Matéria originalmente publicada pela Agência FAPESP

Resumo: Trabalho feito na Unicamp envolveu 44 pessoas com comprometimento cognitivo leve. Após seis meses, os voluntários que praticaram treinamento de força apresentaram melhoras na memória e na anatomia cerebral, enquanto as demais tiveram declínio nos parâmetros avaliados.

Maria Fernanda Ziegler | Agência FAPESP – Os benefícios da musculação são amplos: promove o ganho de força e massa muscular, diminui a gordura corporal, contribui para o bem-estar e a saúde mental. E agora um estudo feito na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) comprovou outro efeito importante: protege o cérebro de idosos contra demências. Os resultados foram divulgados na revista GeroScience.

A pesquisa envolveu 44 pessoas com comprometimento cognitivo leve – condição clínica intermediária entre o envelhecimento normal e a doença de Alzheimer, na qual há uma perda cognitiva em extensão maior do que a esperada para a idade, indicando maior risco de demência. Os resultados revelam que o treino de força não só foi capaz de melhorar o desempenho da memória como também de alterar a anatomia cerebral.

Após seis meses praticando musculação duas vezes por semana, os participantes apresentaram proteção contra atrofia no hipocampo e pré-cúneo – áreas cerebrais associadas à doença de Alzheimer –, além de melhoras nos parâmetros que refletem a saúde dos neurônios (integridade da substância branca).

Veja também

Novo paper publicado: treinamento resistido como aliado à proteção do cérebro de idosos

“Que haveria melhora da parte física a gente já sabia. A melhora cognitiva também já era imaginada, mas queríamos ver o efeito da musculação dentro do cérebro de idosos com comprometimento cognitivo leve. O estudo mostrou que, felizmente, a musculação é uma forte aliada contra demências, mesmo para pessoas que já apresentam risco elevado de desenvolvê-las”, afirma Isadora Ribeiro, bolsista de doutorado da FAPESP na Faculdade de Ciências Médicas (FCM) da Unicamp e primeira autora do artigo.

O trabalho foi conduzido no âmbito do Instituto de Pesquisa sobre Neurociências e Neurotecnologia (BRAINN) – um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP – e é o primeiro a demonstrar o que acontece com a integridade da substância branca de indivíduos com comprometimento cognitivo leve após a prática de musculação.

“Além de testes neuropsicológicos, realizamos exames de ressonância magnética no início e no final do estudo. São resultados muito importantes por indicarem a necessidade de, no nível da atenção básica de saúde, incluir mais educadores físicos no sistema público, já que o aumento da força muscular está associado à diminuição do risco de demência. É um tratamento menos complexo e mais barato capaz de proteger as pessoas de doenças graves”, comenta Marcio Balthazar, pesquisador do BRAINN e orientador do estudo.

“Por exemplo, as novas drogas antiamiloide aprovadas nos Estados Unidos, indicadas para o tratamento de demências e para pessoas com comprometimento cognitivo leve, custam cerca de US$ 30 mil por ano [cerca de R$ 173 mil]. É um custo muito alto. Essas medidas não farmacológicas, como mostramos ser o caso da musculação, são eficazes, atuando não só na prevenção de demência como na melhora de quadros de comprometimento cognitivo leve”, completa o pesquisador.

Protocolo

Os participantes da pesquisa foram divididos em dois grupos: metade cumpriu um programa de treinamento resistido com sessões de musculação duas vezes por semana, intensidade de moderada a alta e com progressão da carga. Os demais não realizaram o exercício durante o período do estudo e integraram o chamado grupo-controle.

Metade dos participantes praticou musculação duas vezes por semana, com intensidade de moderada a alta e progressão da carga (fotos: Isadora Ribeiro)

Nas análises feitas ao final da intervenção, os voluntários que praticaram musculação tiveram melhor desempenho na memória episódica verbal, melhora na integridade dos neurônios e áreas relacionadas à doença de Alzheimer protegidas contra atrofia, ao passo que o grupo-controle apresentou piora nos parâmetros cerebrais.

“Uma característica das pessoas com comprometimento cognitivo leve é que elas têm uma diminuição do volume em algumas regiões cerebrais relacionadas ao desenvolvimento do Alzheimer. Porém, o grupo submetido ao treinamento de força teve o lado direito do hipocampo e do pré-cúneo protegido contra atrofia. Trata-se de um resultado que justifica a importância da prática regular de musculação, sobretudo para pessoas idosas”, ressalta Ribeiro.

A pesquisadora acredita na possibilidade de que um período mais longo de treinamento promova resultados ainda mais positivos que os relatados no estudo. “Todos os indivíduos do grupo que praticou musculação apresentaram melhoras de memória e na anatomia cerebral. No entanto, cinco deles chegaram ao final do estudo sem o diagnóstico clínico de comprometimento cognitivo leve, tamanha foi a melhora. Isso nos leva a imaginar que treinamentos mais prolongados, de três anos, por exemplo, possam reverter esse diagnóstico ou atrasar qualquer tipo de progressão da demência. Sem dúvida é algo que traz esperanças e que precisa ser investigado futuramente”, defende Ribeiro.

De acordo com os pesquisadores, a musculação pode proteger o cérebro contra demências a partir de duas frentes: estimulando a produção do fator de crescimento neural (proteína importante para o crescimento, manutenção e sobrevivência de neurônios) e promovendo a desinflamação global do organismo.

“Sabe-se que qualquer exercício físico, seja musculação ou atividade aeróbia, aumenta os níveis de uma substância química envolvida no crescimento das células cerebrais. Além disso, também pode mobilizar células T anti-inflamatórias. Isso é central. Afinal, quanto mais proteína pró-inflamatória é liberada no organismo, maior a chance de desenvolver demência, de acelerar o processo neurodegenerativo e de formar proteínas disfuncionais que acabam matando os neurônios”, explica Balthazar.

Para avaliar essas questões foram medidos nos voluntários, entre outros fatores, os níveis de irisina e de BDNF (fator neurotrófico derivado do cérebro) – substâncias cuja síntese é estimulada pela contração muscular e que estão relacionadas à proteção neural e à plasticidade sináptica. Os resultados ainda estão sob análise.

“Trata-se de uma continuação deste estudo, na qual vamos buscar entender melhor como esses fatores estão relacionados às alterações de anatomia cerebral. Acreditamos que seja um conjunto de fatores anti-inflamatórios e neuroprotetores que levam a essas mudanças”, adianta Ribeiro.

O artigo Resistance training protects the hippocampus and precuneus against atrophy and benefits white matter integrity in older adults with mild cognitive impairment pode ser lido em: https://link.springer.com/article/10.1007/s11357-024-01483-8.

Luciana Constantino | Agência FAPESP – Estudo internacional com a participação de cientistas brasileiros mostra que a atrofia do cerebelo em pacientes com epilepsia está ligada à doença, ou seja, é uma característica que pode abrir novos caminhos para estudos. Até então, acreditava-se que a redução do volume dessa região responsável pelo equilíbrio e coordenação motora estivesse diretamente relacionada ao uso de um tipo de medicamento anticonvulsivo (a fenitoína).

O trabalho analisou dados de 1.602 pacientes de 22 países, dos quais 209 são brasileiros, e de outros 1.022 controles (382 do Brasil). Está sendo considerado a maior análise quantitativa das estruturas (morfometria) do cerebelo na epilepsia – incluindo tamanho, forma e volume.

Concluiu-se que todos os tipos da doença – focal e generalizada – apresentaram reduções “significativas” de volume cerebelar, principalmente no lobo posterior, em relação aos indivíduos-controle. O volume menor nas regiões do lobo posterior também foi associado à maior duração da epilepsia. Para os pesquisadores, os resultados levantam questões importantes sobre a potencial vulnerabilidade de diferentes sub-regiões cerebelares nas causas, consequências e expressão clínica de características específicas da doença.

Realizado pelo Consórcio Enigma, o estudo teve a participação do Instituto Brasileiro de Neurociência e Neurotecnologia (BRAINN), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Foi publicado na revista científica Epilepsia, considerada a mais importante da área.

