Os pesquisadores do Cedars-Sinai descobriram um processo de reparo biológico que poderia levar a novos tratamentos para doenças neurológicas, como lesões na medula espinhal, acidente vascular cerebral e esclerose múltipla. Os resultados da pesquisa foram publicados em naturezarevelou um papel inesperado para os astrócitos, as principais células de suporte do sistema nervoso central.
“As células estreladas são os principais respondentes em doenças e distúrbios do sistema nervoso central (cérebro e medula espinhal)”, disse o neurocientista Joshua Burda, Ph.D., professor assistente de ciências biomédicas e neurologia no Cedars-Sinai e autor sênior do estudo. “Descobrimos que os astrócitos localizados longe do local da lesão, na verdade, ajudam a promover a reparação da medula espinhal. Nosso estudo também identificou um mecanismo usado por esses astrócitos únicos para sinalizar ao sistema imunológico para remover detritos da lesão, uma etapa crítica no processo de cicatrização do tecido.”
A equipe chamou essas células de “células estreladas distais da lesão”, ou LRAs. Eles também identificaram vários subtipos diferentes. O estudo explica pela primeira vez como um subtipo detecta danos à distância e responde de uma forma que apoia a recuperação.
Como a medula espinhal responde à lesão
A medula espinhal é um longo feixe de tecido nervoso que vai do cérebro às costas. Sua região interna é chamada de substância cinzenta e contém corpos de células nervosas e células estreladas. 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 se propaguem adequadamente.
Quando a medula espinhal é lesionada, as fibras nervosas podem romper. Isso pode causar paralisia e perturbar sensações como toque e temperatura. As fibras danificadas se decompõem em fragmentos. Na maioria dos tecidos, a inflamação permanece localizada na área lesionada. No entanto, na medula espinhal, as fibras nervosas podem percorrer longas distâncias, de modo que os danos e a inflamação podem se estender muito além do local da lesão original.
Lesão de células estreladas remotas e depuração imunológica
Em experiências em ratos com lesões na medula espinal, os investigadores descobriram que o LRA desempenha um papel fundamental na promoção da reparação. Eles também encontraram fortes indícios de que o mesmo processo ocorre no tecido da medula espinhal de pacientes humanos.
Os subtipos de LRA produzem uma proteína chamada CCN1. Esta molécula envia sinais para células do sistema imunológico chamadas microglia.
“Uma das funções da microglia é atuar como o principal coletor de lixo do sistema nervoso central”, disse Burda. “Após danos nos tecidos, eles comem fragmentos de fibras nervosas, que são muito ricos em gordura e causam má digestão. Nossos experimentos mostram que o astrócito CCN1 sinaliza à microglia para alterar seu metabolismo para que possam digerir melhor todas as gorduras.”
Este método aprimorado de remoção de detritos pode ajudar a explicar por que alguns pacientes apresentam recuperação parcialmente espontânea após lesão medular, disse Burda. Quando os pesquisadores eliminaram o CCN1 derivado de células estreladas, a capacidade de cura foi significativamente reduzida.
“Se removermos o CCN1 dos astrócitos, a micróglia come, mas não digere. Eles convocam mais micróglia, que também comem, mas não digerem”, disse Burda. “Forma-se um grande número de micróglias cheias de detritos, exacerbando a inflamação para cima e para baixo na medula espinhal. Quando isso acontece, o tecido também não consegue reparar.”
Impacto na 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 ao CCN1. Bourda observou que estes princípios básicos de reparação podem ser amplamente aplicáveis a lesões que afectam o cérebro ou a medula espinal.
“O papel das células estreladas na cura do sistema nervoso central tem sido pouco estudado”, disse David Underhill, Ph.D., presidente do Departamento de Ciências Biomédicas. “Este trabalho sugere fortemente que os astrócitos distantes das lesões oferecem um caminho viável para limitar a inflamação crônica, melhorar a regeneração funcionalmente significativa e promover a recuperação neurológica após lesões cerebrais e da medula espinhal e em doenças”.
Burda está atualmente trabalhando no desenvolvimento de estratégias para explorar a via CCN1 para melhorar a cicatrização da medula espinhal. Sua equipe também está estudando como a célula estrelada CCN1 afeta doenças neurodegenerativas inflamatórias e o envelhecimento.
Outros autores 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, Katherine Leitholf, Inga Yenokian, Sophia E. Shaka, Jasmineia E. Shaka, Jasmines Plummer, Sophia E. Shaka.
Outros autores incluem Connor H. Beveridge, Palak Manchandra, Caitlin E. Randolph, Gordon P. Meares, Ranjan Dutta, Riki Kawaguchi e Gaurav Chopra.
Financiamento: Este trabalho foi apoiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) 5R01NS128094, R00NS105915, K99NS105915 (JEB), F31NS129372 (KS), K99AG084864 (SM) R31NS129372 (KS), K99AG084864 (SM) R35 NS093035 (2313035) R01MH128866, U18TR004146, P30 CA023168 e ASPIRE Challenge and Reduction Practice Award (concedido ao GC); Fundação de Pesquisa dos Veteranos Paralisados da América (JEB); Asas para a Vida (JEB); Centro Cedars-Sinai de Neurociências e Medicina Instituto de Pós-Doutorado (SM); Instituto Americano de Neurologia (JEB); Prêmio W81XWH2010665 do Programa de Pesquisa da Doença de Alzheimer Revisado por Pares (concedido a GC); Bolsa de Pós-Doutorado Arnold O. Beckman (CER); financiado pela bolsa P30 do NIH. O Purdue University Cancer Research Center, financiado pelo CA023168, também é reconhecido.
