Os peixes-zebra são membros de um grupo rarefeito de vertebrados capazes de curar completamente uma medula espinhal cortada. Uma compreensão clara de como essa regeneração ocorre pode fornecer pistas para estratégias de cura de lesões da medula espinhal em pessoas. Tais lesões podem ser devastadoras, causando perda permanente de sensibilidade e movimento.

Um novo estudo da Faculdade de Medicina da Universidade de Washington, em St. Louis, mapeia um atlas detalhado de todas as células envolvidas — e como elas trabalham juntas — na regeneração da medula espinhal do peixe-zebra.

Em uma descoberta inesperada, os pesquisadores mostraram que a sobrevivência e a adaptabilidade dos próprios neurônios cortados são necessárias para a regeneração completa da medula espinhal. Surpreendentemente, o estudo mostrou que células-tronco capazes de formar novos neurônios — e tipicamente consideradas centrais para a regeneração — desempenham um papel complementar, mas não lideram o processo.

O estudo foi publicado em 15 de agosto na revista Nature Communications .

Diferentemente das lesões na medula espinhal de humanos e outros mamíferos, nas quais neurônios danificados sempre morrem, os neurônios danificados do peixe-zebra alteram dramaticamente suas funções celulares em resposta à lesão, primeiro para sobreviver e depois para assumir novos e centrais papéis na orquestração dos eventos precisos que governam a cura, descobriram os pesquisadores. Os cientistas sabiam que os neurônios do peixe-zebra sobrevivem à lesão na medula espinhal, e este novo estudo revela como eles fazem isso.

"Descobrimos que a maioria, se não todos, os aspectos do reparo neural que estamos tentando alcançar em pessoas ocorrem naturalmente no peixe-zebra", disse a autora sênior Mayssa Mokalled, Ph.D., professora associada de biologia do desenvolvimento.

"A observação surpreendente que fizemos é que há fortes mecanismos de proteção e reparo neuronal acontecendo logo após a lesão. Acreditamos que esses mecanismos de proteção permitem que os neurônios sobrevivam à lesão e então adotem um tipo de plasticidade espontânea — ou flexibilidade em suas funções — que dá ao peixe tempo para regenerar novos neurônios para atingir a recuperação total.

"Nosso estudo identificou alvos genéticos que nos ajudarão a promover esse tipo de plasticidade nas células de pessoas e outros mamíferos."

Ao mapear os papéis evolutivos de vários tipos de células envolvidas na regeneração, Mokalled e seus colegas descobriram que a flexibilidade dos neurônios sobreviventes lesionados e sua capacidade de se reprogramar imediatamente após a lesão lideram a cadeia de eventos necessária para a regeneração da medula espinhal.

Se esses neurônios que sobrevivem a lesões forem desativados, o peixe-zebra não recupera sua capacidade normal de natação, mesmo que as células-tronco regenerativas permaneçam presentes.

Quando a longa fiação da medula espinhal é esmagada ou cortada em pessoas e outros mamíferos, isso desencadeia uma cadeia de eventos de toxicidade que mata os neurônios e torna o ambiente da medula espinhal hostil aos mecanismos de reparo.

Essa toxicidade neuronal pode fornecer alguma explicação para o fracasso das tentativas de aproveitar células-tronco para tratar lesões da medula espinhal em pessoas. Em vez de focar na regeneração com células-tronco, o novo estudo sugere que qualquer método bem-sucedido para curar lesões da medula espinhal em pessoas deve começar salvando os neurônios lesionados da morte.

"Os neurônios sozinhos, sem conexões com outras células, não sobrevivem", disse Mokalled.

Há algumas evidências de que essa capacidade está presente, mas adormecida, em neurônios de mamíferos, então esta pode ser uma rota para novas terapias, de acordo com os pesquisadores.

"Temos esperança de que identificar os genes que orquestram esse processo de proteção no peixe-zebra — versões dos quais também estão presentes no genoma humano — nos ajudará a encontrar maneiras de proteger os neurônios nas pessoas das ondas de morte celular que vemos após lesões na medula espinhal", disse ela.

Embora este estudo seja focado em neurônios, Mokalled disse que a regeneração da medula espinhal é extremamente complexa, e o trabalho futuro de sua equipe se aprofundará em um novo atlas celular para entender as contribuições de outros tipos de células para a regeneração da medula espinhal, incluindo células não neuronais, chamadas glia, no sistema nervoso central, bem como células do sistema imunológico e da vasculatura.

Eles também têm estudos em andamento comparando as descobertas em peixes-zebra com o que está acontecendo em células de mamíferos, incluindo tecido nervoso de camundongos e humanos.