Neurônios novos em humanos velhos, a nova novela velha da neurociência Biologia do Envolvimento

segunda-feira, 23 abril 2018

Muitas conclusões na ciência nem sempre seguem uma linha reta, com reviravoltas que parecem trama de novela. Uma delas é a neurogênese em adultos

Se tem uma coisa boa sobre ciência é que ela se renova. Nós estamos sempre lendo notícias sobre as suas últimas descobertas sensacionais. Mas as conclusões em ciência nem sempre seguem uma linha reta, às vezes elas mudam de direção repetidamente várias vezes, com progressos e revezes, e viram uma trama parecida com uma novela. Uma dessas novelas é o dogma sobre a neurogênese em adultos. Será que temos novos neurônios sendo gerados em nossos cérebros agora enquanto lemos esse texto? Bom, não esperem uma resposta definitiva, só vou lhes contar como anda a novela até aqui, com capítulos fresquinhos. Mas longe de serem os últimos.

E como toda novela, essa tem um herói injustiçado. No começo dos anos 70, Michael Kaplan era um aluno de medicina na Universidade de Tulane, nos Estados Unidos. E durante seu curso foi fazer iniciação científica no laboratório do professor Harper. Naquela época existia alguma excitação sobre a possibilidade de que novos neurônios nasçam no cérebro de roedores adultos, graças a experimentos que realizavam radiografias de cortes histológicos. Nestes experimentos, Joseph Altman injetou timidina tritiada em ratos. A timidina tritiada é um análogo radioativo do nucleotídeo timidina, que utilizamos para fazer DNA. Assim, todas as células que estiverem duplicando seu genoma, para se prepararem para dividir, no momento da injeção, incorporam esse análogo ao seu DNA e se tornam radioativas. Após isso, Altman esperava tempo suficiente para aquelas células em divisão se diferenciarem em neurônios e fazia cortes do cérebro que ele podia revelar com uma reação semelhante a que revelamos nossas chapas de Raio-X (a radiação ativa a precipitação de grãos de prata em uma solução de nitrato de prata). Os artigos de Altman descreviam uma robusta neurogênese nos hipocampos e bulbos olfatórios de ratos e gatos. Nosso herói, Michael, e seu orientador tiveram então a linda ideia de que se novos neurônios nascem talvez isso possa ser estimulado pelo ambiente. E assim os dois compararam dois grupos de roedores, um criado em gaiolas normais e outro em gaiolas cheias de brinquedos, e descobriram que ambientes enriquecidos aumentam a quantidade de novos neurônios no córtex visual. Muito legal!

Mas naquela época era difícil provar que aquelas células eram neurônios por dois motivos. O primeiro é que era difícil diferenciar neurônios de células de glia, eram tempos anteriores a marcadores moleculares, e precisávamos confiar nos olhos e critérios do autor. Isso é, os olhos de quem queria acreditar na neurogênese e os que não queriam escolhiam critérios diferentes. O segundo é que os grãos de prata precipitavam sobre o tecido e não dentro da célula. Então sempre havia a possibilidade da célula estar por cima da outra, que era a realmente radioativa, e apontarmos um falso positivo. Esse artigo de Michael não foi aceito para publicação em nenhuma revista científica e os slides esquecidos em seu porão.

Representação de uma sinapse. Foto: Google Imagens.

Quando terminou seu curso de medicina, Michael foi fazer doutorado com o professor James Hinds, na Universidade de Boston. Hinds queria utilizar a mesma técnica de timidina tritiada para estudar a adição de novas células de glia no cérebro adulto, o que era um fenômeno bem aceito na época. Nesses trabalhos, além de fazer a revelação de que células haviam incorporado timidina tritiada ao seu DNA, Michael fazia a microscopia eletrônica subsequente da mesma célula. Através dessa técnica podemos observar estruturas intracelulares, muitas destas exclusivas de neurônios. Assim, Michael e seu orientador foram capazes de demonstrar novas células sendo geradas no bulbo olfatório e hipocampo de roedores. E estas células faziam sinapses! Curiosamente Michael também viu novos neurônios serem gerados no córtex visual. Mas seu orientador não quis botar o nome no trabalho, ou não acreditou ou ficou com medo das críticas. Michael então publicou o artigo com a neurogênese no córtex visual sozinho.

