitiu que os pesquisadores avaliassem com mais precisão a contribuição do ATP mitocondrial nas diferentes etapas do ciclo, e como esse processo dá errado quando as mitocôndrias não funcionam.

A partir desta investigação, os cientistas revelaram que a volta das vesículas para dentro da célula, depois de terem lançado os seus neurotransmissores é o mais exigente processo de energia. Com efeito, no modelo de doença de Leigh, as células não têm ATP suficiente para completar este passo.

Os pesquisadores também compararam os níveis de energia nos terminais axônicos (aonde estão os neurotransmissores que são enviados) com e sem mitocôndrias. Notavelmente, não havia nenhuma diferença nos níveis de energia entre os dois e ambos os tipos de terminais axônicos tinham ATP suficiente para suportar o ciclo das vesículas sinápticas.

A partir daí, os cientistas concluíram que, em condições normais, o ATP difunde-se rapidamente a partir dos terminais axônicos com mitocôndrias para aqueles sem, de modo que mesmo naqueles terminais axônicos aonde faltam mitocôndrias, tenha energia suficiente para que funcionem em condições normais. Os pesquisadores destacam que será importante determinar se os terminais axônicos aonde faltam mitocôndrias ainda serão capazes de funcionar corretamente em doenças que atrapalham a distribuição das mitocôndrias.

O autor sênior, Ken Nakamura, MD, Ph.D., um pesquisador assistente no Instituto, diz que a realização desta pesquisa em células saudáveis e doentes é essencial para a interpretação dos resultados.

“Nós realmente precisamos compreender os conceitos básicos de biologia celular em um ambiente normal, a fim de compreender as mudanças na doença”, explica ele. “Vale a pena dedicar o tempo para estudar esses processos biológicos subjacentes para que possamos identificar os melhores alvos terapêuticos para doenças neurodegenerativas.”

Fonte: Genetic Engineering & Biotechnology News.

Vinicius Mussi

Vinicius Mussi

Capixaba, graduado em Biomedicina, com especialização em Saúde Pública e mestre em Biociências e Biotecnologia pela UENF - Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro.
Vinicius Mussi

Vinicius Mussi

Capixaba, graduado em Biomedicina, com especialização em Saúde Pública e mestre em Biociências e Biotecnologia pela UENF - Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro.

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