Cientistas descobrem células cerebrais ocultas que ajudam a curar lesões na medula espinhal

“Os astrócitos são respondedores críticos a doenças e distúrbios do sistema nervoso central — o cérebro e a medula espinhal,” afirmou o neurocientista Joshua Burda, PhD, professor assistente de Ciências Biomédicas e Neurologia no Cedars-Sinai e autor sênior do estudo. “Descobrimos que astrócitos localizados longe do local da lesão ajudam a impulsionar o reparo da medula espinhal. Nossa pesquisa também desvendou um mecanismo que essas células astrogliais únicas usam para sinalizar ao sistema imunológico a limpeza dos detritos resultantes da lesão, o que é um passo crítico no processo de cicatrização dos tecidos.”

A equipe nomeou essas células como “astrócitos remotos da lesão,” ou ARLs. Eles também identificaram vários subtipos distintos. Pela primeira vez, o estudo explica como um subtipo pode detectar danos à distância e responder de maneiras que apoiam a recuperação.

Resposta da Medula Espinhal a Lesões

A medula espinhal é um longo feixe de tecido nervoso que se estende do cérebro pela coluna vertebral. Sua região interna, chamada de matéria cinza, contém corpos celulares nervosos, juntamente com astrócitos. Cercando isso, está a matéria branca, composta por astrócitos e longas fibras nervosas que transportam sinais entre o cérebro e o resto do corpo. Os astrócitos ajudam a manter um ambiente estável para que esses sinais possam viajar corretamente.

Quando a medula espinhal é lesionada, as fibras nervosas se rompem. Isso pode causar paralisia e interromper sensações como toque e temperatura. As fibras danificadas se decompõem em detritos. Na maioria dos tecidos, a inflamação permanece confinada à área lesionada. No entanto, na medula espinhal, as fibras nervosas podem se estender por longas distâncias, fazendo com que o dano e a inflamação se espalhem bem além do local original da lesão.

Astrócitos Remotos da Lesão e a Limpeza Imune

Em experiências com camundongos com lesões na medula espinhal, os pesquisadores descobriram que os ARLs desempenham um papel fundamental na promoção do reparo. Eles também encontraram fortes indícios de que o mesmo processo ocorre nos tecidos da medula espinhal de pacientes humanos.

Um subtipo de ARL produz uma proteína chamada CCN1. Essa molécula envia sinais para células imunes conhecidas como microglia.

“Uma das funções das microglia é atuar como os principais coletores de lixo no sistema nervoso central,” disse Burda. “Após um dano tecidual, elas consomem pedaços de detritos das fibras nervosas — que são muito gordurosos e podem causar uma espécie de indigestão. Nossos experimentos mostraram que o CCN1 derivado dos astrócitos sinaliza para as microglia mudarem seu metabolismo para que possam digerir melhor toda aquela gordura.”

Segundo Burda, essa melhora na remoção de detritos pode ajudar a explicar por que alguns pacientes experimentam recuperação parcial e espontânea após lesões na medula espinhal. Quando os pesquisadores eliminaram o CCN1 derivado dos astrócitos, a cicatrização foi significativamente reduzida.

“Se removermos o CCN1 dos astrócitos, as microglia até comem, mas não digerem. Elas chamam mais microglia, que também se alimentam, mas não digerem,” disse Burda. “Grandes aglomerados de microglia cheias de detritos se formam, intensificando a inflamação ao longo da medula espinhal. E quando isso acontece, o tecido não se repara tão bem.”

Implicações para Esclerose Múltipla e Lesões Cerebrais

Quando os cientistas examinaram amostras de medula espinhal de pessoas com esclerose múltipla, observaram o mesmo processo de reparo relacionado ao CCN1. Burda observou que esses princípios básicos de reparo podem se aplicar amplamente a lesões que afetam tanto o cérebro quanto a medula espinhal.

“O papel dos astrócitos na cicatrização do sistema nervoso central é notavelmente subestimado,” afirmou David Underhill, PhD, chefe do Departamento de Ciências Biomédicas. “Esse trabalho sugere fortemente que os astrócitos remotos de lesão oferecem um caminho viável para limitar a inflamação crônica, melhorar a regeneração funcionalmente significativa e promover a recuperação neurológica após lesões cerebrais e na medula espinhal, assim como em doenças.”

Burda agora está trabalhando para desenvolver estratégias que aproveitem a via do CCN1 para melhorar a cicatrização da medula espinhal. Sua equipe também está estudando como o CCN1 dos astrócitos pode influenciar doenças neurodegenerativas inflamatórias e o envelhecimento.

Os autores adicionais do Cedars-Sinai incluem Sarah McCallum, Keshav B. Suresh, Timothy S. Islam, Manish K. Tripathi, Ann W. Saustad, Oksana Shelest, Aditya Patil, David Lee, Brandon Kwon, Katherine Leitholf, Inga Yenokian, Sophia E. Shaka, Jasmine Plummer, Vinicius F. Calsavara e Simon R.V. Knott.

Outros autores incluem Connor H. Beveridge, Palak Manchandra, Caitlin E. Randolph, Gordon P. Meares, Ranjan Dutta, Riki Kawaguchi e Gaurav Chopra.

Financiamento: Este trabalho foi apoiado por: os Institutos Nacionais de Saúde dos EUA (NIH) 5R01NS128094, R00NS105915, K99NS105915 (para J.E.B.), F31NS129372 (para K.S.), K99AG084864 (S.M.) R35 NS097303 e R01 NS123532 (RD), R01MH128866, U18TR004146, P30 CA023168 e prêmio ASPIRE Challenge e Reduction-to-Practice (para G.C.); a Paralyzed Veterans Research Foundation of America (para J.E.B.); Wings for Life (para J.E.B.); Bolsa de Pós-Doutorado do Cedars-Sinai Center for Neuroscience and Medicine (para S.M.); Bolsa de Pesquisa em Neurociência da American Academy of Neurology (para S.M.); Bolsa de Pós-Doutorado do California Institute for Regenerative Medicine (para S.M.); O Prêmio USAMRAA do Departamento de Defesa dos EUA W81XWH2010665 através do Programa de Pesquisa sobre Alzheimer Revisado por Pares (para G.C.); a Bolsa de Pós-Doutorado Arnold O. Beckman (para C.E.R.); também é reconhecido o Centro de Pesquisa em Câncer da Purdue University financiado pela concessão NIH P30 CA023168.