Saúde
Pesquisa sugere que o metabolismo dos ácidos graxos da mielina pode servir como uma reserva de energia para o sistema nervoso central
Os cérebros dos mamíferos gastam uma quantidade significativa de energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP). Esta é a molécula que as células usam para transferir energia, alimentando, em última análise, vários processos biológicos.
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Ingrid Fadelli - 30/09/2024
Imagem de microscopia eletrônica da mielina do nervo óptico. Crédito: Wiebke Moebius, MPI Goettingen.
Os cérebros dos mamíferos gastam uma quantidade significativa de energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP). Esta é a molécula que as células usam para transferir energia, alimentando, em última análise, vários processos biológicos.
Ao contrário de outros órgãos que têm células de gordura , neurônios e outras células no sistema nervoso central (SNC) não são conhecidos até agora por possuírem reservas de energia locais óbvias. Enquanto os astrócitos podem usar glicogênio armazenado para proteger temporariamente os neurônios no caso de baixos níveis de açúcar no sangue (ou seja, hipoglicemia), descobriu-se que uma falta persistente de glicose contribui para a neurodegeneração a longo prazo.
Pesquisadores do Instituto Max Planck de Estudos Multidisciplinares na Alemanha e outros institutos ao redor do mundo realizaram recentemente um estudo investigando a contribuição do metabolismo dos ácidos graxos gliais para o armazenamento de energia que também pode ser usada por outras células no SNC.
Suas descobertas, publicadas na Nature Neuroscience , sugerem que o metabolismo lipídico oligodendroglial pode servir como uma reserva de energia, ajudando a superar a privação de glicose e a neurodegeneração associada.
"A principal motivação por trás do nosso artigo recente foi uma ideia muito especulativa de que a mielina pode ter evoluído como um depósito de lipídios altamente especializado", disse Klaus-Armin Nave, autor supervisor do artigo.
"Propusemos que, durante a evolução, o surgimento da mielina coincidiu com a perda de gotículas lipídicas em células gliais associadas ao axônio . Hugo Bellen demonstrou em Drosophila mutante que um excesso de produtos da glicólise seria convertido no axônio em ácidos graxos que são transportados de volta para a glia envolvente e armazenados como gotículas lipídicas."
Com base nas descobertas coletadas anteriormente por Bellen e outros pesquisadores, Nave e seus colegas levantaram a hipótese de que a mielina, uma camada protetora de gordura que envolve axônios (ou seja, fibras nervosas ) no SNC dos vertebrados, poderia ter evoluído conforme a glia aprendeu a "empacotar" lipídios armazenados e proteínas específicas em membranas que podem ser enroladas ao redor dos axônios. Como resultado, a mielina pode não apenas facilitar a transmissão de sinais entre as células, mas também reter seu papel original de reserva de energia.
"Primeiro realizamos experimentos ex vivo simples, isolando o nervo óptico de camundongos adultos e colocando-o em cultura", explicou Nave.
"A sobrevivência de sua população de células gliais foi medida na ausência ou presença de glicose no meio de cultura. A falta de glicose foi surpreendentemente bem tolerada pelos oligodendrócitos, mas apenas se eles pudessem degradar ácidos graxos da mielina e gerar ATP pela oxidação dos produtos de degradação nas mitocôndrias."
Ao conduzir experimentos adicionais, os pesquisadores descobriram que a energia gerada por oligodendrócitos a partir de lipídios também poderia suportar a atividade de pico elétrico de axônios mielinizados no nervo óptico. Usando mutantes de camundongos específicos de células, eles mostraram que os peroxissomos oligodendrogliais, pequenas organelas encontradas dentro de oligodendrócitos e mielina, também desempenham um papel na rotatividade de ácidos graxos.
"Quando mutantes condicionais de camundongos foram feitos para não terem transportadores de glicose de oligodendrócitos adultos, essas células foram 'privadas de fome' in vivo", disse Nave. "Isso foi tolerado, no entanto, porque essas células mielinizantes têm acesso imediato a ácidos graxos, porque a renovação normal de lipídios de mielina continua. No entanto, quando analisados por microscopia eletrônica , esses camundongos perdem gradualmente as membranas de mielina."
As descobertas reunidas por Nave e seus colegas sugerem que o cérebro mielinizado de mamíferos adultos pode possuir uma reserva significativa de energia que pode ajudar a compensar temporariamente a escassez de energia. Essas descobertas podem ter implicações importantes para o estudo de distúrbios associados à perda de substância branca cerebral como resultado da fome, como a anorexia nervosa.
"Doenças neurodegenerativas associadas à perda gradual de mielina também podem refletir esse mecanismo de metabolização de ácidos graxos da bainha de mielina", acrescentou Nave.
"Agora precisamos determinar como exatamente a energia metabólica dos ácidos graxos derivados da mielina atinge outras células gliais e o compartimento axonal, todos os quais parecem lucrar com a desmielinização. Estamos especulando que podem ser ácidos graxos muito curtos ou corpos cetônicos."
Mais informações: Ebrahim Asadollahi et al, Metabolismo de ácidos graxos oligodendrogliais como reserva de energia do sistema nervoso central, Nature Neuroscience (2024). DOI: 10.1038/s41593-024-01749-6 .
Informações do periódico: Nature Neuroscience
