Um estudo financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) revelou uma grande mudança no ambiente imunológico do hipocampo, a parte do cérebro que desempenha um papel central na aprendizagem e na memória. As descobertas sugerem que esta remodelação imunitária começa na meia-idade e pode ajudar a explicar como o envelhecimento contribui para a inflamação cerebral duradoura, frequentemente observada em doenças neurodegenerativas.
“O envelhecimento é o maior fator de risco para a demência, mas a nossa compreensão de como ele provoca a doença ainda está incompleta”, disse Richard Hodes, MD, diretor do Instituto Nacional sobre Envelhecimento (NIA) do NIH. “Essa variação microglial anteriormente oculta, agora exposta por inovações na tecnologia e no pensamento, pode ser uma pista importante para nos ajudar a completar o quebra-cabeça”.
As células imunológicas do cérebro começam a mudar na meia-idade
Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em San Diego, do Centro do Genoma de Nova York e da Universidade da Califórnia, Irvine, usaram métodos avançados de célula única para estudar tecido hipocampal post-mortem de 40 adultos neurologicamente saudáveis com idades entre 20 e 95 anos.
A sua análise descobriu que a microglia, as principais células imunitárias do cérebro, diminui gradualmente entre os 50 e os 75 anos. Ao mesmo tempo, parecem ser substituídas por células com sinais inflamatórios mais fortes e outras características semelhantes às células imunitárias produzidas no sangue periférico.
Esta descoberta desafia crenças de longa data sobre a microglia. Estas células desenvolvem-se primeiro durante o desenvolvimento fetal, e os cientistas geralmente acreditam que permanecem no cérebro e se renovam continuamente ao longo da vida de uma pessoa.
Ferramentas avançadas revelam origens celulares
Para investigar os efeitos do envelhecimento no cérebro humano com detalhes extraordinários, a equipe combinou medições padrão da atividade genética com novos métodos que mapeiam a estrutura 3D do genoma e suas modificações químicas, conhecidas como epigenoma.
“A expressão genética diz-nos o que uma célula está a fazer hoje, mas as assinaturas epigenéticas preservam a informação sobre a origem da célula”, disse o primeiro autor Nathan Zemke, Ph.D., diretor de genómica unicelular no Centro de Epigenómica da UC San Diego. “Ao combinar essas abordagens, descobrimos uma grande mudança na identidade e na linhagem das células imunológicas do cérebro humano envelhecido, que não é revelada apenas pelos dados de expressão genética”.
Esses métodos combinados permitiram aos pesquisadores identificar mudanças na identidade e origem das células imunológicas que teriam permanecido ocultas se examinassem apenas a atividade genética.
O envelhecimento também afeta a barreira hematoencefálica
O estudo também encontrou sinais de declínio relacionado com a idade nas células que ajudam a manter a barreira hematoencefálica, a fronteira protetora que controla o que passa da corrente sanguínea para o cérebro.
Em muitos tipos de células cerebrais, o envelhecimento também foi associado a mudanças generalizadas e coordenadas na organização física do genoma.
“As perturbações estruturais progressivas estavam intimamente ligadas a mudanças na regulação genética e na identidade celular, revelando potencialmente uma característica fundamental do envelhecimento no cérebro humano”, disse Bing Ren, PhD, autor correspondente do estudo, diretor científico e CEO do Centro do Genoma de Nova Iorque, e professor de genética e evolução na Universidade de Columbia.
Possível ligação com a doença de Alzheimer
Pesquisas futuras investigarão por que a microglia residente é destruída com a idade e se a recém-identificada transição de células imunológicas contribui diretamente para a doença de Alzheimer e outras condições neurológicas associadas ao envelhecimento.
“Compreender essas transições celulares pode fornecer novas oportunidades para desenvolver intervenções que preservem a função cerebral e reduzam a suscetibilidade a doenças neurodegenerativas”, disse Jiangmin Xu, PhD, professor e diretor do Centro de Mapeamento de Circuitos Neurais da UC Irvine e autor correspondente do estudo.
O NIH apoiou esta pesquisa por meio de subsídios do NIA R01AG067153 e R01AG082127 e do programa NIH Common Fund 4D Nucleome (4DN) 1U01DA052769. O trabalho faz parte de uma coleção de estudos apoiados pela 4DN e publicados na Science and Science Advances. Juntos, esses artigos fornecem uma nova visão sobre como a organização 3D do genoma molda o desenvolvimento humano, o envelhecimento e muitas doenças.
