Alterações genéticas semelhantes em dois tipos distintos de células cerebrais podem contribuir para a deterioração cognitiva associada à esquizofrenia e ao envelhecimento.
Investigadores norte-americanos analisaram a expressão genética em mais de um milhão de células cerebrais recolhidas post-mortem de 191 dadores. Nas pessoas com esquizofrenia e nos adultos mais velhos, identificaram uma expressão relativamente mais baixa de genes específicos, tanto em neurónios como em células de suporte denominadas astrócitos.
Programa Sináptico de Neurónios e Astrócitos
«A ciência concentra-se frequentemente nos genes que cada tipo de célula expressa isoladamente», explica Steve McCarroll, neurobiólogo genómico do Broad Institute do MIT e de Harvard.
«Estes tipos de células não funcionam como entidades independentes; existe uma coordenação muito estreita entre eles. A intensidade dessas relações deixou-nos sem fôlego.»
Os cientistas chamaram a estas alterações sincronizadas - relacionadas com centros de comunicação designados sinapses - Programa Sináptico de Neurónios e Astrócitos (SNAP). Agora que se sabe que o SNAP existe, poderá ser possível desenvolver formas de proteger as capacidades cognitivas e tratar o seu declínio no envelhecimento e na esquizofrenia.
«Os nossos resultados sugerem que estas relações entre a esquizofrenia e o envelhecimento resultam de alterações celulares e moleculares partilhadas», escrevem os autores.
Análise de células do córtex pré-frontal
Para examinar em detalhe a variação natural dos nossos cérebros, McCarroll e os seus colegas recorreram à sequenciação de ARN de núcleo único e treinaram um modelo de inteligência artificial para analisar a actividade dos genes em células individuais.
«Para detetar a coordenação entre astrócitos e neurónios na esquizofrenia e no envelhecimento, precisávamos de estudar amostras de tecido de um número muito elevado de indivíduos», afirma a neurocientista Sabina Berretta, do Broad Institute, coautora sénior do estudo juntamente com McCarroll.
A equipa analisou células do córtex pré-frontal de 94 pessoas com esquizofrenia e de 97 pessoas sem a condição, com idades entre os 22 e os 97 anos. Esta região cerebral participa em vários processos cognitivos complexos e em funções executivas.
Os investigadores verificaram que, quando os neurónios aumentavam a actividade dos genes ligados às sinapses, os astrócitos acompanhavam essa alteração e começavam a activar a expressão do grupo específico de genes SNAP. Esta actividade também se mantinha coordenada quando a expressão genética diminuía.
Estudos anteriores tinham concluído que os astrócitos regulam os genes responsáveis pela produção de colesterol, essencial para a construção de sinapses. Uma menor produção de colesterol foi observada em modelos de ratinho de perturbações cerebrais que envolvem declínio cognitivo e alterações estruturais no cérebro.
«A ciência sabe há muito tempo que os neurónios e as sinapses são importantes para o risco de esquizofrenia», explica Emi Ling, primeira autora e bióloga neuronal do Broad Institute.
«No entanto, ao colocarmos a questão de outra forma - perguntando que genes cada tipo de célula regula dinamicamente - descobrimos que os astrócitos também estão provavelmente envolvidos.»
SNAP, cognição e envelhecimento
Os investigadores descobriram que o SNAP também varia entre pessoas jovens saudáveis, aumentando ou diminuindo a expressão genética, mas permanece sempre coordenado entre astrócitos e neurónios. Em muitos adultos mais velhos, com ou sem esquizofrenia, o SNAP diminuiu de forma significativa.
O cérebro elimina sinapses antigas e cria novas, um processo que se pensa tornar os nossos cérebros mais adaptáveis. A investigação também associou o risco de esquizofrenia a genes que contribuem para a função sináptica.
Sabe-se ainda que o risco genético de esquizofrenia está relacionado com menor capacidade cognitiva nas pessoas mais velhas e que ter esquizofrenia aumenta a probabilidade de desenvolver demência mais tarde na vida.
Tal como acontece com muitas condições neurológicas, as causas profundas da esquizofrenia são complexas e continuam pouco claras, embora pareçam estar envolvidos vários fatores genéticos, ambientais e biológicos.
Os sintomas duradouros, como alucinações e dificuldades cognitivas, surgem frequentemente no início da idade adulta. Os medicamentos atualmente disponíveis tratam sobretudo as alucinações, pelo que são necessários tratamentos para os restantes sintomas desta perturbação debilitante.
A esperança é que a identificação de fatores ou terapias capazes de aumentar o SNAP possa atenuar os sintomas cognitivos em pessoas com esquizofrenia e ajudar a população em geral a preservar a função cognitiva numa idade mais avançada.
Os investigadores estão a estudar se a perturbação bipolar, a depressão e outras condições apresentam alterações semelhantes, além de planearem analisar o SNAP em mais regiões cerebrais.
A investigação foi publicada na revista Nature.
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