Pesquisadores da Universidade de Tulane, trabalhando com equipes de outras oito instituições, descobriram uma forma até então desconhecida pela qual as células nervosas enviam mensagens. A descoberta poderá mudar a compreensão dos cientistas sobre a dor e orientar o desenvolvimento de tratamentos mais seguros e eficazes.
O trabalho foi liderado por Matthew Dalva, diretor do Tulane Brain Institute e professor de biologia celular e molecular na Faculdade de Ciências e Engenharia, e Ted Price, da Universidade do Texas em Dallas. A pesquisa deles mostra que os neurônios podem liberar uma enzima fora da célula que ativa os sinais de dor após uma lesão. Os resultados da pesquisa são relatados em ciênciatambém fornece novas pistas sobre como as células cerebrais fortalecem as suas conexões durante a aprendizagem e a memória.
Enzimas externas associadas à ativação da dor
“Esta descoberta muda a nossa compreensão fundamental de como os neurônios se comunicam”, disse Darva. “Descobrimos que uma enzima liberada pelos neurônios pode modificar proteínas na parte externa de outras células para ativar sinais de dor – sem afetar o movimento ou a sensação normal”.
Os pesquisadores identificaram a enzima como quinase solitária de vertebrados (VLK). Eles descobriram que os neurônios usam VLK para se comunicar no espaço ao redor da célula, o que altera proteínas próximas que afetam a forma como os sinais viajam entre as células nervosas.
O papel das VLKs na sinalização celular e no desenvolvimento de medicamentos
“Esta é uma das primeiras demonstrações de que a fosforilação pode controlar a forma como as células interagem no espaço extracelular”, disse Darva. “Isso abre uma maneira totalmente nova de pensar sobre como influenciar o comportamento celular e pode ser uma maneira mais simples de desenvolver medicamentos que atuem de fora, em vez de terem que penetrar na célula”.
A equipe descobriu que os neurônios ativos liberam VLK, o que aumenta a atividade dos receptores associados à dor, ao aprendizado e à memória. Quando os investigadores removeram VLK dos neurónios sensíveis à dor em ratos, os animais não sentiram dor pós-operatória normal, mas as suas capacidades motoras e sensoriais permaneceram intactas. Quando os níveis de VLK aumentam, a resposta à dor aumenta.
Efeitos na dor, aprendizagem e neuroplasticidade
“Este estudo chega ao cerne de como funciona a plasticidade sináptica – como as conexões entre os neurônios evoluem”, disse Price, diretor do Centro de Pesquisa Avançada em Dor e professor de neurociência na Escola de Ciências Comportamentais e do Cérebro da Universidade do Texas em Dallas e co-autor correspondente do estudo. “Isso tem implicações muito amplas para a neurociência, particularmente na compreensão da dor e no aprendizado de como compartilhar mecanismos moleculares semelhantes”.
Dalva observou que os resultados apontam para uma estratégia mais segura para alterar as vias da dor, concentrando-se em enzimas como a VLK, em vez de bloquear os receptores NMDA. Os receptores NMDA ajudam a regular a comunicação entre os neurônios, mas podem causar efeitos colaterais graves quando interferidos.
Caminhos poderiam simplificar o design futuro de medicamentos
As descobertas também fornecem o primeiro exemplo de como as interações entre as proteínas da superfície celular podem ser afetadas sem entrar nas próprias células. Darva disse que isso poderia facilitar o desenvolvimento de medicamentos e reduzir os efeitos indesejados porque a terapêutica pode agir fora das células.
Os próximos passos incluem determinar se este mecanismo afeta apenas um pequeno subconjunto de proteínas ou representa um processo biológico mais amplo que passou despercebido. Se for generalizado, poderá remodelar as estratégias de tratamento para doenças neurológicas e outras doenças.
Muito esforço colaborativo
O estudo foi conduzido em colaboração com colegas do Centro de Ciências da Saúde da Universidade do Texas em San Antonio, do MD Anderson Cancer Center da Universidade do Texas, da Universidade de Houston, da Universidade de Princeton, da Universidade de Wisconsin-Madison, da Escola Grossman de Medicina da Universidade de Nova York e da Universidade Thomas Jefferson.
“Nossa descoberta só foi possível através desta colaboração”, disse Darva. “Ao combinar a experiência de Tulane em biologia sináptica com os pontos fortes dos nossos parceiros, fomos capazes de descobrir um mecanismo que tem implicações não só para a dor, mas também para a aprendizagem e a memória entre as espécies”.
Este projeto foi financiado pelo Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame, pelo Instituto Nacional de Abuso de Drogas e pelo Centro Nacional de Recursos de Pesquisa, todos parte dos Institutos Nacionais de Saúde. Os co-primeiros autores incluem Sravya Kolluru, Ph.D., Praveen Chander, Ph.D., e Kristina Washburn, Ph.D., todos membros do Laboratório Dalva da Universidade de Tulane.