O consórcio é uma rede internacional que reúne cientistas em genômica de imagem, neurologia e psiquiatria para compreender a estrutura e função do cérebro, com base em ressonância magnética, dados genéticos e outras informações de pacientes. Além das epilepsias, desenvolve investigações sobre várias doenças neuropsiquiátricas, entre elas Parkinson, Alzheimer, autismo, esquizofrenia e outras.

“Ainda há muitas coisas que não sabemos sobre as epilepsias. Assim como não tínhamos clareza do quanto a atrofia do cerebelo estava ligada à doença. Com esse trabalho, avançamos no entendimento de que a epilepsia tem impacto não só no cérebro como em outras regiões. É uma doença de redes. Agora precisamos começar a pensar no cerebelo como parte do entendimento do distúrbio”, explica à Agência FAPESP a professora da Faculdade de Ciências Médicas da Unicamp Clarissa Lin Yasuda, integrante do BRAINN.

Yasuda é coautora do artigo juntamente com o neurologista Fernando Cendes, pesquisador responsável pelo BRAINN, e com Ítalo Karmann Aventurato, que atualmente faz doutorado sanduíche no King’s College London (Reino Unido) com o apoio da FAPESP.

“A associação entre a redução de volume da região posterior do cerebelo e a duração da doença demonstra uma neurodegeneração mais abrangente e potencialmente progressiva em todas as formas de epilepsias. Esses achados defendem uma incorporação do dano sub-regional cerebelar na neurobiologia das epilepsias e têm implicações no contexto do tratamento e manejo clínico desses pacientes”, afirma Cendes.

Em abril, a Liga Internacional contra Epilepsia (Ilae, na sigla em inglês) anunciou que Cendes foi selecionado para ser o novo editor-in-chief da revista Epilepsia. É a primeira vez que um pesquisador fora dos Estados Unidos e da Europa é escolhido para esse cargo na publicação científica, que ele assume a partir de setembro.

A doença

Resultado de uma combinação de fatores genéticos e ambientais, e sem cura, a epilepsia é uma condição neurológica em que, durante segundos ou minutos, uma parte do cérebro emite sinais incorretos, causando crises que podem se manifestar em convulsão – um tipo de crise epiléptica generalizada – ou outros tipos de crises, focais ou generalizadas.

Os pacientes com casos mais graves chegam a passar por 40 ou 50 crises por dia, com perda de sentido e queda. As crises não controladas, além de ter impacto na rotina do paciente, são um grave risco de morte súbita e prematura.

Estima-se que haja cerca de 2 milhões de brasileiros com epilepsia, sendo que pelo menos 25% não estão com a doença controlada, de acordo com o Ministério da Saúde. No mundo, a Organização Mundial da Saúde (OMS) calcula que 70 milhões de pessoas são afetadas pelo distúrbio, sendo um terço resistente aos tratamentos disponíveis no mercado, que são feitos com uma combinação de medicamentos nem sempre eficaz.

A maior parte das medicações disponíveis diminui a atividade dos neurônios de forma generalizada, controlando as crises, mas provoca efeitos colaterais. Em alguns casos de epilepsias focais, uma alternativa é a cirurgia para retirar a parte do cérebro que gera as crises.

No ano passado, um estudo publicado na revista Nature Genetics evelou uma espécie de “arquitetura genética” da doença, mostrando alterações específicas no DNA que sinalizam maior risco para o distúrbio cerebral e avançando na possibilidade de novos tratamentos. O trabalho também teve a participação de pesquisadores do BRAINN (leia mais em: agencia.fapesp.br/44960).

“A população sul-americana, especialmente a brasileira com sua grande miscigenação, sempre foi sub-representada em estudos internacionais desse tipo. Ter a nossa participação, com a grande quantidade, riqueza e robustez de dados que oferecemos, é extremamente importante para a ciência do Brasil. Poucos centros do mundo têm a quantidade e qualidade das informações que conseguimos aqui”, ressalta Yasuda.

Metodologia

Os cientistas trabalharam com imagens de ressonância magnética dos pacientes e análises estatísticas do volume do cerebelo. Modelos de regressão linear foram usados para testar associações entre o volume do cerebelo e a duração da epilepsia.

Também foram aplicados indicadores para investigar a associação entre o tratamento com fenitoína e o tamanho do órgão. O estudo demonstrou que, embora a fenitoína esteja associada à atrofia cerebelar, ela não explica a redução do tamanho que ocorre em todas as regiões do cerebelo nesses pacientes. Portanto, parte do processo de atrofia cerebelar independe das medicações e está relacionada à doença.

O grupo brasileiro ainda recebeu apoio da FAPESP por meio de outros três projetos (20/04032-8; 19/11457-8; e 21/09230-5).

O artigo Patterns of subregional cerebellar atrophy across epilepsy syndromes: An ENIGMA-Epilepsy study pode ser lido em https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/epi.17881#.

Luciana Constantino | Agência FAPESP – Considerado o maior estudo genético sobre epilepsias do mundo, um trabalho publicado na revista Nature Genetics revela alterações específicas no DNA que sinalizam maior risco para o distúrbio cerebral. A identificação dessas alterações permitirá melhorar o diagnóstico e avançar na possibilidade de novos tratamentos para a doença.

Os pesquisadores identificaram 26 áreas (loci) distintas do genoma que estão ligadas à epilepsia, com 29 genes que provavelmente desempenham um importante papel no distúrbio. Desse total de genes, 17 foram associados à epilepsia pela primeira vez; dez estão ligados ao desenvolvimento da doença quando eles sofrem mutação ou alteração (chamados genes de epilepsia monogênica) e os outros sete são conhecidos por já terem medicamentos aprovados que atuam com foco no tratamento de transtornos do espectro do autismo.

A análise dos subtipos revelou “arquiteturas genéticas” significativamente diferentes entre, principalmente, dois subtipos de epilepsias – as focais e as generalizadas, sendo que variações comuns no DNA podem explicar entre 39,6% e 90% do risco genético para este último tipo.

Coordenada por um consórcio da Liga Internacional Contra a Epilepsia (ILAE,  na sigla em inglês), que envolveu mais de 350 cientistas, a pesquisa comparou dados de 29.944 pessoas com a doença aos de outros 52.538 indivíduos-controle. Incluiu casos de epilepsia de ascendência europeia (92%), africana (3%) e asiática (5%).

O Brasil foi o único representante da América Latina por meio do Instituto Brasileiro de Neurociência e Neurotecnologia (BRAINN), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

“Nós do BRAINN estivemos envolvidos em todas as etapas do trabalho, desde a caracterização detalhada dos pacientes do ponto de vista clínico, de imagem, da neurofisiologia – que temos ótimas condições de fazer – até o planejamento das análises, sugestões de como poderiam ser realizadas e depois a verificação dos resultados. Nossa participação foi ativa também na escrita do artigo, submetido à revista há mais de um ano. Muitos estudos internacionais excluem pacientes do Brasil porque temos uma diversidade genômica muito grande. Mas, neste trabalho, foi feita uma metanálise que permite combinar populações com diferentes estruturas genômicas. Para o futuro, queremos ampliar ainda mais essa diversidade”, conta à Agência FAPESP Iscia Teresinha Lopes-Cendes, professora da Faculdade de Ciências Médicas da Unicamp e coautora do artigo pelo BRAINN.

Estima-se que haja cerca de 2 milhões de brasileiros com epilepsia, sendo que pelo menos 25% não estão com a doença controlada, segundo o Ministério da Saúde. No mundo, a Organização Mundial da Saúde (OMS) calcula que 50 milhões de pessoas são afetadas pelo distúrbio, sendo um terço resistente aos tratamentos disponíveis no mercado.

Doença neurológica altamente hereditária e sem cura, a epilepsia provoca crises convulsivas, chegando, nos casos mais graves, a 40 ou 50 convulsões por dia, com perda de sentido e queda. As crises não controladas, além de ter impacto na rotina do paciente, são um grave risco de morte súbita e prematura.

