Notícia

Descoberto novo mecanismo de regulação do metabolismo da glicose em células cerebrais

Fonte

Agência FAPESP

Data

segunda-feira, 23 janeiro 2023 06:15

Áreas

Biologia. Biomedicina. Bioquímica. Metabolismo. Microbiologia. Neurociências. Psiquiatria.

Estudo conduzido no Centro de Pesquisa em Processos Redox em Biomedicina (Redoxoma) descreve um novo mecanismo de regulação do metabolismo de glicose em um tipo de célula cerebral conhecido como astrócito. Em experimentos com camundongos, os cientistas constataram que foi possível melhorar o desempenho cognitivo dos animais ao intervir nessa regulação.

Os resultados do trabalho, publicados na revista científica Journal of Neurochemistry, apontam caminhos para novos estudos voltados à compreensão e ao tratamento de doenças que afetam o funcionamento cerebral.

O trabalho foi desenvolvido durante o doutorado de João Victor Cabral-Costa, sob orientação da Dra. Alicia Kowaltowski, professora do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP).

No âmbito do Redoxoma – um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP – o grupo da professora Alicia Kowaltowski tem se dedicado a estudar diversos processos que ocorrem na mitocôndria. Embora essa organela celular tenha como função primária a geração de energia na forma da molécula adenosina trifosfato (ATP), ela também exerce outra atividade crucial: a captação e o armazenamento de cálcio (na forma de Ca2+, íon cálcio) – um elemento fundamental para o funcionamento do corpo. Além de ajudar a formar ossos e dentes, o cálcio é um regulador central de funções celulares, controlando o metabolismo em vários aspectos, por exemplo, ao regular a produção de ATP e processos energéticos. Além disso, o cálcio é um importante sinalizador dentro da célula em processos como contração muscular, diferenciação celular e inflamação, entre outros.

Durante o doutorado de João Victor, o grupo investigou o transporte de cálcio mitocondrial em astrócitos, as células mais abundantes do sistema nervoso central. Entre as funções desse tipo celular está a de fornecer nutrientes como glicose e glutamina para os neurônios. Os astrócitos também regulam a concentração de neurotransmissores e de outras substâncias com potencial de interferir no funcionamento neuronal, como o potássio. Além disso, integram a barreira hematoencefálica, que protege o cérebro contra patógenos e toxinas.

No trabalho, o grupo demonstrou que uma proteína denominada NCLX (sigla em inglês para trocador sódio-cálcio) – responsável por transportar o cálcio para fora da mitocôndria – modula o fluxo glicolítico (a degradação da glicose para gerar ATP) e a secreção de lactato (produto da transformação de glicose em energia quando não há quantidade suficiente de oxigênio, processo chamado de glicólise anaeróbica), moldando a sinalização de cálcio no interior do astrócito. Dessa forma, o trabalho mostrou que a NCLX pode atuar no controle do metabolismo cerebral, afetando o transporte de lactato de astrócitos para neurônios e, portanto, a função cerebral.

João Victor Cabral-Costa desenvolveu parte da pesquisa em colaboração com o grupo do Dr. Juan Bolaños, professor na Universidade de Salamanca, na Espanha, com apoio de Bolsa Estágio de Pesquisa no Exterior (BEPE) da FAPESP.

“O principal impacto desse trabalho foi a abertura de uma nova linha de pesquisa, um caminho para entender melhor a função de NCLX. Sabemos que no Alzheimer e no Parkinson ela é muito importante, além de ter um papel em outras doenças e outros órgãos. Esse é um dos primeiros trabalhos em que foi observada uma modulação do metabolismo celular por NCLX. Pode ser que essa proteína atue como um sensor ou faça parte de um sistema de integração que ajude a detectar a demanda energética dos astrócitos – diretamente relacionada com o funcionamento de neurônios e a atividade cerebral. Como ferramenta de pesquisa esse achado é bem importante, porque reforça a teoria da ‘lançadeira de lactato’ [termo que se refere aos transportadores de lactato presentes na membrana celular e mitocondrial], do acoplamento do metabolismo entre astrócitos e neurônios”, explicou o Dr. João Victor Cabral-Costa.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Agência FAPESP.

Fonte: Agência FAPESP e Redoxoma. Imagem: Divulgação.

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