Técnica congela neurônios em ação para estudar falhas sinápticas ligadas ao Parkinson
Pesquisadores desenvolveram uma nova e engenhosa forma de congelar células cerebrais exatamente no momento em que disparam um sinal, permitindo que processos que normalmente acontecem rápido demais para serem observados possam ser estudados em detalhe — e, possivelmente, revelem pistas para o tratamento de condições como a doença de Parkinson, na qual essa sinalização se torna comprometida.
O método, chamado “zap-and-freeze”, consiste em estimular células cerebrais com pulsos elétricos e, em seguida, congelá-las em poucos milissegundos sob alta pressão. No estudo, pesquisadores liderados por uma equipe da Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins, nos Estados Unidos, testaram a técnica em tecidos cerebrais de camundongos e de humanos.
Os experimentos revelaram detalhes minuciosos do funcionamento das sinapses, responsáveis pela comunicação entre neurônios, bem como das vesículas que armazenam as mensagens químicas a serem transmitidas. Essas interações são fundamentais para processos essenciais como memória, aprendizado e cognição.
“Essa abordagem tem o potencial de revelar informações dinâmicas e de alta resolução sobre o tráfego de membranas sinápticas em fatias intactas do cérebro humano”, escrevem a neurocientista Chelsy Eddings, da Universidade Johns Hopkins, e seus colegas no artigo publicado.
Em especial, os pesquisadores observaram a endocitose em ação — um processo de reciclagem que remove vesículas já utilizadas e forma novas vesículas, prontas para enviar mais mensagens aos neurônios.
Os pesquisadores encontraram evidências de endocitose ultrarrápida — ocorrendo em menos de 100 milissegundos — tanto em fatias de cérebro de camundongos quanto de humanos, preservadas de forma que as células mantivessem grande parte de sua estrutura e função normais.
A equipe também identificou uma proteína chamada dynamin1xA como essencial para esse processo de endocitose.
Ao revelar esses detalhes pela primeira vez, a partir de tecido cerebral doado por pessoas que tiveram lesões cerebrais removidas, os cientistas passaram a compreender melhor os mecanismos que falham nas doenças neurológicas.
Além disso, é animador que os resultados tenham sido tão semelhantes entre animais e humanos: as descobertas reforçam a ideia de que camundongos são modelos valiosos para a pesquisa do cérebro humano.
“Nossas descobertas indicam que o mecanismo molecular da endocitose ultrarrápida é conservado entre tecidos cerebrais de camundongos e humanos”, afirma o biólogo celular Shigeki Watanabe, da Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins.
O método “zap-and-freeze” é apenas uma entre várias técnicas que neurocientistas vêm desenvolvendo recentemente para capturar instantâneos de sinapses ativas em tecidos quase vivos, preservando processos biológicos em tempo real.
No caso da doença de Parkinson, compreender com mais precisão como sinapses e vesículas atuam em conjunto deve ajudar a esclarecer o que pode estar falhando nos cérebros de pacientes — e, potencialmente, como esses processos poderiam ser reparados.
Ainda estamos longe de aplicações clínicas diretas, mas já se sabe que, à medida que o Parkinson progride, neurônios do cérebro morrem, e acredita-se que essa morte celular esteja, ao menos em parte, relacionada a falhas na comunicação sináptica. Trata-se, porém, de uma doença complexa, e separar as consequências do Parkinson dos mecanismos que impulsionam sua progressão continua sendo um grande desafio científico.
Como próximo passo, os pesquisadores esperam obter, com autorização, amostras de tecido cerebral de pacientes com Parkinson que já estejam passando por procedimentos cerebrais invasivos. Essas amostras poderão revelar como a atividade das vesículas difere em cérebros afetados pela doença.
Com o Parkinson já afetando milhões de pessoas em todo o mundo — e com a expectativa de que sua prevalência aumente nos próximos anos — técnicas como o “zap-and-freeze” podem se tornar fundamentais para mapear a atividade cerebral nas menores escalas e nos intervalos de tempo mais curtos.
“Esperamos que essa nova técnica de visualização da dinâmica das membranas sinápticas em amostras vivas de tecido cerebral nos ajude a compreender as semelhanças e diferenças entre formas hereditárias e não hereditárias da doença”, afirma Watanabe.
A pesquisa foi publicada na revista Neuron.
