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# Biologia # Neurociência

Nova Esperança para Bebês Afetados por Asfixia ao Nascer

Pesquisas mostram que tratamentos com células-tronco podem ajudar bebês com asfixia ao nascer.

Inês Caramelo, Sandra I. Anjo, Vera M. Mendes, Ivan L. Salazar, Alexandra Dinis, Carla M.P. Cardoso, Carlos B. Duarte, Mário Grãos, Bruno Manadas

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Asfixia ao nascer é uma condição séria que acontece quando um recém-nascido não recebe sangue ou oxigênio suficiente durante o parto. Isso pode causar uma variedade de problemas, especialmente afetando o cérebro, que precisa de muita energia e não tem muita armazenada. Os pais que ouvem isso podem sentir o coração apertar, já que danos cerebrais podem levar a muitos outros problemas, incluindo condições como paralisia cerebral ou outras deficiências.

A Vulnerabilidade do Cérebro

Os recém-nascidos não são como adultos. Seus cérebros ainda estão em um estado muito delicado, tornando-os mais propensos a danos por falta de oxigênio. A Organização Mundial da Saúde aponta que a asfixia ao nascer é uma das principais causas de mortes e deficiências infantis no mundo todo. Não é só uma questão menor; mais da metade dos bebês que sobrevivem à lesão inicial pode enfrentar sérios desafios nos primeiros anos, como convulsões, problemas motores e outras complicações de saúde.

O Que Acontece Depois da Asfixia?

Quando a asfixia acontece, geralmente há uma falta de energia no início. Mas depois disso, o fluxo sanguíneo pode ser restaurado, o que é bom, certo? Bem, parece que tem um porém. Durante o tempo sem oxigênio adequado, o cérebro começa a usar energia de uma forma que cria muito ácido lático e reduz uma molécula crucial chamada ATP. Pense no ATP como a bateria que mantém tudo funcionando bem no seu corpo. Quando essa bateria fica baixa, outros problemas surgem.

À medida que o cérebro fica faminto de energia, há muito sódio e cálcio dentro das células cerebrais, levando a uma situação caótica conhecida como liberação de neurotransmissores, que é como soltar fogos de artifício no cérebro. Isso pode levar à excitotoxicidade, onde muitos sinais podem danificar as células cerebrais. As células cerebrais incham e podem sofrer estresse oxidativo, que é basicamente o equivalente oxidativo de ter muitas louças sujas acumuladas porque você não as lavou depois do jantar.

O Dano Não Acaba Imediatamente

Após o dano inicial, os problemas não desaparecem só assim. Muitas células cerebrais podem parecer se recuperar no início, mas podem morrer mais tarde devido a uma falha energética atrasada. Todo o processo pode se estender por vários dias, com lesões secundárias acontecendo mesmo depois da falta inicial de oxigênio. Com o tempo, a inflamação crônica e mudanças na atividade gênica podem complicar ainda mais a situação, levando a problemas de longo prazo que podem durar meses ou até anos.

Tratamentos Atuais: Hipotermia Terapêutica

Atualmente, um dos principais tratamentos para recém-nascidos enfrentando encefalopatia hipóxica-isquêmica moderada a grave (HIE) é a hipotermia terapêutica. Basicamente, isso envolve resfriar a temperatura corporal do bebê para uma faixa específica por um tempo limitado. Pense nisso como dar uma pausa necessária para o cérebro desacelerar e se recuperar. Embora esse tratamento possa ajudar a reduzir a inflamação e a morte celular, não funciona sempre perfeitamente.

A Promessa das Células-Tronco

Recentemente, pesquisadores têm olhado para as células-tronco como uma nova opção de tratamento. Essas células únicas têm algumas habilidades bem impressionantes. Elas podem ajudar a gerar novas células cerebrais e reduzir a inflamação. Cientistas descobriram que, fazendo as células-tronco se sentirem em um ambiente mais confortável, elas podem se tornar ainda mais eficazes.

Neste estudo, os cientistas usaram condições especiais de cultivo para preparar as células-tronco antes de testá-las em células cerebrais que haviam sido privadas de oxigênio. Ao imitar as condições em que essas células normalmente cresceriam, os pesquisadores as tornaram mais potentes.

Montando o Experimento

Para testar os efeitos dessas células-tronco especialmente preparadas, os cientistas criaram um modelo in vitro que simula as condições da asfixia ao nascer. Eles pegaram células cerebrais de embriões de rato, trataram-nas para imitar a privação de oxigênio e, em seguida, monitoraram como elas se saíram depois de serem tratadas com células-tronco normais ou especialmente preparadas.

