Alterações do pH cerebral e lactato ligadas a perturbações neuropsiquiátricas

Uma investigação internacional revelou uma ligação entre problemas do metabolismo cerebral e várias perturbações neuropsiquiátricas e neurodegenerativas, incluindo autismo, doença de Alzheimer e outras.

Embora se manifestem de formas muito diferentes, estas doenças - tal como a depressão, a epilepsia, a esquizofrenia, a deficiência intelectual e a perturbação bipolar - implicam algum grau de défice cognitivo e apresentam frequentemente características genéticas ou metabólicas comuns, sugerindo uma base biológica partilhada.

A colaboração alargada do Consórcio Internacional do Projeto pH Cerebral, que reuniu 131 cientistas de 105 laboratórios em sete países, identificou alterações na acidez cerebral e nos níveis de lactato em animais como sinais importantes desta disfunção metabólica.

"Demonstrámos anteriormente que estas alterações são habitualmente observadas em cinco modelos de ratinhos de esquizofrenia, perturbação bipolar e autismo", escreve a equipa no artigo publicado.

"Contudo, a investigação sobre este fenómeno em modelos animais continua a ser limitada, deixando por esclarecer até que ponto é generalizável a outros modelos animais de doenças."

As conclusões poderão abrir caminho a novas abordagens de diagnóstico e tratamento destas perturbações complexas, que afetam uma grande parte da população mundial.

"Esta investigação poderá constituir um passo importante para identificar alvos terapêuticos comuns em diversas perturbações neuropsiquiátricas", afirma Masayuki Matsushita, fisiologista molecular e celular da Universidade das Ryukyus, no Japão.

pH cerebral e lactato nas perturbações neuropsiquiátricas

As variações do lactato podem afetar a transmissão de informação entre neurónios, ao perturbar o equilíbrio funcional das redes cerebrais excitatórias e inibitórias. O aumento dos níveis de lactato no cérebro pode reduzir o pH, algo que as evidências apontam como outra característica comum à maioria das perturbações analisadas.

Ao avaliarem amostras de cérebro inteiro de vários modelos animais - incluindo ratinhos, ratos e pintos, alguns geneticamente modificados para reproduzir diferentes doenças neuropsiquiátricas e neurodegenerativas - os investigadores detetaram mudanças consistentes no pH cerebral e nos níveis de lactato.

"Este é o primeiro e maior estudo sistemático a avaliar os níveis de pH cerebral e de lactato numa variedade de modelos animais de perturbações neuropsiquiátricas e neurodegenerativas", afirma o primeiro autor, Hideo Hagihara, cientista médico da Universidade de Saúde Fujita, no Japão.

De forma notável, cerca de 30 percent dos 2,294 animais estudados, distribuídos por 109 modelos diferentes, apresentaram alterações significativas nos níveis de pH e lactato. Isto indica que estas perturbações são frequentes em muitas condições neuropsiquiátricas.

Padrões metabólicos em depressão e autismo

Os modelos animais de depressão induzida por stress, diabetes ou colite - condições que elevam o risco de depressão - revelaram um padrão consistente: diminuição do pH cerebral e aumento dos níveis de lactato.

Este resultado sugere que diferentes fatores genéticos ou ambientais capazes de provocar estas diferenças, como a inflamação, podem influenciar o metabolismo cerebral e contribuir para o desenvolvimento de condições neuropsiquiátricas.

Nos modelos de autismo foram observadas respostas diversas: alguns mostraram aumento do pH e redução dos níveis de lactato, enquanto outros exibiram o padrão oposto. Isto sugere a possível existência de vários subgrupos de disfunções metabólicas entre pessoas com perturbações do espetro do autismo.

Lactato, memória de trabalho e mitocôndrias

Nos testes comportamentais, a equipa identificou uma forte associação entre níveis elevados de lactato e um desempenho prejudicado na memória de trabalho, o que, segundo os investigadores, demonstra que as disfunções metabólicas podem afetar diretamente as capacidades cognitivas em várias perturbações neuropsiquiátricas.

A disfunção mitocondrial está associada a diversas perturbações neuropsiquiátricas, que apresentam frequentemente défices de memória de trabalho como sintoma comum. Nas células nervosas, uma disfunção mitocondrial pode levar a um menor consumo de lactato para produzir energia; a sua acumulação poderá, por sua vez, comprometer as funções de aprendizagem e memória.

Porém, a produção de lactato também é necessária para a formação de memórias, pelo que níveis reduzidos podem igualmente contribuir para a disfunção.

De forma geral, os autores afirmam que as alterações do pH cerebral e dos níveis de lactato, mesmo quando possam contribuir para um benefício, podem servir como marcadores biológicos de perturbações neuropsiquiátricas acompanhadas de défice cognitivo.

"Os estudos futuros irão centrar-se na descoberta de estratégias de tratamento eficazes em diversos modelos animais com alterações do pH cerebral", afirma Miyakawa.

"Isto poderá contribuir significativamente para desenvolver tratamentos personalizados para subgrupos de doentes caracterizados por alterações específicas no metabolismo energético cerebral."

A investigação foi publicada na eLife.