Um olhar profundo sobre a progressão da doença de Parkinson

A doença de Parkinson é uma doença neurodegenerativa complexa que leva à deterioração de tipos específicos de neurônios no cérebro, resultando em vários sintomas motores e não motores. Estima-se atualmente que mais de 10 milhões de pessoas no mundo vivam com a doença de Parkinson, a segunda doença neurodegenerativa mais comum depois da doença de Alzheimer. Espera-se que esse número aumente para 14 milhões até 2040, no que é conhecido como a pandemia de Parkinson.

Um dos principais eventos na doença de Parkinson é o acúmulo de uma proteína chamada alfa-sinucleína dentro dos neurônios. Essa acumulação perturba o funcionamento normal das células, dando origem aos sintomas da doença de Parkinson e de outras doenças, e progride para agregados chamados corpos de Lewy.

Num novo estudo, investigadores de dois laboratórios da EPFL combinaram os seus conhecimentos para explorar como a alfa-sinucleína perturba os processos metabólicos dentro dos neurónios. O estudo é uma colaboração verdadeiramente interdisciplinar entre a Plataforma Bertarelli para Terapia Gênica de Bernard Schneider e o grupo de Anders Meibom na EPFL, com o apoio do Centro de Microscopia Bioeletrônica da EPFL.

A obra está publicada em Acta Neuropathologica Comunicações.

Os pesquisadores usaram técnicas de imagem de ponta, incluindo um instrumento analítico chamado NanoSIMS (Espectrometria de Massa de Íons Secundários em Nanoescala). NanoSIMS é uma “microssonda iônica” que combina alta resolução espacial (50–150 nm), espectrometria de massa de alta resolução e alta sensibilidade analítica, o que permite produzir mapas subcelulares de renovação metabólica com extrema sensibilidade. O laboratório de Meibom na EPFL usou o NanoSIMS para uma série de estudos ecológicos e geológicos.

Neste estudo, os pesquisadores combinaram NanoSIMS com marcação de isótopos estáveis, para visualizar variações isotópicas dentro dos tecidos em alta resolução, fornecendo informações sobre a atividade metabólica de compartimentos celulares e organelas individuais. Eles combinaram isso com a microscopia eletrônica para “ver” mais informações de amostras biológicas.

Para modelar a doença de Parkinson, a equipe utilizou ratos geneticamente modificados que superexpressavam a alfa-sinucleína humana em um hemisfério do cérebro, deixando o outro saudável como controle. Ao comparar os neurónios que sobre-expressam a alfa-sinucleína com os do hemisfério de controlo, os cientistas descobriram mudanças significativas na forma como as moléculas de carbono são incorporadas e processadas nos neurónios.

Uma das descobertas mais notáveis ​​foi o efeito da alfa-sinucleína na renovação do carbono dentro dos neurônios. Os neurônios que superexpressam a alfa-sinucleína mostraram uma renovação geral aumentada de macromoléculas, sugerindo que o acúmulo de alfa-sinucleína pode levar ao aumento da demanda metabólica nessas células.

O estudo também constatou alterações na distribuição do carbono entre os diferentes compartimentos celulares, como o núcleo e o citoplasma, que podem ser influenciadas pela interação da alfa-sinucleína com o DNA e as histonas.

As perturbações metabólicas causadas pela alfa-sinucleína também parecem afectar organelos específicos: as mitocôndrias, por exemplo, mostraram incorporação anormal de carbono e padrões de renovação, o que concorda com estudos anteriores que mostram que a alfa-sinucleína prejudica a função mitocondrial. Da mesma forma, o aparelho de Golgi – responsável pelo tráfego e comunicação celular – exibia defeitos metabólicos que provavelmente foram causados ​​pela interrupção da comunicação entre organelas pela alfa-sinucleína.

“Este estudo mostra o potencial da tecnologia NanoSIMS para revelar alterações metabólicas no cérebro, com resolução sem precedentes, a nível subcelular”, diz Bernard Schneider. “Isso nos dá uma ferramenta para estudar alterações patológicas precoces que ocorrem em neurônios vulneráveis ​​como consequência do acúmulo de alfa-sinucleína, um mecanismo diretamente ligado à doença de Parkinson”.