Depois de danificarem as células cerebrais com a privação de oxigênio, eles procuraram sinais de recuperação em ambos os grupos de células. Eles queriam ver se as células-tronco especialmente tratadas poderiam ajudar a restaurar a rede cerebral afetada pela asfixia.

Cultivando as Células Cerebrais

Para isolar as células cerebrais, os pesquisadores primeiro prepararam embriões de rato de uma maneira específica. Eles usaram uma solução especial para separar as células e colocaram-nas em um ambiente adequado para ajudá-las a crescer por cerca de uma semana. Isso deu tempo para as células amadurecerem antes de expô-las a uma falta simulada de oxigênio.

Assim que as células estavam prontas, elas foram submetidas a níveis baixos de oxigênio e monitoraram como lidaram com o estresse. Os cientistas então trataram algumas das células com as células-tronco especiais para ver se poderiam ajudar as células cerebrais estressadas a se recuperar.

Preparando as Células-Tronco

As células-tronco usadas nos experimentos vieram de cordões umbilicais, que são uma rica fonte dessas células incríveis. Os pesquisadores expandiram essas células em laboratório até terem o suficiente para trabalhar. Eles testaram tanto culturas normais quanto culturas que se assemelhavam mais às condições encontradas no corpo humano, ou seja, superfícies macias e níveis específicos de oxigênio.

Depois de deixar as células crescerem por um dia, eles coletaram as substâncias que essas células-tronco liberaram em seu ambiente, sabendo que essas substâncias (o secretoma) conteriam a chave para seus potenciais benefícios.

A Ofensa de Privação de Oxigênio e Glicose

Quando as células cerebrais foram submetidas a cinco horas de baixos níveis de oxigênio e glicose, os pesquisadores se certificaram de monitorar a situação de perto. Eles trocaram o meio por um que não continha glicose para induzir condições semelhantes à asfixia ao nascer. O grupo de controle, por outro lado, teve um ambiente regular para prosperar.

Depois da privação de oxigênio, os pesquisadores queriam ver como as células cerebrais se saíram. Eles analisaram os níveis de várias proteínas para avaliar se o tratamento com células-tronco ajudou a restaurar os níveis normais nessas células cerebrais.

Avaliando a Saúde Neuronal

Depois que as células cerebrais foram submetidas às condições estressantes, os pesquisadores realizaram testes para examinar a saúde celular. Eles confirmaram que as células cerebrais privadas de oxigênio não estavam indo bem, como indicado pela perda de marcadores proteicos que sinalizam uma estrutura neuronal saudável.

Os Efeitos do Tratamento com Células-Tronco

Depois de expor as células cerebrais estressadas ao secretoma tanto das células-tronco normais quanto das especialmente preparadas, os pesquisadores notaram alguns efeitos interessantes. Comparado ao tratamento com células-tronco normais, aqueles tratados com o secretoma especialmente preparado apresentaram menos sinais de morte celular.

Usando métodos avançados de imagem e análise, eles conseguiram confirmar que o secretoma estava ajudando a manter as células cerebrais mais saudáveis, estabilizando sua estrutura mesmo após uma falta de oxigênio.

O Segredo: Análise do Secretoma

Ao analisar o secretoma-o mix de substâncias liberadas pelas células-tronco-os pesquisadores descobriram um tesouro de proteínas. Eles estavam particularmente interessados naquelas que poderiam ajudar a restaurar as funções celulares. Muitas proteínas ligadas à recuperação de lesões, gerenciamento de inflamação e saúde celular geral foram identificadas.

Comparando os efeitos do secretoma especialmente preparado com o regular, os cientistas puderam entender melhor quais proteínas estavam fazendo o trabalho pesado no processo de recuperação. Essa análise ajudou a perceber que essas substâncias ricas em nutrientes poderiam desempenhar um papel crucial na proteção das células cerebrais.

Encontrando um Terreno Comum: Mecanismos de Ação

Depois de estudar os resultados, os pesquisadores perceberam que ambos os tipos de tratamento desencadearam algumas respostas semelhantes nas células cerebrais. Uma das respostas principais envolvia melhorar como as proteínas eram feitas. Essas proteínas desempenham papéis críticos em manter as células saudáveis, especialmente após uma lesão.