Pasko Rakic

Tudo parecia andar na jornada de nosso herói para provar a neurogênese em adultos. Nessa mesma época a neurogênese no cérebro de passarinhos adultos foi demonstrada, sem receber tanto ceticismo. Mas lembrem, estamos em uma novela e o drama estava por voltar. É aqui então que apresento nosso segundo personagem, Pasko Rakic, o cético. Pasko é um dos cientistas vivos mais importantes para a história do estudo do desenvolvimento do sistema nervoso. Nos anos 70, 80 e 90 ele publicou diversos trabalhos demonstrando como neurônios jovens fazem para sair do seu local de nascimento para se estabelecerem no seu local final de diferenciação. Na época em que Michael estava publicando seus artigos, Pasko ocupava (e ainda ocupa) a prestigiosa posição de professor da Universidade de Yale. Em 1984 os dois se encontraram como palestrantes de uma conferência chamada “Esperança para uma nova neurologia”. Em sua fala, Pasko afirmou que, baseado em sua pesquisa, a identificação de neurogênese em ratos era específica para mamíferos mais primitivos, que as taxas de adição de novos neurônios era insignificante mesmo em roedores e que os critérios utilizados por Michael para a identificação de neurônios não atingiam os “critérios para neurônios na universidade de Yale”. Após isso, o laboratório de Pasko publicou artigos classificando as novas células geradas no cérebro de macacos Rhesus adultos como células de glia. Foi um balde d’água no progresso do campo da neurogênese em adultos.

Michael, a esta altura um jovem cientista tentando estabelecer sua carreira, se levantou e conseguiu um emprego na Universidade do Novo México. Ele então decidiu que a cartada decisiva que podia dar seria demonstrar a neurogênese em humanos. Para isso, ele pensou em um projeto de infundir timidina tritiada no tumor cerebral de pacientes terminais. Por não ser o nucleotídeo original, a timidina tritiada poderia inibir a proliferação de células de câncer. O projeto foi aprovado e recebeu financiamento, mas nenhum de seus superiores  o apoiou para dar prosseguimento ao projeto. Após mais esse revés, Michael abandonou a ciência para abraçar a medicina. Um verdadeiro herói injustiçado, caído em batalha.

Encontro anual da Society for Neuroscience. Foto: Portal SfN.

Então, vimos que Michael era um bravo defensor de seus achados, mesmo que desafiasse poderosos coronéis da ciência. Mas ele estava certo? Nos anos 90 tudo mudou, novas tecnologias modificaram totalmente nossa maneira de ver a neurogênese, agora podemos infectar os progenitores de neurônios com vírus que contém genes de proteínas fluorescentes e ver os neurônios gerados em adultos vivos, dentro dos cérebros de uma diversidade de animais. Através dessas técnicas sabemos que roedores e outros animais mantém a adição de novos neurônios por toda sua vida. Mas não de todos os neurônios, apenas algumas populações presentes no hipocampo e no bulbo olfatório. E em números maciços. Esses novos neurônios são essenciais para a formação de memórias no hipocampo e para as mães aprenderem os cheiros de seus bebês. Ambientes enriquecidos aumentam seus números e a depressão diminui. Mas aparentemente os dados de Michael sobre a neurogênese do córtex visual não se confirmaram. Michael foi convidado a ir para o encontro anual da Society for Neuroscience no ano 2000, onde pôde assistir palestras, assistir vídeos de novos neurônios nascendo e constatar que o dogma havia caído. A novela do nosso herói teve um final feliz. E seus artigos entram para a história da neurociência com a etiqueta de pioneiros.

Mas calma que a história toda não acabou, apesar de toda a evolução tecnológica que nos permitiu virar e revirar a neurogênese em adultos do avesso, injetar vírus com genes fluorescentes ou qualquer outra cambalhota molecular não pode ser realizada em seres humanos. Na verdade, os limites éticos para o que podemos fazer com humanos são tão grandes que só houve uma grande novidade para a forma que olhamos nossos cérebros, anticorpos. Anticorpos nos permitem marcar proteínas específicas de neurônios e assim eliminar o problema da diferença entre os critérios de Yale e os das outras pessoas.

Mas voltando a nossa novela, lembra da ideia de Michael de injetar a timidina tritiada em pacientes com câncer? Então, acontece que hoje em dia injetamos um outro análogo de timidina, o BrdU para identificar cânceres. O BrdU é melhor do que a timidina tritiada por que ele é revelado por um anticorpo que se liga no interior da célula (diferente da radioatividade que produz grânulos na superfície do corte). E assim podemos observar as células proliferativas em biópsias suspeitas de câncer. E por tabela, podemos ver todas as células que estavam nascendo na época da injeção, inclusive neurônios. Essa foi exatamente a ideia do grupo de Fred Gage. Em 1998 então eles demonstraram que diversas células expressando marcadores moleculares de neurônios nasceram ao redor do tempo da injeção nesses pacientes. E que o número de células encontrado diminuía quanto maior fosse a sobrevida do mesmo. Fantástico! Michael deve ter corrido pelado pelas ruas mandando beijinho no ombro pro Pasko.

