Melanie R. McReynolds, Universidade Estadual da Pensilvânia
O envelhecimento é um processo biológico que ninguém pode evitar. Idealmente, envelhecer deve ser um momento para relaxar e aproveitar os frutos do seu trabalho. O envelhecimento também tem um lado mais sombrio, no entanto, frequentemente ligado a doenças.
A cada segundo, suas células realizam bilhões de reações bioquímicas que alimentam funções essenciais para a vida, formando uma rede metabólica altamente interconectada . Essa rede permite que as células cresçam, proliferem e se reparem, e sua interrupção pode impulsionar o processo de envelhecimento.
Mas o envelhecimento causa declínio metabólico, ou a interrupção metabólica acelera o envelhecimento? Ou ambos?
Para abordar essa questão do ovo ou da galinha, você primeiro precisa entender como os processos metabólicos se quebram durante o envelhecimento e a doença. Sou cientista e pesquisador, e meu laboratório se concentra em explorar a complexa relação entre metabolismo, estresse e envelhecimento. Por fim, esperamos que este trabalho forneça estratégias para promover um envelhecimento mais saudável e vidas mais vibrantes.
Relação entre metabolismo e envelhecimento
O envelhecimento é o fator de risco mais significativo para muitas das doenças mais comuns da sociedade , incluindo diabetes, câncer, doenças cardiovasculares e distúrbios neurodegenerativos. Um fator-chave por trás do início desses problemas de saúde é a interrupção da homeostase celular e metabólica, ou equilíbrio. A interrupção da homeostase desestabiliza o ambiente interno do corpo, levando a desequilíbrios que podem desencadear uma cascata de problemas de saúde, incluindo distúrbios metabólicos, doenças crônicas e funções celulares prejudicadas que contribuem para o envelhecimento e outras condições graves.
O metabolismo interrompido está ligado a muitas características do envelhecimento celular, como o encurtamento dos telômeros, que é um dano às extremidades protetoras dos cromossomos, e a instabilidade genômica, a tendência de formar mutações genéticas.
Um metabolismo disfuncional também está relacionado ao mau funcionamento das mitocôndrias; à senescência celular, ou seja, quando as células param de se dividir; aos desequilíbrios nos micróbios intestinais; e à redução da capacidade das células de detectar e responder a diferentes nutrientes.
Distúrbios neurológicos, como a doença de Alzheimer, são exemplos importantes de condições relacionadas à idade com uma forte ligação entre metabolismo desregulado e declínio funcional. Por exemplo, minha equipe de pesquisa descobriu anteriormente que, em camundongos envelhecidos, a capacidade das células da medula óssea de produzir, armazenar e usar energia é suprimida devido ao aumento da atividade de uma proteína que modula a inflamação. Esse estado de deficiência energética leva a um aumento na inflamação que é agravado pela dependência dessas células envelhecidas da glicose como sua principal fonte de combustível.
A inibição experimental dessa proteína nas células da medula óssea de camundongos envelhecidos, no entanto, revitaliza a capacidade das células de produzir energia, reduz a inflamação e melhora a plasticidade de uma área do cérebro envolvida na memória. Essa descoberta sugere que algum envelhecimento cognitivo pode ser revertido pela reprogramação do metabolismo da glicose das células da medula óssea para restaurar as funções imunológicas.
Reaproveitamento de medicamentos para tratar Alzheimer
Em nossa pesquisa recém-publicada, minha equipe e eu descobrimos uma nova conexão entre o metabolismo de glicose interrompido e a doença neurodegenerativa. Isso nos levou a identificar um medicamento originalmente projetado para câncer que poderia ser potencialmente usado para tratar Alzheimer.
Nós focamos em uma enzima chamada IDO1 que desempenha um papel crítico na primeira etapa da quebra do aminoácido triptofano. Essa via produz um composto-chave chamado quinurenina, que alimenta vias de energia adicionais e respostas inflamatórias. No entanto, o excesso de quinurenina pode ter efeitos prejudiciais, incluindo o aumento do risco de desenvolver Alzheimer.
Descobrimos que inibir o IDO1 pode recuperar a memória e a função cerebral em uma série de modelos pré-clínicos, incluindo em culturas de células e camundongos. Para entender o porquê, observamos o metabolismo das células cerebrais. O cérebro é um dos tecidos mais dependentes de glicose no corpo. A incapacidade de usar adequadamente a glicose para alimentar processos cerebrais críticos pode levar ao declínio metabólico e cognitivo.
Altos níveis de IDO1 reduzem o metabolismo da glicose ao produzir excesso de quinurenina. Então, os inibidores de IDO1 – originalmente projetados para tratar cânceres como melanoma, leucemia e câncer de mama – poderiam ser reaproveitados para reduzir a quinurenina e melhorar a função cerebral.
Usando uma variedade de modelos de laboratório, incluindo camundongos e células de pacientes de Alzheimer, também descobrimos que os inibidores de IDO1 podem restaurar o metabolismo da glicose em células cerebrais. Além disso, fomos capazes de restaurar o metabolismo da glicose em camundongos com acúmulo de amiloide e tau – proteínas anormais envolvidas em muitos distúrbios neurodegenerativos – bloqueando IDO1. Acreditamos que a reutilização desses inibidores pode ser benéfica em vários distúrbios neurodegenerativos.
Promovendo um envelhecimento cognitivo mais saudável
Os efeitos dos distúrbios neurológicos e do declínio metabólico pesam muito sobre os indivíduos, as famílias e a economia.
Embora muitos cientistas tenham se concentrado em atingir os efeitos posteriores dessas doenças, como controlar os sintomas e retardar a progressão, tratar essas doenças mais cedo pode melhorar a cognição com o envelhecimento. Nossas descobertas sugerem que atingir o metabolismo tem o potencial não apenas de retardar o declínio neurológico, mas também de reverter a progressão de doenças neurodegenerativas, como Alzheimer, Parkinson e demência.
Descobrir novos insights na intersecção entre estresse, metabolismo e envelhecimento pode abrir caminho para um envelhecimento mais saudável. Mais pesquisas podem melhorar nossa compreensão de como o metabolismo afeta as respostas ao estresse e o equilíbrio celular ao longo da vida.
Melanie R. McReynolds, Professora Assistente de Bioquímica, Penn State
Este artigo foi republicado do The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