Em particular, uma proteína especial chamada L13a, que ajuda a regular como outras proteínas são feitas, foi uma jogadora chave. Essa foi uma descoberta empolgante, já que manter a produção de proteínas equilibrada é crucial para a sobrevivência celular.

O Papel das Mitocôndrias

As mitocôndrias são as usinas de energia das células, fornecendo a energia necessária para todas as atividades celulares. Os pesquisadores descobriram que o tratamento especial com secretoma teve um impacto nessas pequenas fábricas de energia. Ao restaurar a função das proteínas mitocondriais, o tratamento especial pode ter ajudado a prevenir a segunda onda de danos frequentemente vista após uma lesão inicial.

As Consequências do Tratamento

Após serem tratados com os vários Secretomas, as células cerebrais mostraram sinais de resiliência. Elas estavam melhores em manter suas formas e conexões entre si. Os efeitos positivos do secretoma especialmente preparado eram evidentes na capacidade das células cerebrais de restaurar sua funcionalidade mesmo após o trauma.

E Agora?

O potencial que as células-tronco têm para tratar condições como a asfixia ao nascer é uma área empolgante de pesquisa. Os cientistas estão ansiosos para expandir esses achados em estudos futuros para entender melhor como utilizar essa abordagem terapêutica de forma eficaz.

Tratamentos inovadores como esse podem levar a uma melhora nos cuidados para recém-nascidos enfrentando as consequências da privação de oxigênio ao nascer. Os pesquisadores continuam a investigar maneiras de refinar os tratamentos com células-tronco para que possam funcionar ainda melhor em ambientes clínicos.

Resumindo, enquanto a asfixia ao nascer pode levar a desafios significativos para os recém-nascidos, tratamentos promissores estão surgindo. A compreensão de como as células-tronco e seu secretoma podem proteger e melhorar a saúde cerebral está crescendo, abrindo caminho para melhores resultados no futuro.

Fonte original

Título: Physioxia-modulated mesenchymal stem cells secretome has higher capacity to preserve neuronal network and translation processes in hypoxic-ischemic encephalopathy in vitro model

Resumo: Hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) is one of the leading causes of child death worldwide. Most of the survivors develop various neurological diseases, such as cerebral palsy, seizures, and/or motor and behavioral problems. HIE is caused by an episode of perinatal asphyxia, which interrupts the blood supply to the brain. Due to its high energy demands, this interruption initiates glutamate excitotoxic pathways, leading to cell death. Umbilical cord mesenchymal stem cells (UC-MSCs) are gaining attention as a promising complement to the current clinical approach, based on therapeutic hypothermia, which has shown limited efficacy. Previous data have shown that priming MSCs under physiological culture conditions, namely soft platforms (3kPa) - mechanomodulated - or physiological oxygen levels (5% O2) - physioxia - leads to changes in the cellular proteome and their secretome. To evaluate how exposing MSCs to these culture conditions could impact their therapeutic potential, physiologically primed UC-MSCs or their secretome were added to an in vitro HIE model using cortical neurons primary cultures subjected to oxygen and glucose deprivation (OGD) insult. By comparing the neuronal proteome of sham, OGD insulted, and OGD-treated neurons, it was possible to identify proteins whose levels were restored in the presence of UC-MSCs or their secretome. Despite the different approaches that differentially altered UC-MSCs proteome and secretome, the effects converged on the re-establishment of the levels of proteins involved in translation mechanisms (such as the 40S and 60s ribosomal subunits), possibly stabilizing proteostasis, which is known to be essential for neuronal recovery. Interestingly, treatment with the secretome of UC-MSC modulated under physioxic conditions sustained part of the neuronal network integrity and modulated several mitochondrial proteins, including those proteins involved in ATP production. This suggests that the unique composition of the physioxia-modulated secretome may offer a therapeutical advantage in restoring essential cellular processes that help neurons maintain their function, compared to traditionally expanded UC-MSCs. These findings suggest that both the presence of UC-MSCs and their secretome alone can influence multiple targets and signaling pathways, collectively promoting neuronal survival following an OGD insult.

Autores: Inês Caramelo, Sandra I. Anjo, Vera M. Mendes, Ivan L. Salazar, Alexandra Dinis, Carla M.P. Cardoso, Carlos B. Duarte, Mário Grãos, Bruno Manadas

Última atualização: 2024-11-27 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.26.625525

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.26.625525.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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