Pesquisadores do Cedars-Sinai identificaram um processo de reparo biológico que poderia eventualmente levar a novos tratamentos para lesões na medula espinhal, acidentes vasculares cerebrais e doenças neurológicas, como a esclerose múltipla. Resultados, publicados a naturezaRevela um papel inesperado para os astrócitos, uma importante célula de suporte no sistema nervoso central.
“Os astrócitos respondem criticamente a doenças e distúrbios do sistema nervoso central – o cérebro e a medula espinhal”, disse o neurocientista Joshua Burda, PhD, professor assistente de ciências biomédicas e neurologia no Cedars-Sinai e autor sênior do estudo. “Descobrimos que os astrócitos distantes do local da lesão realmente ajudam a impulsionar o reparo da medula espinhal. Nossa pesquisa também revela um mecanismo usado por esses astrócitos únicos para sinalizar ao sistema imunológico para limpar os detritos causados pela lesão, uma etapa crítica no processo de cicatrização do tecido.”
A equipe chamou essas células de “astrócitos remotos da lesão”, ou LRAs. Eles também identificaram vários subtipos distintos. Pela primeira vez, o estudo ilustra como um subtipo pode detectar danos remotamente e responder de forma a apoiar a recuperação.
Como a medula espinhal responde à lesão
A medula espinhal é um longo feixe de tecido nervoso que se estende para trás a partir do cérebro. Sua região interna, chamada substância cinzenta, contém corpos de células nervosas junto com astrócitos. É cercado por substância branca, composta por astrócitos e longas fibras nervosas que transportam sinais entre o cérebro e o resto do corpo. Os astrócitos ajudam a manter um ambiente estável para que esses sinais possam viajar adequadamente.
As fibras nervosas são rompidas quando a medula espinhal é lesionada. Pode causar paralisia e perturbar sensações como toque e temperatura. As fibras danificadas se transformam em detritos. Na maioria dos tecidos, a inflamação está confinada à área lesionada. Na medula espinhal, entretanto, as fibras nervosas podem se estender por longas distâncias, de modo que o dano e a inflamação podem se espalhar para além do local da lesão original.
Astrócitos periféricos e limpeza imunológica
Em experiências envolvendo ratos com lesões na medula espinal, os investigadores descobriram que os LRAs desempenham um papel fundamental na promoção da reparação. Eles também encontraram fortes sinais de que o mesmo processo ocorre no tecido da medula espinhal de pacientes humanos.
Um subtipo de LRA produz uma proteína chamada CCN1. Esta molécula envia sinais para células do sistema imunológico conhecidas como microglia.
“Uma função da microglia é atuar como o principal coletor de lixo do sistema nervoso central”, disse Burda. “Depois que o tecido é danificado, eles comem pedaços de restos de fibras nervosas – que são muito gordurosos e podem causar uma forma de indigestão. Nossos experimentos mostraram que o astrócito CCN1 sinaliza à microglia para alterar seu metabolismo, para que possam digerir melhor essa gordura.”
De acordo com Burda, esta melhoria na remoção de detritos pode ajudar a explicar por que alguns pacientes apresentam recuperação parcial e espontânea após lesão medular. Quando os pesquisadores eliminaram o CCN1 derivado de astrócitos, a cura foi significativamente reduzida.
“Se removermos o astrócito CCN1, a micróglia come, mas não digere. Eles evocam mais micróglia, que comem, mas não digerem”, disse Burda. “Grandes aglomerados de micróglias cheias de pilhas, subindo e descendo pela coluna, aumentam a inflamação. E quando isso acontece, o tecido também não se repara.”
Implicações para esclerose múltipla e lesão cerebral
Quando os cientistas examinaram amostras da medula espinhal de pessoas com esclerose múltipla, observaram o mesmo processo de reparação relacionado com o CCN1. Burda observa que esses princípios básicos de reparo podem ser amplamente aplicados a lesões que afetam o cérebro ou a medula espinhal.
“O papel dos astrócitos na cura do sistema nervoso central tem sido significativamente estudado”, disse David Underhill, PhD, presidente do Departamento de Ciências Biomédicas. “Este trabalho sugere fortemente que os astrócitos pós-lesão oferecem um caminho eficaz para limitar a inflamação crônica, promovendo a regeneração funcionalmente significativa e a recuperação neurológica após lesões e doenças do cérebro e da medula espinhal”.
Burda está agora trabalhando para desenvolver técnicas que utilizem a via CCN1 para melhorar a cicatrização da medula espinhal. Sua equipe está estudando como o astrócito CCN1 pode afetar doenças neurodegenerativas inflamatórias e o envelhecimento.
Autores adicionais do Cedars-Sinai incluem Sarah McCallum, Keshav B. Suresh, Timothy S. Islam, Manish K. Tripathi, Ann W. Saustad, Oksana Shelest, Aditya Patil, David Lee, Brandon Kwon, Catherine Leitholf, Inga Yenokian, Sophia E. Shaka, F. V. Visamin, F. V. Visamin e Jasmine. Nó.
Outros autores incluem Connor H. Beveridge, Palak Manchandra, Caitlin E. Randolph, Gordon P. Mares, Ranjan Dutt, Ricky Kawaguchi e Gaurav Chopra.
Financiamento: Este trabalho foi apoiado por: Institutos Nacionais de Saúde dos EUA (NIH) 5R01NS128094, R00NS105915, K99NS105915 (para JEB), F31NS129372 (para KS), K99AG084864 (para SM) e R35 NS128094 (para SM). R01MH128866, U18TR004146, P30 CA023168 e Prêmio ASPIRE Desafio e Redução à Prática (para GC); Paralyzed Veterans Research Foundation of America (da JEB); Asas para a Vida (da JEB); Bolsa de Pós-Doutorado do Cedars-Sinai Center for Neuroscience and Medicine (para SM); Bolsa de Pesquisa em Neurociências da Academia Americana de Neurologia (para SM); Bolsa de pós-doutorado do Instituto de Medicina Regenerativa da Califórnia (para SM); Prêmio do Programa de Pesquisa de Alzheimer revisado por pares USAMRAA do Departamento de Defesa dos EUA W81XWH2010665 (para GC); Bolsa de Pós-Doutorado Arnold O. Beckman (do CER); O Centro Universitário Purdue para Pesquisa do Câncer, financiado pela concessão P30 CA023168 do NIH, também é reconhecido.