O tratamento é feito com uma combinação de medicamentos, que nem sempre é eficaz. A maior parte das medicações diminui a atividade dos neurônios de forma generalizada, controlando as crises, mas provoca efeitos colaterais. Uma alternativa é a cirurgia, em que é retirada a parte do cérebro afetada pela malformação.

Agora, os pesquisadores estão propondo algumas medicações que normalmente são usadas para outras situações, mas agem sobre os genes de risco para epilepsia apontados no estudo.

Conhecimento ao longo do tempo

Reconhecendo a complexidade de fatores genéticos e ambientais relacionados à epilepsia, o consórcio foi formado em 2010 para investigar grandes conjuntos de dados em colaboração com escala internacional.

“Este é um marco importante para o Consórcio ILAE sobre Epilepsias Complexas, demonstrando o que pode ser alcançado quando os cientistas colaboram abertamente e partilham dados de todo o mundo”, disse a presidente da liga, a professora Helen Cross, em comunicado à imprensa.

Para chegar aos resultados que sugerem arquiteturas genéticas diferentes entre as formas focais e generalizadas de epilepsia, foram combinados dados genéticos a bancos com informações fenotípicas, aumentando a amostra para mais de 51.600 pacientes e 1 milhão de “controles”. Essa descoberta do quadro genético diferente para os diversos tipos de epilepsias fornece pistas para entender as várias síndromes.

No trabalho, os cientistas apontam que as proteínas que transportam impulsos elétricos por meio das lacunas entre os neurônios do cérebro constituem parte do risco de formas generalizadas de epilepsia. Nesse sentido, enfatizam a importância de caracterizar ou classificar com precisão as síndromes epilépticas específicas (fenotipagem sindrômica) para melhor compreender a base genética da doença.

Defensora de estudos com os chamados “dados puros”, Lopes-Cendes diz que está trabalhando agora especificamente com epilepsia do lobo temporal mesial (ELTM) com atrofia hipocampal. “Temos gerado dados continuamente para uma pesquisa específica sobre o tema. Defendo que, em determinados estudos, misturar informações de tipos diferentes de epilepsia pode ‘diluir’ o dado, não destacando resultados que poderiam aparecer se o grupo de pacientes estudado fosse mais homogêneo. Acho que é preciso um equilíbrio”, completa.

No início do ano, a pesquisadora e seu grupo publicaram outro artigo aprofundando o entendimento sobre ELTM, considerada a mais comum e refratária ao tratamento farmacológico, ao avaliar, pela primeira vez, o perfil do RNA mensageiro (mRNA, molécula que contém a informação para a produção de proteínas) de tecido cirúrgico obtido de pacientes (leia mais em: agencia.fapesp.br/40847).

Por seu trabalho com genética, Lopes-Cendes foi convidada recentemente pela OMS para fazer parte do novo Grupo Consultivo Técnico sobre Genômica (TAG-G), responsável por contribuir com o processo de aceleração do acesso ao conhecimento e às tecnologias genômicas, especialmente em países de baixo e médio rendimento. No total fazem parte do grupo 15 cientistas de diversos países.

O artigo GWAS meta-analysis of over 29,000 people with epilepsy identifies 26 risk loci and subtype-specific genetic architecture pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41588-023-01485-w.

Luciana Constantino | Agência FAPESP – Cientistas da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) deram um importante passo para aprofundar o entendimento de um dos tipos de epilepsia, a do lobo temporal mesial (ELTM), considerada a mais comum e refratária ao tratamento farmacológico. Em estudo recentemente publicado, o grupo mostrou que, apesar das semelhanças fenotípicas (características observáveis da doença), há diferenças no processo de decodificação da informação genética (perfil de expressão gênica) entre os pacientes com a variante familiar e a esporádica.

O trabalho avaliou, pela primeira vez, o perfil do RNA mensageiro (mRNA, molécula que contém a informação para a produção de proteínas) de tecido cirúrgico obtido de pacientes com a ELTM familiar e comparou com a ELTM esporádica. A partir da descoberta, o grupo vem procurando compostos e substâncias que poderão ser candidatos a novas alternativas de tratamento. Outro passo já em andamento é a busca por eventuais mutações genéticas que podem levar à doença.

Desenvolvida por integrantes do Instituto Brasileiro de Neurociência e Neurotecnologia (BRAINN), a pesquisa é destaque em edição especial da revista científica Society for Experimental Biology and Medicine (SEBM). A edição temática é dedicada às contribuições de mulheres líderes em ciências biomédicas de vários países, incluindo o Brasil, com o objetivo de reconhecer o papel fundamental delas em esferas da academia e para que possam inspirar a próxima geração de cientistas.

“Essa edição especial é uma homenagem às mulheres cientistas consideradas líderes, que incluem e incentivam suas orientandas em mentorias e entre os autores dos trabalhos. Acho extremamente gratificante poder formar alunos e vê-los se colocando, mas fico particularmente feliz de formar mulheres pesquisadoras, que também já estão ocupando posições de liderança”, diz à Agência FAPESP a neurocientista e autora correspondente do artigo Iscia Lopes-Cendes. Ela é professora da Faculdade de Ciências Médicas da Unicamp e integrante do BRAINN, um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP.

Dados da Organização das Nações Unidas (ONU) mostram que no mundo, apesar de as mulheres representarem um terço dos pesquisadores, são menos de 12% dos membros de academias de ciências nacionais. Pelas estimativas da ONU, as pesquisadoras tendem a ter carreiras mais curtas e menos remuneradas, tendo o trabalho sub-representado em publicações de alto nível. No caso das engenharias, por exemplo, elas são 28% dos formandos.

“Ainda enfrentamos muitas dificuldades e obstáculos. As mulheres conseguem chegar longe, em posições de destaque que almejam, mas sua performance e dedicação têm de estar acima daquilo que um homem precisaria para a mesma posição. Nós ainda sofremos essa invisibilidade, fazendo até mesmo sacrifícios individuais para sermos reconhecidas”, completa Lopes-Cendes.

As três primeiras autoras do artigo, que em algum momento foram orientandas de Lopes-Cendes, vêm ocupando cargos de liderança. É o caso da professora Claudia Maurer-Morelli, que é coordenadora da Comissão Geral de Pós-Graduação da Faculdade de Ciências Médicas da Unicamp e do Programa de Pós-Graduação em Ciências Médicas; da pesquisadora e professora Jaíra Ferreira de Vasconcellos, líder de grupo de pesquisa na Universidade James Madison, na Virgínia (Estados Unidos); e da pesquisadora Estela Maria Bruxel, pós-doutoranda na Unicamp, que está em período no exterior.

As descobertas

Os resultados da pesquisa apontam que, apesar das semelhanças fenotípicas, as duas formas de epilepsia do lobo temporal mesial apresentam assinaturas moleculares distintas, sugerindo diferentes mecanismos moleculares.

No tecido de pacientes com ELTM familiar, os cientistas encontraram uma super-representação das vias biológicas relacionadas à resposta proteica, processamento de mRNA, plasticidade (capacidade do cérebro de se adaptar às mudanças no ambiente) e função sináptica.

Já em ELTM esporádica, o perfil de expressão gênica do hipocampo – importante área do cérebro ligada ao aprendizado e à memória – sugere que a resposta inflamatória é altamente ativada. Nesse caso, foram registradas síntese e regulação de prostaglandinas (compostos lipídicos com efeitos semelhantes aos dos hormônios) e vias de fagocitose de patógenos microgliais (um tipo de célula do sistema nervoso central que desempenha várias funções).

Em ambos os grupos, foram encontrados enriquecimento de conjuntos de genes envolvidos em citocinas (moléculas que fazem a “comunicação” entre as células do sistema imune) e mediadores inflamatórios, além de vias de receptores de quimiocinas (um tipo de citocina que controla a movimentação das células de defesa).

“Utilizamos assinatura da expressão gênica em larga escala para caracterizar o mecanismo da doença. Com essas técnicas de alto desempenho é possível obter um mapa das vias moleculares presentes, sejam elas ativadas ou inibidas. Identificamos que as vias mais ativadas são diferentes. Já tínhamos a hipótese de que na ELTM esporádica a via mais ativada era da inflamação e constatamos agora. A diferença do nosso estudo foi trabalhar com tecido de pacientes com a forma familiar submetidos à cirurgia”, explica Lopes-Cendes.

