As células nervosas estão sendo restauradas

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

A expressão popular "As células nervosas não se recuperam" é percebida por todos desde a infância como uma verdade imutável. No entanto, esse axioma nada mais é do que um mito, e novos dados científicos o refutam.

A natureza coloca no cérebro em desenvolvimento uma margem de segurança muito alta: durante a embriogênese, um grande excesso de neurônios é formado. Quase 70% deles morrem antes do nascimento de um filho. O cérebro humano continua a perder neurônios após o nascimento, ao longo da vida. Essa morte celular é geneticamente programada. Claro, não só os neurônios morrem, mas também outras células do corpo. Apenas todos os outros tecidos apresentam alta capacidade regenerativa, ou seja, suas células se dividem, substituindo os mortos.

O processo de regeneração é mais ativo nas células do epitélio e dos órgãos hematopoiéticos (medula óssea vermelha). Mas existem células nas quais os genes responsáveis pela reprodução por divisão são bloqueados. Além dos neurônios, essas células incluem as células do músculo cardíaco. Como as pessoas conseguem preservar a inteligência até a velhice, se as células nervosas morrem e não se renovam?

Uma das explicações possíveis: nem todos os neurônios "funcionam" simultaneamente no sistema nervoso, mas apenas 10% dos neurônios. Este fato é frequentemente citado na literatura popular e até científica. Tive de discutir repetidamente essa declaração com meus colegas nacionais e estrangeiros. E nenhum deles entende de onde veio essa figura. Qualquer célula vive e "funciona" ao mesmo tempo. Em cada neurônio, processos metabólicos ocorrem o tempo todo, proteínas são sintetizadas, impulsos nervosos são gerados e transmitidos. Portanto, saindo da hipótese dos neurônios em "repouso", voltemo-nos para uma das propriedades do sistema nervoso, a saber, sua excepcional plasticidade.

O significado de plasticidade é que as funções das células nervosas mortas são assumidas por seus "colegas" sobreviventes, que aumentam de tamanho e formam novas conexões, compensando as funções perdidas. A alta, mas não infinita, eficiência de tal compensação pode ser ilustrada pelo exemplo da doença de Parkinson, em que ocorre uma morte gradual dos neurônios. Acontece que até cerca de 90% dos neurônios do cérebro morrerem, os sintomas clínicos da doença (tremores de membros, limitação de mobilidade, marcha instável, demência) não aparecem, ou seja, a pessoa parece praticamente saudável. Isso significa que uma célula nervosa viva pode substituir nove mortas.

Mas a plasticidade do sistema nervoso não é o único mecanismo que permite a preservação da inteligência até uma idade avançada. A natureza também tem um recuo - o surgimento de novas células nervosas no cérebro de mamíferos adultos, ou neurogênese.

O primeiro relatório sobre neurogênese apareceu em 1962 na prestigiosa revista científica Science. O artigo era intitulado "Estão se formando novos neurônios no cérebro de mamíferos adultos?" Seu autor, o professor Joseph Altman, da Purdue University (EUA), com o auxílio de uma corrente elétrica, destruiu uma das estruturas do cérebro do rato (o corpo geniculado lateral) e injetou ali uma substância radioativa que penetra nas células emergentes. Poucos meses depois, o cientista descobriu novos neurônios radioativos no tálamo (parte do prosencéfalo) e no córtex cerebral. Nos sete anos seguintes, Altman publicou vários outros estudos provando a existência de neurogênese no cérebro de mamíferos adultos. No entanto, então, na década de 1960, seu trabalho causou apenas ceticismo entre os neurocientistas, seu desenvolvimento não acompanhou.

