Os pesquisadores do Cedars-Sinai descobriram 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 em Naturezarevelam um papel inesperado para os astrócitos, uma importante célula de suporte no sistema nervoso central.
“Os astrócitos são respostas críticas a doenças e distúrbios do sistema nervoso central – o cérebro e a medula espinhal”, disse o neurocientista Joshua Burda, Ph.D., professor associado de ciências biomédicas e neurociências no Cedars-Sinai e autor sênior do estudo. “Descobrimos que os astrócitos localizados longe do local da lesão, na verdade, promovem a reparação da medula espinhal. Nosso estudo também revelou um mecanismo usado por esses astrócitos únicos para sinalizar ao sistema imunológico para limpar os detritos produzidos 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 diferentes. Pela primeira vez, o estudo explica como um único subtipo pode detectar danos à distância e responder de forma a promover a reparação.
Como a medula espinhal responde à lesão
A medula espinhal é um longo feixe de tecido nervoso que se estende do cérebro até as costas. Sua região interna, chamada substância cinzenta, contém corpos de células nervosas junto com astrócitos. Ao seu redor está a substância branca, composta de 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 se propagar adequadamente.
Quando a medula espinhal é danificada, ocorre uma ruptura das fibras nervosas. Pode causar paralisia e perturbar sensações como toque e temperatura. As fibras danificadas se transformam em detritos. Na maioria dos tecidos, a inflamação permanece limitada à área danificada. No entanto, as fibras nervosas podem percorrer longas distâncias na medula espinhal, de modo que os danos e a inflamação podem se espalhar muito além do local original da lesão.
Lesões remotas de astrócitos e depuração imunológica
Em experiências envolvendo ratos com lesões na medula espinal, os investigadores descobriram que os LRAs desempenham um papel fundamental na promoção da recuperação. Eles também encontraram fortes indícios de que o mesmo processo ocorre no tecido da medula espinhal dos pacientes.
Um subtipo de LRA produz uma proteína chamada CCN1. Esta molécula envia sinais para células do sistema imunológico conhecidas como microglia.
“Uma das funções da microglia é servir como principal coletor de lixo no sistema nervoso central”, disse Burda. “Após danos nos tecidos, eles comem pedaços de fibras nervosas, que são muito gordurosas e podem causar indigestão. Nossos experimentos mostraram que o astrócito CCN1 sinaliza à microglia para alterar seu metabolismo para que possam digerir melhor toda essa gordura.”
De acordo com Burda, esta melhoria na remoção de detritos pode ajudar a explicar por que alguns pacientes apresentam recuperação espontânea parcial 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 induzem mais micróglia que também comem, mas não digerem”, disse Burda. “Grandes aglomerados de microglia cheios de detritos se formam, aumentando a inflamação para cima e para baixo na medula espinhal. E quando isso acontece, o tecido também não se regenera.”
Implicações para esclerose múltipla e lesão cerebral traumática
Quando os cientistas examinaram amostras da medula espinhal de pessoas com esclerose múltipla, observaram o mesmo processo de reparação associado ao CCN1. Burda observou que estes princípios básicos de recuperação podem ser amplamente aplicados a lesões cerebrais ou medulares.
“O papel dos astrócitos na cura do sistema nervoso central é extremamente pouco estudado”, disse David Underhill, Ph.D., presidente do Departamento de Ciências Biomédicas. “Este trabalho sugere fortemente que os astrócitos distantes oferecem um caminho viável para limitar a inflamação crônica, melhorar a regeneração funcionalmente significativa e promover a recuperação neurológica após lesões e doenças no cérebro e na medula espinhal”.
Burda está agora trabalhando no desenvolvimento de estratégias que utilizem a via CCN1 para melhorar a cicatrização da medula espinhal. Sua equipe também está estudando como o astrócito CCN1 pode influenciar doenças neurodegenerativas inflamatórias e o envelhecimento.
Outros colaboradores do Cedars-Sinai incluem Sarah McCallum, Keshav B. Suresh, Timothy S. Islam, Manish K. Tripathi, Anne V. Saustad, Aksana Shelest, Aditya Patil, David Lee, Brandon Kwon, Kathryn Leitholf, Inga Yenakian, Sophia E. Shaka, Jasmine Plummer, Vinicius F. Kalsavara e Simon R. W. Nott.
Outros autores incluem Conor H. Beveridge, Palak Manchandra, Caitlin E. Randolph, Gordon P. Mears, Ranjan Dutta, 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 (SM) R35 NS097303 e R01 NS123532 (RD), R01MH128866, U18TR004146, P30 CA023168 e o prêmio ASPIRE Challenge and Reduction-to-Practice (para GC); Fundação Americana de Pesquisa para Veteranos Paralisados (para JEB); Asas para a Vida (para JEB); Bolsa de Pós-Doutorado do Cedars-Sinai Center for Neuroscience and Medicine (para SM); Bolsa de estudos da Academia Americana de Neurologia em Neurociências (para SM); Bolsa de Doutorado do Instituto de Medicina Regenerativa da Califórnia (para SM); Prêmio USAMRAA do Departamento de Defesa dos EUA W81XWH2010665 por meio do Programa de Pesquisa da Doença de Alzheimer Revisado por Pares (para GC); Bolsa de Pós-Graduação Arnold O. Beckman (para CER); O Purdue University Cancer Research Center, financiado pela concessão P30 CA023168 do NIH, também é reconhecido.