As epilepsias formam um conjunto de síndromes neurológicas crônicas caracterizadas por crises epilépticas espontâneas causadas por descargas neuronais anormais. Das síndromes epilépticas em adultos, a epilepsia do lobo temporal mesial afeta entre 30% e 40% desses pacientes, que não apresentam resposta satisfatória aos medicamentos existentes e muitas vezes precisam ser submetidos à cirurgia.

Na maioria dos pacientes com ELTM é encontrada uma lesão característica que envolve o hipocampo, a chamada esclerose mesial temporal (EMT), caracterizada por extensa morte neuronal levando à atrofia hipocampal.

Nos anos 2000, o grupo de Lopes-Cendes, incluindo o professor Fernando Cendes, coordenador do BRAINN, identificou e descreveu a epilepsia de lobo temporal mesial familiar com base em estudos genéticos desenvolvidos na época e questionários envolvendo informações sobre as famílias dos pacientes.

“Trabalho com mulheres que servem de inspiração para continuar desenvolvendo pesquisa de qualidade e que visa, quem sabe um dia, encontrar soluções que levarão bem-estar aos pacientes que sofrem de epilepsia”, diz Bruxel.

O estudo recebeu apoio da FAPESP por meio de outros cinco projetos (05/56578-4; 08/54789-6; 10/17440-5; 18/03254-7; e 19/25948-3).

O artigo Gene expression profile suggests different mechanisms underlying sporadic and familial mesial temporal lobe epilepsy pode ser lido em: https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/15353702221126666?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%20%200pubmed.

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

29 de janeiro de 2021  | reprodução Agência FAPESP

Karina Toledo | Agência FAPESP – Dados preliminares de um estudo conduzido na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) sugerem que a COVID-19 – mesmo nos casos leves – pode alterar o padrão de conectividade funcional do cérebro, causando uma espécie de “curto-circuito” no órgão.

As conclusões se baseiam em exames de ressonância magnética funcional (com sequência de repouso) feitos em 86 voluntários que já haviam se curado da infecção há pelo menos dois meses. Os resultados foram comparados com os de 125 indivíduos que não tiveram a doença e serviram como controle.

“No cérebro normal, determinadas áreas estão sincronizadas durante uma atividade, enquanto outras estão em repouso. Já no caso desses indivíduos que tiveram COVID-19, notamos uma perda severa da especificidade das redes cerebrais. Tudo está conectado ao mesmo tempo e isso provavelmente leva o cérebro a gastar mais energia e trabalhar de forma menos eficiente”, conta Clarissa Yasuda, professora da Faculdade de Ciências Médicas (FCM-Unicamp) e integrante do Instituto de Pesquisa sobre Neurociências e Neurotecnologia (BRAINN), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP.

Os dados – ainda não publicados – foram apresentados por Yasuda nesta quarta-feira (27/01), durante o 7^o BRAINN Congress. O estudo ainda está em andamento e o grupo tem a intenção de incluir mais participantes. A ideia é acompanhar os desdobramentos cerebrais da infecção pelo SARS-CoV-2 durante ao menos três anos.

Segundo Yasuda, ainda não se sabe de que modo o vírus causa essa alteração na conectividade cerebral, mas há algumas hipóteses a serem investigadas. “É possível que a infecção prejudique parte das redes neurais e, para compensar a falha no sinal, o cérebro ative outras redes simultaneamente. Essa hiperconectividade pode também ser uma tentativa do cérebro de restabelecer a comunicação nas áreas afetadas”, diz a pesquisadora.

Outra hipótese a ser estudada pelo grupo da Unicamp é se esse estado de disfunção cerebral tem relação com alguns dos sintomas tardios da COVID-19 relatados por diversos pacientes, como fadiga, sonolência diurna e alterações de memória e concentração.

“Pretendemos comparar o funcionamento cerebral de pacientes que apresentam esses sintomas tardios com o de pessoas que se curaram da doença e ficaram sem sintomas. Se essa relação entre hiperconectividade e sintomas neuropsicológicos persistentes se confirmar, poderemos pensar em drogas e outros tratamentos capazes de amenizar o quadro”, conta à Agência FAPESP.

Alterações estruturais e funcionais

A pesquisa começou no segundo semestre de 2020, com um questionário on-line respondido por mais de 2 mil pessoas de todo o país. Foram incluídos apenas indivíduos com a doença confirmada por teste de RT-PCR, e aproximadamente 90% não precisaram de tratamento hospitalar (apenas tratamento domiciliar). Nessa fase, os participantes relataram os sintomas que estavam vivenciando cerca de dois meses após o diagnóstico. Os mais comuns foram fadiga/cansaço (53,5%), cefaleia (40,3%) e alteração de memória (37%).

Após seis meses, também por meio de questionário on-line, 642 participantes relataram ainda sofrer com os sintomas tardios da doença, entre eles fadiga/cansaço (59,5%), sonolência diurna (36,3%), alterações de memória (54,2%), dificuldade de concentração (47%) e para realizar as atividades diárias (23,5%). Além disso, 41,9% relataram sintomas de ansiedade – um percentual bem acima da média da população brasileira, que é em torno de 10%.

Parte dos voluntários foi avaliada presencialmente pelos pesquisadores e submetida a testes neuropsicológicos – para avaliar funções cognitivas como memória e atenção – e exames de ressonância magnética, que permitiram analisar de forma não invasiva tanto a substância cinzenta do cérebro (onde fica o corpo dos neurônios) como a chamada substância branca (onde ficam os axônios e células gliais). As avaliações foram feitas após o termino da fase aguda, em média 55 dias após o diagnóstico.

“Ajustamos os resultados dos testes neuropsicológicos de acordo com a idade, o sexo e a escolaridade do participante. Foi possível perceber que os indivíduos com sintomas tardios da COVID-19 tiveram um desempenho cognitivo abaixo do esperado. Eles se saem pior que a média dos indivíduos brasileiros em algumas tarefas”, conta Yasuda.

Já os exames de imagem revelaram que algumas regiões do córtex dos voluntários tinham espessura menor do que a média observada nos controles – entre elas áreas relacionadas com a ansiedade. Outras regiões apresentavam aumento de tamanho, o que pode estar relacionado com o inchaço decorrente da infecção (leia mais em agencia.fapesp.br/34364/).

Mais recentemente, por uma técnica conhecida como tractografia, os pesquisadores notaram que também havia lesões na microestrutura da substância branca. Ainda não se sabe, porém, quais as implicações desse achado.

“Ninguém sabe ao certo de que forma o vírus afeta o cérebro: se é um dano indireto, relacionado à inflamação, ou se está diretamente ligado à infecção das células cerebrais”, comenta a pesquisadora. “De qualquer forma, os achados são surpreendentes e um pouco assustadores. Creio que já está bem claro que a COVID-19 não se trata apenas de uma gripe.”

Interessados em participar do estudo podem entrar em contato com o grupo da Unicamp pelo endereço https://forms.gle/8SoNb3tFqCwpARAo7. São elegíveis todos os indivíduos que tiveram COVID-19, ainda que sem queixas residuais.

15 de outubro de 2020  | por Agência FAPESP

Karina Toledo | Agência FAPESP – Estudo brasileiro divulgado ontem (13/10) na plataforma medRxiv comprova que o vírus SARS-CoV-2 é capaz de infectar células do tecido cerebral, tendo como principal alvo os astrócitos. Os resultados revelam ainda que mesmo os indivíduos que tiveram a forma leve da COVID-19 podem apresentar alterações significativas na estrutura do córtex – região do cérebro mais rica em neurônios e responsável por funções complexas como memória, atenção, consciência e linguagem.

A investigação foi conduzida por diversos grupos da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e da Universidade de São Paulo (USP) – todos financiados pela FAPESP. Também colaboraram pesquisadores do Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), do Instituto D’Or de Pesquisa e Ensino (IDOR) e da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).