Representação do hipocampo. Foto: Google Imagens

Mas qual será o tamanho desse fenômeno? Será que podemos contar quantas células nascem nos nossos cérebros por dia? Foi aí que um grupo sueco, do Jonas Frisén, deu uma ultra, mega cambalhota tecnológica. Vocês já ouviram falar em uma tecnologia para datar coisas muito antigas através do decaimento do carbono 14? Bom, seres vivos são formados por carbono, geralmente carbono 12 que é o mais abundante na atmosfera. Esse carbono 12 é fixado em plantas através da fotossíntese e nós o incorporamos às nossas próprias moléculas comendo estas plantas. Só que alguns fenômenos podem aumentar a concentração de carbono 14 atmosférico, como os testes nucleares que aconteciam até o começo dos anos 60. Os níveis de carbono 14 atmosférico atingiram seu pico naquela época e desde então estão em queda. Olha que sacada legal. Então, se olharmos para os neurônios de uma pessoa nascida no começo dos anos 60, aqueles que foram gerados durante a gravidez vão possuir altos níveis de carbono 14 em seu DNA, enquanto aqueles que nasceram na semana passada não! Com essa técnica, podemos saber qual é a idade de cada um dos neurônios dessas pessoas. Esse grupo calculou então que nós adicionamos 700 novos neurônios em cada um de nossos dois hipocampos por dia, representando a renovação de 1,75% desse tipo de neurônio específico, e que há uma pequena queda durante o envelhecimento. Já os bulbos olfatórios parecem não ter novos neurônios gerados em humanos adultos. Tá bom, vou parar de descrever como imagino Michael comemorando a notícia.

Opa, espera aí! Mas que fim levaram os céticos? Ficaram caladinhos? Que tipo de novela é essa? Pois é. Acreditem. Eles voltaram. Mas imagina a tarefa deles. Mostrar que uma coisa não existe quando outros dizem que existe não é tarefa fácil. Se eu mostrar para vocês um porco voando, basta esse porco para eu afirmar que porcos podem voar. Mas para os céticos, eles terão que fazer uma extensa análise, em diversos porcos, para provar que é impossível que eles voem. E é isso que o grupo de Arturo Alvarez-Buylla fez. No começo desse ano eles publicaram um artigo com cortes de hipocampo de 59 pacientes que morreram ou tiveram que remover seu hipocampo em cirurgia, a coleção mais extensa até aqui analisada. Eles observaram que proteínas típicas de neurônios jovens ou até células tronco neurais desaparecem do hipocampo antes doa adolescência. E mais, eles injetaram BrdU em macacos Rhesus, o mesmo macaco que Pasko analisou nos anos 80, e observaram que também nesses macacos a geração de novos neurônios para em algum momento entre 1 e meio e sete anos de vida. Isso é, os céticos ganharam um novo alento. Vai, deixa o Pasko beber uma cerveja que em termos de primatas ele estava certo.

Mas será mesmo? O que aconteceu no experimento do Fred Gage, em que eles viram neurônios que captaram BrdU em humanos? Em março deste ano apareceu mais um grupo, de Maura Boldrini, que analisou 28 amostras de pacientes mortos e procuraram as mesmas proteínas de células tronco neurais e neurônios jovens. Mas diferente do trabalho anterior, estes autores encontraram uma neurogênese contínua ao longo da vida, com algumas modificações causadas pela idade mas não seu desaparecimento. Que diabos! O que concluir aqui? Bom, vamos aos detalhes. Pra começar, quando estamos falando de amostras de humanos, a padronização do método é mais complicada. O tempo entre a hora da morte e a fixação do cérebro pode variar muito. A própria penetração do fixador no cérebro pode variar de acordo com mudanças estruturais que acontecem com a idade. E o que eu acho o mais importante, a história dessa pessoa deve importar. Boldrini e colaboradores tiveram o cuidado de caracterizar o estado de saúde neurológico e psiquiátrico de seus doadores, eles eram todos saudáveis. 11 deles morreram assassinados ou em acidentes automobilísticos. Já o artigo do grupo de Alvarez-Buylla utilizou pessoas que morreram com algum tipo de doença ou malformação. Lembram que eu disse que em roedores a depressão diminui a quantidade de neurogênese? Pois é, não é difícil imaginar que o mesmo acontece em humanos. Isso pode ser um viés quando olhamos para pessoas que não estão saudáveis. E que os macacos Rhesus, presos em suas gaiolas, também precisam de uma alegria na vida para deixar sua neurogênese florescer.

Mas bom, tudo o que supus no último parágrafo permanece por ser mostrado. Espero que vocês continuem seguindo a novela. E que Michael comemore muito os próximos avanços no campo que ele inaugurou.

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Leia o texto anterior: Bactérias e seu carinho desmedido por besouros .

 

 

 

Eduardo Sequerra

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