E apenas vinte anos depois a neurogênese foi "redescoberta", mas já no cérebro dos pássaros. Muitos pesquisadores de pássaros canoros notaram que, durante cada temporada de acasalamento, o canário macho Serinus canaria canta uma canção com novos "joelhos". Além disso, ele não adota novos trinados de seus companheiros, uma vez que as canções foram atualizadas mesmo de forma isolada. Os cientistas começaram a estudar detalhadamente o principal centro vocal das aves, localizado em uma seção especial do cérebro, e descobriram que no final da temporada de acasalamento (nos canários ocorre em agosto e janeiro), uma parte significativa dos neurônios de o centro vocal morreu, provavelmente devido à carga funcional excessiva … Em meados da década de 1980, o professor Fernando Notteboom, da Rockefeller University (EUA), conseguiu mostrar que em canários machos adultos o processo de neurogênese ocorre no centro vocal constantemente, mas o número de neurônios formados está sujeito a flutuações sazonais. O pico da neurogênese em canários ocorre nos meses de outubro e março, ou seja, dois meses após as épocas de acasalamento. É por isso que a "biblioteca musical" das canções do canário é atualizada regularmente.

No final dos anos 1980, a neurogênese também foi descoberta em anfíbios adultos no laboratório do cientista de Leningrado, Professor A. L. Polenov.

De onde vêm os novos neurônios se as células nervosas não estão se dividindo? A fonte de novos neurônios em pássaros e anfíbios acabou sendo as células-tronco neuronais da parede dos ventrículos do cérebro. Durante o desenvolvimento do embrião, é a partir dessas células que se formam as células do sistema nervoso: neurônios e células gliais. Mas nem todas as células-tronco se transformam em células do sistema nervoso - algumas delas "se escondem" e esperam nas asas.

Foi demonstrado que novos neurônios surgem de células-tronco do organismo adulto e em vertebrados inferiores. No entanto, demorou quase quinze anos para provar que um processo semelhante ocorre no sistema nervoso dos mamíferos.

Avanços na neurociência no início da década de 1990 levaram à descoberta de neurônios "recém-nascidos" no cérebro de ratos e camundongos adultos. Eles foram encontrados principalmente nas partes evolutivamente antigas do cérebro: os bulbos olfatórios e o córtex hipocampal, que são os principais responsáveis pelo comportamento emocional, resposta ao estresse e regulação das funções sexuais dos mamíferos.

Assim como em pássaros e vertebrados inferiores, em mamíferos, as células-tronco neuronais estão localizadas perto dos ventrículos laterais do cérebro. Sua transformação em neurônios é muito intensa. Em ratos adultos, cerca de 250.000 neurônios são formados a partir de células-tronco por mês, substituindo 3% de todos os neurônios do hipocampo. A vida útil desses neurônios é muito alta - até 112 dias. As células-tronco neuronais viajam muito (cerca de 2 cm). Eles também são capazes de migrar para o bulbo olfatório, transformando-se em neurônios lá.

Os bulbos olfatórios do cérebro dos mamíferos são responsáveis pela percepção e processamento primário de diversos odores, incluindo o reconhecimento de feromônios - substâncias que em sua composição química se aproximam dos hormônios sexuais. O comportamento sexual em roedores é regulado principalmente pela produção de feromônios. O hipocampo está localizado sob os hemisférios cerebrais. As funções dessa estrutura complexa estão associadas à formação da memória de curto prazo, à realização de certas emoções e à participação na formação do comportamento sexual. A presença de neurogênese constante no bulbo olfatório e hipocampo em ratos é explicada pelo fato de que em roedores essas estruturas suportam a principal carga funcional. Portanto, as células nervosas neles freqüentemente morrem, o que significa que precisam ser renovadas.

Para entender quais condições influenciam a neurogênese no hipocampo e no bulbo olfatório, o professor Gage, da Salk University (EUA), construiu uma cidade em miniatura. Os ratos brincavam ali, faziam educação física, procuravam saídas nos labirintos. Descobriu-se que em ratos "urbanos", novos neurônios surgiram em um número muito maior do que em seus parentes passivos, atolados em uma vida rotineira em um biotério.

As células-tronco podem ser removidas do cérebro e transplantadas para outra parte do sistema nervoso, onde se tornam neurônios. O professor Gage e seus colegas conduziram vários experimentos semelhantes, o mais impressionante dos quais foi o seguinte. Uma seção de tecido cerebral contendo células-tronco foi transplantada para a retina destruída de um olho de rato. (A parede interna sensível à luz do olho tem uma origem "nervosa": ela consiste em neurônios modificados - bastonetes e cones. Quando a camada sensível à luz é destruída, a cegueira se instala.) As células-tronco do cérebro transplantadas se transformaram em neurônios da retina, seus processos alcançaram o nervo óptico e o rato recuperou a visão! Além disso, ao transplantar células-tronco cerebrais em um olho intacto, nenhuma transformação ocorreu com elas. Provavelmente, quando a retina é danificada, algumas substâncias são produzidas (por exemplo, os chamados fatores de crescimento) que estimulam a neurogênese. No entanto, o mecanismo exato desse fenômeno ainda não está claro.