“Dois trabalhos anteriores haviam detectado a presença do novo coronavírus no cérebro, mas não se sabia ao certo se ele estava no sangue, nas células endoteliais [que recobrem os vasos sanguíneos] ou dentro das células nervosas. Nós mostramos pela primeira vez que ele de fato infecta e se replica nos astrócitos e que isso pode diminuir a viabilidade dos neurônios”, conta à Agência FAPESP Daniel Martins-de-Souza, professor do Instituto de Biologia (IB) da Unicamp, pesquisador do IDOR e um dos coordenadores da investigação.

Os astrócitos são as células mais abundantes do sistema nervoso central e desempenham funções variadas: oferecem sustentação e nutrientes para os neurônios; regulam a concentração de neurotransmissores e de outras substâncias com potencial de interferir no funcionamento neuronal, como o potássio; integram a barreira hematoencefálica, ajudando a proteger o cérebro contra patógenos e toxinas; e ajudam a manter a homeostase cerebral.

A infecção desse tipo celular foi confirmada por meio de experimentos feitos com tecido cerebral de 26 pacientes que morreram de COVID-19. As amostras foram coletadas durante procedimentos de autópsia minimamente invasiva conduzidos pelo patologista Alexandre Fabro, professor da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP-USP). As análises foram coordenadas por Thiago Cunha, professor da FMRP-USP e integrante do Centro de Pesquisa em Doenças Inflamatórias (CRID).

Os pesquisadores adotaram uma técnica conhecida como imuno-histoquímica, que consiste em usar anticorpos para marcar antígenos virais ou componentes do tecido analisado, como explica Martins-de-Souza. “Por exemplo, podemos colocar na amostra um anticorpo que ao se ligar no astrócito faz a célula adquirir a coloração vermelha; outro que ao se ligar na proteína de espícula do SARS-CoV-2 marca a molécula de verde; e, por último, um anticorpo para marcar de roxo o RNA viral de fita dupla, que só aparece durante o processo de replicação do microrganismo. Quando todas as imagens feitas durante o experimento foram colocadas em sobreposição, notamos que as três cores aparecem simultaneamente apenas dentro dos astrócitos.”

De acordo com Cunha, a presença do vírus foi confirmada nas 26 amostras estudadas. Em cinco delas também foram encontradas alterações que sugeriam um possível prejuízo ao sistema nervoso central.

“Observamos nesses cinco casos sinais de necrose e de inflamação, como edema [inchaço causado por acúmulo de líquido], lesões neuronais e infiltrados de células inflamatórias. Mas só tivemos acesso a uma pequena parte do cérebro dos pacientes, então, é possível que sinais semelhantes também estivessem presentes nos outros 21 casos estudados, mas em regiões diferentes do tecido”, diz Cunha.

Sintomas persistentes

Em outro braço da pesquisa, conduzido na Faculdade de Ciências Médicas (FCM) da Unicamp, exames de ressonância magnética foram feitos em 81 voluntários que contraíram a forma leve da COVID-19 e se recuperaram. Em média, as avaliações presenciais ocorreram 60 dias após a data do teste diagnóstico e um terço dos participantes ainda apresentava sintomas neurológicos ou neuropsiquiátricos. As principais queixas foram dor de cabeça (40%), fadiga (40%), alteração de memória (30%), ansiedade (28%), perda de olfato (28%), depressão (20%), sonolência diurna (25%), perda de paladar (16%) e de libido (14%).

“Divulgamos um link para que interessados em participar da pesquisa pudessem se inscrever e, para nossa surpresa, em poucos dias já tínhamos mais de 200 voluntários, muitos deles polissintomáticos e com queixas bem variadas. Além do exame de neuroimagem, eles estão sendo avaliados por meio de exame neurológico e testes padronizados para mensurar o desempenho em funções cognitivas, como memória, atenção e flexibilidade de raciocínio. No artigo apresentamos os primeiros resultados”, conta a professora Clarissa Yasuda, integrante do Instituto de Pesquisa sobre Neurociências e Neurotecnologia (BRAINN).

Foram incluídas na pesquisa somente pessoas que tiveram o diagnóstico de COVID-19 confirmado por RT-PCR e que não precisaram ser hospitalizadas. As avaliações foram feitas após o término da fase aguda e os resultados foram comparados com dados de 145 indivíduos saudáveis e não infectados.

Pela análise dos exames de ressonância magnética foi possível perceber que algumas regiões do córtex dos voluntários tinham espessura menor do que a média observada nos controles, enquanto outras apresentavam aumento de tamanho – o que, segundo os autores, poderia indicar algum grau de edema.

“Observamos atrofia em áreas relacionadas, por exemplo, com a ansiedade – um dos sintomas mais frequentes no grupo estudado. Considerando que a prevalência média de transtornos de ansiedade na população brasileira é de 9%, os 28% que encontramos é um número elevado e alarmante. Não esperávamos esses resultados em pacientes que tiveram doença leve”, afirma Yasuda.

Nos testes neuropsicológicos – feitos para avaliar as funções cognitivas – os voluntários do estudo também se saíram pior do que a média dos indivíduos brasileiros em algumas tarefas. Os resultados foram ajustados de acordo com a idade, o sexo e a escolaridade de cada participante. Também foi considerado o grau de fadiga relatado pelo participante aos pesquisadores.

“A pergunta que fica agora é: serão esses sintomas passageiros ou permanentes? Para descobrir pretendemos continuar acompanhando esses voluntários por algum tempo”, conta a pesquisadora.

Metabolismo energético afetado

No Laboratório de Neuroproteômica do IB-Unicamp, coordenado por Martins-de-Souza, foram realizados diversos experimentos com tecido cerebral de pessoas que morreram de COVID-19 e com culturas de astrócitos in vitro para descobrir, do ponto de vista bioquímico, como a infecção pelo SARS-CoV-2 afeta as células do sistema nervoso.

As amostras de necrópsia foram obtidas por meio de colaboração com o grupo do professor da Faculdade de Medicina da USP Paulo Saldiva. Todo o conjunto de proteínas (proteoma) presente no tecido foi mapeado por espectrometria de massas – técnica que permite discriminar substâncias em amostras biológicas de acordo com a massa molecular.

“Ao comparar com resultados de indivíduos não infectados, percebemos que diversas proteínas que estavam com a expressão alterada são abundantes em astrócitos, o que valida os achados obtidos por imuno-histoquímica”, diz Martins-de-Souza. “Nessas células, observamos alterações em diversas vias bioquímicas, principalmente naquelas relacionadas ao metabolismo energético”, conta o pesquisador.

O passo seguinte foi repetir a análise proteômica em uma cultura de astrócitos infectada em laboratório. As células foram obtidas a partir de células-tronco pluripotentes induzidas (IPS, na sigla em inglês), método que consiste em reprogramar células adultas (provenientes da pele ou de outro tecido de fácil acesso) para fazê-las assumir estágio de pluripotência semelhante ao de células-tronco embrionárias. Esta primeira parte foi realizada no laboratório do professor da UFRJ Stevens Rehen, no IDOR. Em seguida, o time de Martins-de-Souza induziu, por meio de estímulos químicos, as células IPS a se diferenciarem em células-tronco neurais e depois em astrócitos.

“Os resultados foram parecidos com os da análise feita no tecido obtido por necrópsia, ou seja, indicaram disfunção no metabolismo energético. Fizemos então uma análise metabolômica [do conjunto de metabólitos produzidos pelos astrócitos em cultura], que indicou alteração no metabolismo de glicose. Por algum motivo, o astrócito infectado passa a consumir mais glicose do que o normal e, apesar disso, os níveis de piruvato e de lactato – os dois principais substratos energéticos – estão bastante diminuídos na célula”, conta.

Como explica o pesquisador, lactato é um dos subprodutos do metabolismo da glicose e o astrócito exporta esse metabólito para o neurônio, que o utiliza como fonte de energia. As análises in vitro mostraram que a quantidade de lactato no meio de cultivo das células estava normal, embora estivesse reduzida em seu interior. “Aparentemente o astrócito se esforça para manter o fornecimento do substrato energético para o neurônio em detrimento de seu próprio funcionamento”, comenta Martins-de-Souza.

