Os cientistas da Oregon State University estão decodificando como as células se comunicam e respondem coletivamente a estímulos químicos no ambiente extracelular, conhecimento que é fundamental para entender os processos fisiológicos e bloquear os mecanismos das doenças.

Um estudo realizado por pesquisadores da Faculdade de Ciências da OSU e da Faculdade de Veterinária Carlson mostra que a duração dos estímulos desempenha um grande papel na conectividade das redes de comunicação das células .

Cientistas da Universidade de Pittsburgh também colaboraram na pesquisa sobre o que os biofísicos chamam de quimiossensing multicelular, que ainda é um pouco envolto em mistério, apesar de sua importância nos processos biológicos, observam os pesquisadores.

"Ainda estamos longe de entender completamente como as redes de informação são reguladas por estimulação externa ou identidades celulares", disse Guanyu Li, estudante de doutorado na Faculdade de Ciências. "Então é isso que nosso jornal estava tentando investigar."

O ambiente extracelular – essencialmente o fluido que envolve as células – contém muitos tipos de substâncias químicas, explica Li. Sob certas condições patológicas ou fisiológicas, a composição química muda e desencadeia um processo de sinalização que leva as células a criar respostas necessárias para manter a função normal.

As respostas coordenadas entre um grupo de células são possibilitadas pela troca de moléculas com seus vizinhos mais próximos, disse Li. As trocas permitem que as células percebam e respondam às mudanças ambientais de uma maneira mais confiável do que se estivessem sentindo e respondendo individualmente, e permitem que organismos multicelulares — pessoas, animais etc. — sobrevivam em ambientes complicados.

"Por exemplo, quando você está fazendo um treino cardio, as células precisam de energia, o que levará ao metabolismo aeróbico para criar muito ATP, uma molécula de energia", disse ele. "Quando você está com sede, seu corpo vai gerar ADH - hormônio antidiurético - para promover a reabsorção de água para que você não desidrate. Todas essas mudanças nas substâncias químicas são como sinais que tentam alertar o corpo sobre o que está acontecendo. Os receptores desses sinais são células individuais”.

Ao capturar, ou ligar, as moléculas químicas com receptores na membrana celular , as células podem determinar o que está acontecendo e desencadear os processos apropriados. O problema, porém, é que nem todas as células têm a mesma capacidade de se ligar a essas moléculas.

"Portanto, em qualquer organismo multicelular, a detecção e resposta coordenada dentro de um grupo de células comunicantes é realmente importante", disse Li.

No estudo, os cientistas usaram análises estatísticas para determinar o relacionamento das células com seus vizinhos mais próximos e, em seguida, realizaram experimentos para ver o efeito dos produtos químicos estimulantes nas células e nas redes.

Li, Alia Starman, graduada da OSU Honors College e professora associada de biofísica Bo Sun, estimulou células cerebrais conhecidas como neurônios com ATP, uma molécula de energia encontrada em todas as formas de vida. Em seus experimentos, eles variaram tanto a quantidade de ATP no ambiente extracelular quanto por quanto tempo os neurônios foram expostos a ele.

Eles também experimentaram diminuir a velocidade de comunicação celular com um ácido graxo monoinsaturado, ácido palmitoleico, e aumentá-lo via cloreto de potássio , um sal de iodetos metálicos.

"Nossas análises sugerem que a conectividade de uma rede de informação é regulada principalmente pelo perfil temporal da estimulação externa - quanto tempo dura - e o nível de capacidade de comunicação da própria célula", disse Li. “O tamanho da dose não afetou a rede . conectividade."

As descobertas lançam alguma luz sobre como as redes são reguladas, abrindo a porta para a possibilidade de controlar a resposta multicelular – e combater doenças – através do tipo certo de estimulação no ambiente extracelular, disseram os pesquisadores.

O estudo também mostrou o poder coletivo de um grupo comparativamente pequeno de células, acrescentou Sun.

“Ao ouvir batidas de música, observar o sinal de mudança de direção do carro à sua frente ou contar as ondas na praia, nosso cérebro detecta a periodicidade e prevê quando o próximo evento na sequência acontecerá”, disse ele. "Mas essa função requer todo o poder do cérebro? Um sistema mínimo, tão simples quanto uma camada de células neurais, pode detectar entradas periódicas? Mostramos que isso é possível e que as células neurais fazem isso formando e organizando uma rede de comunicação com base na recorrência do sinal."

Os resultados foram publicados na revista Proceedings of the National Academy of Sciences .