O “metrónomo químico” rítmico ajuda a sincronizar o relógio principal do cérebro
As células em forma de estrela no cérebro ajudam a sincronizar e a manter o ritmo circadiano através de um impulso químico; os resultados de um novo estudo poderão ter implicações importantes para as doenças do cérebro.
Investigadores do Imperial College de Londres descobriram um “metrónomo químico” que ajuda o relógio principal do cérebro a manter a hora e influencia o nosso ritmo circadiano e o ciclo sono-vigília.
As células em forma de estrela, denominadas astrócitos, produzem ritmicamente um impulso químico e sincronizam os circuitos cerebrais que mantêm o ritmo circadiano; o trabalho poderá ter implicações no tratamento do jetlag, dos distúrbios do sono e, potencialmente, no abrandamento ou prevenção de doenças neurodegenerativas.
Sincronia cerebral
Os astrócitos desempenham várias funções de manutenção no cérebro, e o trabalho anterior dos investigadores mostrou que podem ajudar a regular o ritmo circadiano, que é importante para apoiar a saúde humana, incluindo o nosso ciclo sono-vigília. Diferentes tipos de células podem ter os seus próprios relógios internos, mas nos mamíferos, um “relógio mestre” no núcleo supraquiasmático (SCN) - uma estrutura minúscula localizada nas profundezas do cérebro - controla-os a todos.
Os investigadores descobriram que os astrócitos no cérebro dos ratos libertam regularmente um neurotransmissor chamado GABA, que atinge o seu pico a cada 24 horas. Esta pulsação regular atuava como um metrónomo químico, ajudando a sincronizar os neurónios do SCN e afetando indiretamente o ritmo circadiano e o ciclo sono-vigília.
“A nossa investigação destaca um papel surpreendente dos astrócitos no sistema de relógio interno do cérebro”, afirma Natalie Ness, investigadora doutorada e primeira autora do estudo. "Estas células produzem um ritmo diário de GABA - uma molécula de sinalização normalmente associada aos neurónios. Esta libertação rítmica de GABA pelos astrócitos ajuda a afinar o relógio do cérebro ao longo do dia”.
Ness diz que quando o sinal derivado dos astrócitos é bloqueado ou interrompido, “tem um efeito de arrastamento nos neurónios do SCN, perturbando a atividade e os padrões de expressão genética conhecidos por serem cruciais na manutenção dos ritmos circadianos na fisiologia e no comportamento”.
Proteger a função cerebral
A descoberta poderá ajudar os investigadores a compreender melhor a forma como a informação relacionada com o tempo é codificada no cérebro e como conduz a comportamentos complexos nos mamíferos. Uma vez que os astrócitos são marcadores precoces de doenças cerebrais como Parkinson e Alzheimer, a proteção dos seus ritmos poderia, hipoteticamente, proteger a função cerebral e atrasar o aparecimento da doença ou retardar a sua progressão, afirmam os investigadores.
“As nossas últimas descobertas podem oferecer uma nova perspetiva para compreender melhor as doenças neurodegenerativas, mas o quadro continua a ser muito complexo”, afirma o Dr. Marco Brancaccio, do Departamento de Ciências do Cérebro.
Brancaccio diz que os níveis perturbados de GABA são conhecidos por serem proeminentes na doença de Alzheimer e que a produção alterada de GABA pelos astrócitos tem sido associada à doença em grandes estudos de expressão genética em doentes.
“No entanto, embora pensemos geralmente no GABA astrocítico como algo relacionado com a doença, o nosso trabalho atual destaca-o como um mecanismo fundamental de resiliência interna”, acrescenta. "Nas fases iniciais da doença, este tipo de mecanismos pode descarrilar, enfraquecendo gradualmente os circuitos centrais do cérebro - como o nosso relógio mestre interno - com enormes implicações para a nossa fisiologia e comportamento.
À medida que procuramos “pontos de inflexão” através dos quais a perturbação dos ciclos de sono-vigília nos pode conduzir à doença, o reforço dos ritmos GABA astrocíticos parece ser um candidato empolgante para intervenções preventivas”.
Ainda há mais por explorar, Brancaccio continua: “esperamos que a nossa descoberta nos ajude a compreender melhor como o cérebro mantém o tempo e como os astrócitos trabalham em conjunto com os neurónios para influenciar o comportamento dos mamíferos. Poderá conduzir a novas formas de tratar a perturbação dos ritmos circadianos na insónia e até ajudar a retardar o aparecimento da demência”.
Referência da notícia
Rhythmic astrocytic GABA production synchronizes neuronal circadian timekeeping in the suprachiasmatic nucleus, The EMBO Journal, 2nd December 2024, Natalie Ness, Sandra Díaz-Clavero, Marieke M B Hoekstra, and Marco Brancaccio.