Como resultado desse processo, as mitocôndrias dos astrócitos – organelas responsáveis pela produção de energia – passaram a funcionar de forma alterada, o que pode influenciar os níveis cerebrais de neurotransmissores como o glutamato (que excita os neurônios e está relacionado com a memória e o aprendizado) e o ácido gama-aminobutírico (GABA, capaz de inibir o disparo neuronal excessivo e promover sensação de calma e relaxamento).

“Em outro experimento, tentamos cultivar neurônios nesse meio em que antes estavam sendo cultivados os astrócitos infectados e observamos que as células morrem mais do que o esperado. Ou seja, esse meio de cultivo ‘condicionado pelos astrócitos infectados’ diminuiu a viabilidade dos neurônios”, conta Martins-de-Souza.

Segundo o pesquisador, os achados descritos no artigo – ainda em processo de revisão por pares – vão ao encontro de diversos trabalhos já publicados, que apontaram possíveis manifestações neurológicas e neuropsiquiátricas da COVID-19, mas dá um passo além.

“Havia ainda uma grande dúvida: a disfunção cerebral seria decorrente da inflamação sistêmica ou o vírus estaria prejudicando diretamente o funcionamento das células nervosas ao infectá-las? Nossos resultados indicam que o SARS-CoV-2 pode de fato entrar nas células cerebrais e afetar seu funcionamento”, diz.

Na avaliação de Cunha, a próxima pergunta a ser respondida é como o vírus chega ao sistema nervoso central e qual é o mecanismo usado para entrar nos astrócitos – o que pode dar pistas para possíveis intervenções capazes de barrar a infecção.

“Também pretendemos fazer experimentos com camundongos geneticamente modificados para expressar a ACE2 humana [principal proteína usada pelo vírus para infectar as células]. A ideia é confirmar nesses animais se há uma relação de causa e efeito, ou seja, se a infecção por si só é capaz de induzir as alterações que observamos nos cérebros dos pacientes”, adianta Cunha.

Marcelo Mori, professor do IB-Unicamp e integrante do Centro de Pesquisa em Obesidade e Comorbidades (OCRC), destaca que a pesquisa só foi possível graças à colaboração de pesquisadores com formações e expertises variadas e complementares. “Este é um exemplo de que para fazer ciência de qualidade e competitiva é preciso aliar esforços interdisciplinares. É difícil competir internacionalmente se ficarmos apenas dentro do nosso laboratório, limitados às técnicas que conhecemos e aos equipamentos que temos acesso”, afirma.

Ao todo, o artigo tem 74 autores. Os experimentos foram conduzidos por quatro pós-doutorandos: Fernanda Crunfli, Flávio P. Veras, Victor C. Carregari e Pedro H. Vendramini.

Tanto o OCRC quanto o CRID e o BRAINN são Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O apoio da Fundação também se deu por meio de outros sete projetos: 20/04746-0, 17/25588-1, 19/00098-7, 20/04919-2, 20/05601-6, 20/04860-8 e 19/11457-8.

O artigo SARS-CoV-2 infects brain astrocytes of COVID-19 patients and impairs neuronal viability pode ser lido em www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.10.09.20207464v1.

Karina Toledo | Agência FAPESP – Mapear pequenas variações no genoma humano capazes de influenciar a arquitetura do córtex cerebral e a predisposição a doenças como esquizofrenia, epilepsia, autismo, transtorno bipolar, anorexia, depressão, demência e várias outras. Esse foi o objetivo de um estudo que envolveu mais de 360 cientistas de 184 instituições em todo o mundo. Os resultados foram publicados nesta quinta-feira (19/03) na revista Science.

Com base em exames de 51.665 pessoas, de diversos países, os cientistas identificaram 306 variantes genéticas que influenciam a estrutura de regiões-chave do cérebro. A investigação foi conduzida no âmbito de um consórcio internacional chamado ENIGMA (acrônimo em inglês para Melhorando a Neuroimagem Genética por Metanálise), dedicado a estudar diversas doenças neurológicas e psiquiátricas. Entre os integrantes está o Instituto de Pesquisa sobre Neurociências e Neurotecnologia (BRAINN) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiado pela FAPESP.

“Trata-se do maior estudo de neuroimagem já feito sobre o córtex cerebral humano. Os dados permitem traçar o primeiro mapa da arquitetura genética do cérebro humano”, disse à Agência FAPESP Fernando Cendes, professor da Unicamp e coordenador do BRAINN.

Segundo o pesquisador, a principal vantagem de reunir um conjunto tão grande de informações é a possibilidade de detectar até mesmo alterações muito discretas na estrutura cerebral, que passariam despercebidas em outra situação. “Esses resultados nos permitem entender melhor o funcionamento e a estrutura do cérebro normal e também do cérebro doente”, afirmou.

Dois tipos de análise

As análises descritas na Science baseiam-se em dois grandes conjuntos de dados. O primeiro inclui imagens de ressonância magnética quantitativa do cérebro, por meio das quais os pesquisadores calcularam o volume cortical dos indivíduos analisados. Cerca de 25 mil participantes eram saudáveis e serviram de controle. Os demais eram pacientes acometidos por condições como insônia, sintomas depressivos, transtorno de déficit de atenção com hiperatividade (TDAH), epilepsia e doença de Parkinson.

“O córtex é a camada mais externa do cérebro, composta pela massa cinzenta, repleta de sulcos e giros. É a área mais nobre e rica de neurônios, responsável por funções cognitivas complexas, como linguagem, emoções, memória e processamento de informações”, explicou Cendes.

No estudo, o córtex foi dividido em 34 regiões consideradas relativamente homogêneas. Em cada uma dessas regiões foram medidos dois parâmetros: a espessura cortical (altura entre a substância branca, abaixo do córtex, e a dura-máter, a meninge que recobre o cérebro) e a área cortical (área total de cada uma das 34 regiões).

“Todos os grupos adotaram uma técnica que possibilita a aquisição de imagens tridimensionais em alta resolução e, com auxílio de algoritmos computacionais, as medidas foram feitas de forma praticamente automática. Isso é importante porque elimina o viés do examinador”, explicou Cendes.

O outro conjunto de dados inclui as sequências completas dos genomas de participantes e de amostras de tecido depositadas em bancos de cérebros, o que possibilitou aos pesquisadores analisar marcadores genéticos como, por exemplo, os polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs, na sigla em inglês) – variações na sequência de DNA que afetam somente uma base (adenina, timina, citosina ou guanina) e permitem comparar genomas de diferentes indivíduos.

Com todos os dados em mãos, o passo seguinte foi correlacionar as medidas corticais com as variações encontradas nos genes para, em seguida, comparar os padrões observados em indivíduos saudáveis com aqueles identificados em pessoas afetadas por diferentes sintomas e doenças.

Cada grupo de pesquisa analisou localmente os dados de seus pacientes e indivíduos-controle. Ao final, uma meta-análise foi conduzida sob a coordenação de Katrina Grasby e outros integrantes do Grupo de Pesquisa em Genética Psiquiátrica do QIMR Berghofer Medical Research Institute, na Austrália, em colaboração com pesquisadores da University of Southern California e da University of North Carolina at Chapel Hill, ambas nos Estados Unidos. O BRAINN contribuiu com dados de 150 brasileiros.

Ao final, elaborou-se uma espécie de mapa que permite identificar, por exemplo, quais regiões do córtex de uma pessoa com epilepsia têm volume aumentado ou reduzido em comparação a um indivíduo sem a doença, bem como quais genes se correlacionam com essas alterações.

“Os resultados nos permitem entender melhor os genes relacionados com o desenvolvimento de cada uma das 34 regiões do córtex estudadas. E nos mostram que tanto as alterações na arquitetura cortical como as variantes genéticas podem predispor indivíduos a determinadas doenças”, contou Cendes.

