Estudo identifica causa para dobramento excessivo de giros no córtex cerebral humano

A camada externa do cérebro humano (o córtex cerebral), caracterizada por seus distintos giros e sulcos (aquelas saliências e sulcos distintos), controla a função cognitiva e executiva, do pensamento consciente à fala e ao controle emocional.

O córtex cerebral é composto por mais de 10 bilhões de células e mais de 100 trilhões de conexões, uma camada de massa cinzenta de apenas cinco milímetros de espessura – pouco menos de três quartos empilhados.

A maioria dos animais com cérebros grandes exibe dobras corticais, o que permite que uma área muito grande de tecido do córtex cerebral (aproximadamente 2,6 pés quadrados) seja compactada dentro dos limites do crânio. Quanto mais dobras corticais, mais avançadas e complexas são as funções cognitivas da espécie. Espécies inferiores, como camundongos e ratos, têm cérebros menores e de superfície lisa; espécies de ordem superior, como elefantes, botos e macacos, exibem diferentes graus de girificação ou dobramento do córtex cerebral. Os humanos possuem um dos cérebros mais enrugados, considerado um indicador de evolução avançada.

Em alguns humanos, no entanto, o excesso de dobramento do córtex cerebral está associado não a maiores habilidades cognitivas, mas ao contrário e ligado a atraso no neurodesenvolvimento, deficiência intelectual e crises epilépticas. Os genes que controlam esse dobramento são em sua maioria desconhecidos.

Escrito na edição de 16 de janeiro de 2023 da PNASpesquisadores da Escola de Medicina da Universidade da Califórnia em San Diego e do instituto Rady Children’s for Genomic Medicine descrevem novas descobertas que aprofundam a compreensão da girificação humana.

Liderado pelo autor sênior do estudo Joseph Gleeson, MD, Rady Professor of Neuroscience na UC San Diego School of Medicine e diretor de pesquisa em neurociência no Rady Children’s Institute for Genomic Medicine, um consórcio internacional de pesquisadores chamado Neurogenetics Consortium realizou análises genômicas em quase 10.000 famílias com doença cerebral pediátrica ao longo de 10 anos para procurar novas causas de doença.

“Em nossa coorte, encontramos quatro famílias com uma condição chamada polimicrogiria, ou seja, muitos giros muito compactados”, disse Gleeson. “Até recentemente, a maioria dos hospitais que tratavam pacientes com esta condição não faziam testes para causas genéticas. O Consórcio foi capaz de analisar todas as quatro famílias juntas, o que nos ajudou a descobrir a causa desta condição.”

Especificamente, todas as quatro famílias apresentaram mutações em um gene chamado Transmembrane Protein 161B (TMEM161B), que produz uma proteína de função previamente desconhecida nas superfícies celulares.

“Uma vez que identificamos o TMEM161B como a causa, partimos para entender como ocorre o dobramento excessivo”, disse o primeiro autor Lu Wang, Ph.D., um pós-doutorando no laboratório de Gleeson. “Descobrimos que a proteína controla o esqueleto celular e a polaridade, e estes controlam o dobramento”.

Usando células-tronco derivados de amostras de pele de pacientes e camundongos modificados, os pesquisadores identificaram defeitos nas interações das células neurais no início da embriogênese.

“Descobrimos que o gene é necessário e suficiente para as mudanças do citoesqueleto necessárias para a forma como as células neurais interagem umas com as outras”, disse Wang. “Foi interessante que o gene apareceu pela primeira vez na evolução em esponjas, que nem sequer têm cérebro, então claramente a proteína deve ter outras funções. Aqui encontramos um papel crítico na regulação do número de dobras no cérebro humano.”

Os autores do estudo enfatizaram que os estudos de descoberta genética são importantes porque identificam as causas das doenças humanas, mas que essas descobertas podem levar muitos anos para evoluir para novos tratamentos.

“Esperamos que médicos e cientistas possam expandir nossos resultados para melhorar o diagnóstico e o tratamento de pacientes com doenças cerebrais”, disse Gleeson.