Os cientistas se depararam com a tarefa de mostrar que a neurogênese ocorre não apenas em roedores, mas também em humanos. Para tanto, pesquisadores orientados pelo professor Gage realizaram recentemente um trabalho sensacional. Em uma das clínicas oncológicas americanas, um grupo de pacientes com neoplasias malignas incuráveis fez uso do quimioterápico bromodioxiuridina. Essa substância tem uma propriedade importante - a capacidade de se acumular nas células em divisão de vários órgãos e tecidos. A bromodioxiuridina é incorporada ao DNA da célula-mãe e é armazenada nas células-filhas após a divisão das células-mãe. A pesquisa patológica mostrou que os neurônios que contêm bromodioxiuridina são encontrados em quase todas as partes do cérebro, incluindo o córtex cerebral. Portanto, esses neurônios eram novas células que emergiram da divisão das células-tronco. A descoberta confirmou incondicionalmente que o processo de neurogênese também ocorre em adultos. Mas se em roedores a neurogênese ocorre apenas no hipocampo, em humanos, é provável que ela possa capturar áreas mais extensas do cérebro, incluindo o córtex cerebral. Estudos recentes mostraram que novos neurônios no cérebro adulto podem ser formados não apenas a partir de células-tronco neuronais, mas também de células-tronco do sangue. A descoberta desse fenômeno tem causado euforia no mundo científico. No entanto, a publicação na revista "Nature" em outubro de 2003 esfriou mentes entusiasmadas de várias maneiras. Descobriu-se que as células-tronco do sangue realmente penetram no cérebro, mas não se transformam em neurônios, mas se fundem com eles, formando células binucleares. Então, o "antigo" núcleo do neurônio é destruído e substituído pelo "novo" núcleo da célula-tronco do sangue. No corpo do rato, as células-tronco do sangue se fundem principalmente com as células gigantes do cerebelo - células de Purkinje, embora isso aconteça muito raramente: apenas algumas células mescladas podem ser encontradas em todo o cerebelo. A fusão mais intensa de neurônios ocorre no fígado e no músculo cardíaco. Ainda não está claro qual é o significado fisiológico disso. Uma das hipóteses é que as células-tronco do sangue carreguem consigo novo material genético, que, entrando na "velha" célula cerebelar, prolonga sua vida.

Assim, novos neurônios podem surgir de células-tronco, mesmo no cérebro adulto. Esse fenômeno já é amplamente utilizado no tratamento de várias doenças neurodegenerativas (doenças acompanhadas pela morte de neurônios no cérebro). As preparações de células-tronco para transplante são obtidas de duas maneiras. O primeiro é o uso de células-tronco neuronais, que tanto no embrião quanto no adulto estão localizadas ao redor dos ventrículos do cérebro. A segunda abordagem é o uso de células-tronco embrionárias. Essas células estão localizadas na massa celular interna em um estágio inicial da formação do embrião. Eles são capazes de se transformar em quase qualquer célula do corpo. O maior desafio em trabalhar com células embrionárias é fazer com que se transformem em neurônios. As novas tecnologias tornam isso possível.

Alguns hospitais nos Estados Unidos já formaram "bibliotecas" de células-tronco neuronais obtidas de tecido embrionário e estão sendo transplantadas em pacientes. As primeiras tentativas de transplante estão dando resultados positivos, embora hoje os médicos não consigam resolver o principal problema desses transplantes: a multiplicação galopante de células-tronco em 30-40% dos casos leva à formação de tumores malignos. Nenhuma abordagem ainda foi encontrada para prevenir este efeito colateral. Mas, apesar disso, o transplante de células-tronco será, sem dúvida, uma das principais abordagens no tratamento de doenças neurodegenerativas como Alzheimer e Parkinson, que se tornaram o flagelo dos países desenvolvidos.