Segundo Grasby, o estudou mostrou que as variantes genéticas associadas a uma redução do volume cortical também contribuem para um maior risco de TDAH, depressão e insônia. “Isso nos dá um ponto de partida para explorar ainda mais esse vínculo genético entre a estrutura do cérebro e o transtorno”, disse a australiana.

De acordo com Cendes, também foi possível identificar uma correlação entre alguns genes e áreas corticais específicas com o desempenho cognitivo e nível educacional.

“Ainda está longe de ser uma correlação de 100%, ou seja, ainda há vários outros genes relacionados com a predisposição a cada uma das doenças ou funções cognitivas investigadas que não foram identificados. Mas, com base neste primeiro estudo, é possível traçar uma análise com escala ainda maior e aplicar técnicas de inteligência artificial para encontrar potenciais biomarcadores de doenças complexas que afetam o cérebro”, disse Cendes.

O objetivo final do grupo é entender como os genes modulam a estrutura cerebral e identificar conjuntos de alterações genéticas capazes de predizer se uma pessoa está mais sujeita a desenvolver uma determinada doença.

“Seria um passo em direção à medicina personalizada. Se soubermos como o cérebro de um indivíduo se difere de outro poderemos adequar o tratamento ou mesmo orientar medidas de prevenção mais específicas”, disse o coordenador do BRAINN.

O artigo The genetic architecture of the human cerebral cortex pode ser lido em https://science.sciencemag.org/content/367/6484/eaay6690.

Este texto foi originalmente publicado por Agência FAPESP de acordo com a licença Creative Commons CC-BY-NC-ND. Leia o original aqui.

19 de junho de 2018     | por Karina Toledo, para a Agência FAPESP

Pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) desenvolveram um modelo matemático que permite simular no computador as alterações que ocorrem nos neurônios motores de portadores de esclerose lateral amiotrófica (ELA) – doença que vitimou o físico britânico Stephen Hawking.

Caracterizada por um quadro de paralisia muscular progressiva, a ELA é causada por mutações genéticas – herdadas ou não – que prejudicam a produção ou a atividade de uma enzima chamada SOD1 (cobre-zinco superóxido dismutase), responsável por proteger as células nervosas de subprodutos tóxicos do metabolismo. Esse quadro leva à degeneração e morte dos neurônios motores, responsáveis por enervar os músculos esqueléticos e controlar os movimentos voluntários.

O objetivo principal do grupo coordenado pelo professor Leonardo Abdala Elias, chefe do Laboratório de Pesquisa em Neuroengenharia da Faculdade de Engenharia Elétrica e Computação da Unicamp, é compreender os mecanismos moleculares associados à degeneração neuronal – identificar, por exemplo, eventuais alterações no funcionamento de proteínas permeáveis a íons como cálcio, sódio e potássio (os canais iônicos) que possam afetar a resposta do neurônio e, consequentemente, o controle da força muscular.

“Usamos um simulador computacional para buscar, em um estágio ainda pré-sintomático da doença, um marcador biológico, ou seja, um fenômeno biofísico que ocorre na membrana do neurônio motor e afeta a atividade elétrica da célula e o controle da força muscular. Isso abriria caminho para o estudo de intervenções farmacológicas capazes de reverter ou amenizar o problema”, disse Elias, que também é diretor do Centro de Engenharia Biomédica da Unicamp.

Como explicou Elias, nos mamíferos existem dois tipos de neurônios motores: os superiores e os inferiores. No cérebro, o neurônio motor superior envia impulsos elétricos que viajam até os neurônios motores inferiores, localizados ao longo da medula espinhal e no tronco encefálico. Esses impulsos são conduzidos até os músculos, que os transformam em movimentos.

Durante o mestrado de Débora Elisa da Costa Matoso, foi desenvolvido um modelo matemático capaz de simular a dinâmica de um neurônio motor inferior – tanto em uma condição saudável quanto em um quadro de ELA. Para isso, o grupo se baseou em dados obtidos por meio de experimentos com roedores publicados na literatura científica.

“Não há dados de pacientes humanos disponíveis, apenas de modelos de camundongos geneticamente modificados para reproduzir um quadro semelhante à ELA. Para validar o modelo, simulamos os mesmos experimentos feitos com os animais em laboratórios. Observamos resultados compatíveis com os obtidos in vivo e in vitro, o que sugere que o modelo é capaz de representar o que acontece com o neurônio motor inferior ao longo da progressão da doença no camundongo”, contou.

Neurônio motor: à esquerda representação do sistema biológico; ao centro, representação do modelo matémático;
à direita representação do modelo computacional (ilustração: Débora Matoso)

Por meio de simulações computacionais, o grupo está estudando principalmente o que acontece em três canais iônicos: um permeável ao íon sódio, que normalmente está localizado no corpo celular do neurônio, outro permeável ao cálcio, que costuma estar localizado nas ramificações dendríticas, e um terceiro canal de potássio encontrado tanto no corpo celular quanto no dendrito.

Segundo Elias, os resultados têm sugerido que o canal de potássio é fundamental para explicar algumas alterações importantes observadas na dinâmica do neurônio motor inferior – embora existam poucos dados de experimentos com animais capazes de corroborar esse achado.

“O único medicamento atualmente disponível para tratar a ELA, o Riluzol, atua nos canais persistentes de sódio. Se conseguirmos mostrar com o modelo que outros canais iônicos estão também envolvidos nesse processo de degeneração, abrimos espaço para que novas pesquisas sejam feitas com animais para testar novas intervenções farmacológicas”, disse Elias.

Agora, durante o doutorado, Matoso pretende desenvolver um modelo completo do sistema neuromuscular para investigar como os mecanismos biofísicos que alteram a dinâmica do neurônio motor influenciam a geração da força em um estágio inicial da doença.

“Em paralelo, pretendemos fazer experimentos em parceria com grupos que tenham acesso a pacientes com ELA para tentar coletar o máximo de dados e, assim, validar o modelo em desenvolvimento. Em uma segunda etapa da pesquisa, vamos comparar os resultados de simulação com os experimentais, buscando perspectivas de intervenções clínicas e farmacológicas”, contou.

Além disso, Elias firmou parceria com uma equipe do BRAINN coordenada pelo professor Li Li Min para estudar o efeito de diferentes técnicas de neuromodulação (aplicação de correntes elétricas, estimulação magnética transcraniana e ultrassom focalizado) no controle da força de pacientes que sofreram acidente vascular cerebral (AVC), portadores de Parkinson ou de ataxia cerebelares (grupo de doenças que afeta o controle do movimento).

A quantidade de informações depositadas no primeiro banco público de dados genômicos da América Latina cresceu quase 3.000% desde 2015, quando a plataforma foi lançada pela Brazilian Initiative on Precision Medicine (BIPMed) com apoio da FAPESP.

O repositório começou modesto, com dados obtidos por meio do sequenciamento completo do exoma (região do genoma responsável por codificar proteínas) de 29 pessoas de Campinas (SP) que representavam uma população local de referência, ou seja, não eram portadores de uma doença específica.

Atualmente, já são 878 registros, que incluem tanto a população referência de Campinas, ampliada para 350 indivíduos, como também pacientes com encefalopatia epiléptica, neurofibromatose, esclerose tuberosa, anomalias craniofaciais, hemoglobinopatias, surdez não sindrômica e portadores de mutações nos genes BRCA1 e BRCA2, associadas a alguns tipos de câncer hereditário, principalmente mama e ovário.

As novidades foram apresentadas durante o 5º Workshop da BIPMed, realizado em Campinas no mês de abril.

“Em breve teremos dados de uma população referência de Ribeirão Preto, onde amostras de 50 indivíduos estão sendo sequenciadas por colaboradores da Universidade de São Paulo (USP), e também da capital paulista, onde uma equipe da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) está coletando amostras de 50 voluntários”, contou Iscia Lopes-Cendes, professora da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade Estadual de Campinas (FCM-Unicamp) e membro do Comitê Diretivo da BIPMed.

Segundo a pesquisadora, grupos de dois outros estados também já se comprometeram a enviar dados de população referência – um da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e outro da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG).

“Estamos em contato com vários grupos fora de São Paulo e percebemos que há um interesse grande. Essas parcerias têm permitido à base de população referência da BIPMed crescer e ampliar sua cobertura geográfica. Isso tornará possível uma série de estudos comparando populações de diferentes regiões para ver quais são as diferenças e semelhanças do ponto de vista genômico – com implicações em termos de saúde pública”, comentou Cendes.

Esse campo de estudo vem sendo chamado de genômica de populações –uma evolução da genética de populações. Enquanto esta última consegue, por meio de marcadores tradicionais como grupo sanguíneo, traçar um esboço da ancestralidade de povos miscigenados como o brasileiro, a genômica de populações avança no nível mais essencial do DNA para descobrir em quais cromossomos estão alocadas as variantes genéticas herdadas de europeus, africanos e dos nativos americanos.

“Sabe-se, por exemplo, que os genes da população de Campinas têm origem 80% europeia. Mas é possível que um determinado gene de interesse para uma doença esteja situado em uma região de um cromossomo em que a maioria da população apresenta ancestralidade africana ou indígena. Por isso é importante estudar a ancestralidade local em vez da global, o que só é possível olhando marcadores de todo o genoma”, explicou Cendes.

07 de maio de 2018     | por Karina Toledo, Agência FAPESP

Uma das causas mais comuns de epilepsia refratária ao tratamento farmacológico – doença considerada de difícil controle – é uma malformação cerebral conhecida como displasia cortical focal.

Pacientes com esse problema apresentam uma discreta desorganização na arquitetura de uma região específica do córtex, que pode ou não estar associada à presença de células nervosas com estrutura e funcionamento anormais.

Um novo estudo, feito na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), sugere que a desregulação na expressão de um gene chamado NEUROG2, importante para o processo de diferenciação dos neurônios e também das células da glia (astrócitos, oligodendrócitos e micróglias), teria um papel-chave no desenvolvimento da doença.

“Mostramos que no tecido cerebral de pacientes com displasia cortical focal a expressão do microRNA hsa-miR-34a está reduzida e isso parece resultar na superexpressão de NEUROG2. Esse fator pode estar associado a falhas no processo de diferenciação das células nervosas”, disse Iscia Lopes-Cendes, professora da Faculdade de Ciências Médicas da Unicamp e orientadora da pesquisa.

A investigação foi realizada durante o doutorado de Simoni Avansini, em estudo no âmbito do Instituto Brasileiro de Neurociência e Neurotecnologia (BRAINN), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP. Resultados foram divulgados recentemente no periódico Annals of Neurology.

Estudo sobre malformações relacionadas à epilepsia é publicado no Annals of Neurology

“Nossos achados se baseiam na análise do tecido cerebral de 16 pacientes com displasia cortical focal do tipo 2 – aquele que além da desorganização cortical também apresenta as células nervosas aberrantes, entre elas neurônios dismórficos, que permanecem em constante estado de excitação e, por isso, favorecem as crises epilépticas”, explicou Cendes.

Nesses casos, acrescentou a pesquisadora, a remoção cirúrgica da área malformada do cérebro é a única estratégia disponível para controlar os sintomas da epilepsia. Mas isso só é possível quando não se trata de uma região nobre do cérebro, como aquelas associadas à visão, audição, fala e demais funções essenciais do organismo.

Segundo Cendes, cerca de 25% dos pacientes com epilepsia refratária com indicação para cirurgia têm displasia cortical focal. Entre crianças, porém, o índice é bem mais alto, sendo a malformação no córtex a principal causa de epilepsia de difícil controle na infância.

Estudos anteriores associaram o aparecimento de displasia cortical focal a mutações em uma via de sinalização celular mediada pela proteína mTOR (proteína alvo da rapamicina em mamíferos, na sigla em inglês), que leva a uma proliferação anormal de células quando hiperativa. Contudo, essas mutações somáticas (presentes no tecido displásico, mas não nas demais células dos pacientes) foram encontradas em aproximadamente um quarto dos afetados pela doença – não sendo capazes, portanto, de explicar todos os casos de malformação cerebral.

Na amostra analisada pelo grupo de Cendes, 28% dos pacientes com displasia tinham mutações somáticas na via da mTOR.

Regulação por microRNA

Com o objetivo de descobrir outras possíveis causas da malformação cerebral, os pesquisadores decidiram conduzir nos tecidos extraídos de pacientes atendidos na Unicamp uma análise da expressão de microRNAs – pequenas moléculas de RNA que não contêm informações para a síntese de proteínas, mas que são capazes de se ligar a genes codificadores e modular sua expressão.

Por uma técnica conhecida como microarray, foi analisado um conjunto de 800 microRNAs. A ideia era identificar, de modo indireto, genes importantes para o desenvolvimento cerebral que poderiam estar desregulados no tecido displásico. Os resultados foram comparados com os de pessoas sem a doença submetidas à autópsia (grupo controle).

“Notamos diferença na expressão de apenas três microRNAs: hsa-let-7f, hsa-miR-31 e hsa-miR-34. Fomos então investigar por técnicas de bioinformática com quais genes essas moléculas poderiam estar interagindo. Chegamos a uma lista com 10 candidatos”, disse Cendes.

O grupo então analisou a expressão desses 10 genes suspeitos nos tecidos dos 16 pacientes e do grupo controle e concluiu que apenas NEUROG2 estava superexpresso no grupo com displasia cortical focal.

“O microRNA ao se ligar ao gene inibe sua expressão. Portanto, quando a expressão do microRNA está reduzida, o gene fica mais ativo. É uma regulação ao contrário. Como NEUROG2 parece ser um gene importante para o desenvolvimento do cérebro, decidimos aprofundar as análises”, contou Cendes.

Combinando duas técnicas diferentes – PCR (reação em cadeia da polimerase) e hibridação in situ – o grupo da Unicamp conseguiu mostrar que NEUROG2 estava de fato com a expressão aumentada justamente nas células nervosas aberrantes encontradas no tecido displásico – tanto os neurônios dismórficos quanto as células em balão, que apresentam marcadores de células-tronco, de neurônios e de células da glia.

Para comprovar que o aumento na expressão estava relacionado à redução em hsa-miR-34a, o grupo realizou os chamados ensaios de ligação. Os resultados do experimento mostraram que de fato o microRNA é capaz de se ligar a uma região importante do gene NEUROG2 e inibir sua atividade.

“Resolvemos ir ainda um pouco mais adiante na investigação e mostramos que, no tecido dos pacientes displásicos, o gene RND2– que é regulado por NEUROG2 e integra a mesma via de sinalização – também está superexpresso. Isso não foi observado no tecido controle”, contou Cendes.

Dados da literatura científica indicam que a via do NEUROG2 é importante para regular o processo de diferenciação das células nervosas. De acordo com Cendes, durante o desenvolvimento embrionário, primeiro deve ocorrer um processo de neurogênese (formação de novos neurônios) e, em seguida, a gliogênese (formação de células da glia).

“Acreditamos que com o NEUROG2 superexpresso essa transição da neurogênese para a gliogênese não ocorre de maneira adequada, pois o sinal que estimula a neurogênese fica ativo quando não mais deveria estar. Essa desregulação permanece no tecido displásico desde o desenvolvimento embrionário até a vida adulta”, disse a pesquisadora.

Resta ainda descobrir o que poderia causar a queda na expressão de hsa-miR-34 nesses pacientes. Na avaliação de Cendes, a explicação pode estar relacionada tanto a fatores genéticos (polimorfismos e mutações), quanto epigenéticos (fatores ambientais que alteram a expressão gênica sem modificar o DNA).

“É possível que a desregulação de hsa-miR-34 esteja relacionada a um fator ambiental, como uma infecção viral durante a gestação, por exemplo. São hipóteses que ainda precisam ser testadas em pesquisas futuras”, disse.

O artigo Dysregulation of NEUROG2 Plays a Key Role in Focal Cortical Dysplasia (doi: 10.1002/ana.25187) está publicado em https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ana.25187.