O impacto das toxinas e da genética na doença de Parkinson

A doença de Parkinson (DP) afeta milhões de pessoas no mundo todo. É um transtorno que causa a perda gradual de células nervosas no cérebro. Essa perda resulta em vários sintomas relacionados ao movimento, como movimentos lentos, rigidez, tremores em repouso e dificuldades de equilíbrio. Além desses problemas motores, também tem sintomas não-motores, como falta de motivação, ansiedade, problemas de memória, tristeza, alucinações, dificuldades para dormir, dor e problemas digestivos.

Os principais problemas na DP são a perda de neurônios que produzem Dopamina em uma parte do cérebro chamada substância negra. Essa perda leva a níveis mais baixos de dopamina, que é essencial para controlar o movimento. Outro sinal característico da DP é o acúmulo de uma proteína chamada Alfa-sinucleína, que formam aglomerados que podem ser tóxicos para os neurônios, conhecidos como corpos de Lewy e neuritos de Lewy.

A maioria dos casos de Parkinson acontece sem uma razão conhecida, mas estudos identificaram mais de 90 fatores genéticos que podem aumentar o risco de desenvolver a doença. Parece que a genética contribui com cerca de 35% para o risco da doença. Embora algumas mutações no gene alfa-sinucleína sejam comuns nas formas genéticas da DP, nenhum modelo animal recria todos os aspectos da doença. Essa falta de modelos completos sugere que fatores ambientais desempenham um papel vital no desenvolvimento da DP. Curiosamente, até pessoas com a mesma mutação genética podem apresentar sintomas bem diferentes, indicando uma mistura complexa de fatores genéticos, ambientais e relacionados à idade envolvidos na doença.

Pesquisas recentes sugeriram que certas toxinas podem estar envolvidas no desenvolvimento da DP. Por exemplo, o lipopolissacarídeo (LPS) é frequentemente usado para provocar uma resposta imunológica em estudos. Ele vem da camada externa de bactérias específicas e pode desencadear Inflamação tanto no corpo quanto no cérebro. Vários estudos mostraram que tratar animais com LPS pode imitar alguns sintomas da DP. Por exemplo, injeções repetidas de LPS em camundongos jovens levaram a uma diminuição em certas células do cérebro 19 dias após a primeira dose, embora não houvesse mais perda após um período maior.

#Objetivos da Pesquisa

Esse estudo teve como objetivo testar a ideia de que a DP ocorre através de um mecanismo de "dupla ação". Isso significa que tanto o aumento dos níveis de endotoxinas como o LPS quanto a presença de alfa-sinucleína agregada juntos desencadeiam a morte das células cerebrais. Os pesquisadores usaram ratos geneticamente modificados para superexpressar a alfa-sinucleína humana. Esses ratos mostraram os primeiros sinais da doença aos quatro meses de idade, levando a uma perda significativa de neurônios que produzem dopamina aos um ano e mudanças em como esses neurônios funcionam. Para ver como o LPS afetava esses ratos, os pesquisadores injetaram LPS quando eles tinham dois meses e verificaram mudanças na inflamação e no sistema dopaminérgico três meses depois.

#Comportamento de Doença e Mudanças de Peso

As injeções de LPS causam comportamentos de doença nos ratos, parecido com o que acontece em humanos durante infecções. Os pesquisadores mediram sinais de doença e mudanças no peso corporal em vários momentos após a injeção de LPS. Ratos tratados com solução salina não mostraram sinais de doença, com apenas uma leve diminuição na atividade notada em alguns ratos que superexpressavam alfa-sinucleína. Em contraste, aqueles tratados com LPS mostraram claro comportamento de doença, atingindo o pico 24 horas após a injeção. Eles ficaram menos ativos, adotaram posturas encolhidas e seu pelo parecia bagunçado. Enquanto os ratos tratados com salina ganharam peso gradualmente, os ratos tratados com LPS perderam peso, chegando a perder mais de 40 gramas logo após a injeção, mas começaram a se recuperar nas semanas seguintes.

#Investigando Inflamação Duradoura

Os pesquisadores investigaram se uma única dose de LPS poderia causar inflamação duradoura nas regiões do cérebro de interesse. Eles usaram técnicas avançadas de citometria de fluxo para identificar as várias células imunológicas envolvidas.

Os resultados indicaram que a porcentagem de certas células imunológicas, chamadas monocitos/macrófagos, aumentou nos cérebros dos ratos que superexpressavam alfa-sinucleína quando tratados com LPS em comparação com ratos controles. No entanto, não houve mudanças significativas nas células imunes do cérebro residentes (microglia) no grupo tratado com LPS em comparação com os animais tratados com salina.

Embora o número de microglia não tenha mudado, os pesquisadores exploraram seu estado de ativação. Marcadores específicos de inflamação mostraram que microglia nos ratos tratados com LPS estavam mais ativadas em comparação com aquelas tratadas com salina. Também houve evidências de mudanças na estrutura das microglia indicando uma resposta à inflamação desencadeada pelo LPS.

#Infiltração de Células Imunes Periféricas

Considerando que células imunes do corpo podem afetar o cérebro, os pesquisadores examinaram se a injeção de LPS influenciou a entrada dessas células no cérebro. Eles identificaram diferentes tipos de células imunológicas, incluindo células T, células B e células assassinas naturais (NK). Os resultados mostraram que as células T aumentaram significativamente em uma região do cérebro dos ratos que superexpressavam alfa-sinucleína tratados com LPS, enquanto não houve mudanças notáveis nas células B ou NK. Em outra área do cérebro, células T também mostraram aumento em ratos WT (tipo selvagem) após o tratamento com LPS.

Para entender o quadro completo das respostas imunológicas, eles também examinaram o sangue periférico. Não foram encontradas mudanças significativas nas porcentagens de células B, células NK e granulócitos. No entanto, houve um aumento notável de monocitos nos ratos que superexpressavam alfa-sinucleína tratados com LPS.

#Efeitos do LPS nas Mudanças dos Neurônios de Dopamina

Em seguida, os pesquisadores investigaram se a toxina poderia danificar os neurônios de dopamina nos ratos. Eles realizaram contagens celulares estereológicas para ver quantos neurônios que produzem dopamina foram perdidos três meses após a injeção de LPS. Eles descobriram que tanto ratos WT quanto aqueles que superexpressavam alfa-sinucleína experimentaram uma perda significativa desses neurônios após o LPS. No entanto, a diminuição foi mais pronunciada nos ratos que superexpressavam alfa-sinucleína.

Para determinar se isso foi devido à perda real ou apenas à regulação negativa do marcador de dopamina, eles verificaram outro marcador de dopamina nesses neurônios. A presença de neurônios negativos para dopamina que ainda expressavam o marcador adicional foi observada mais no grupo WT, sugerindo que alguns dos neurônios de dopamina nos WT ainda estavam vivos, mas não expressando dopamina.

#Mudanças Morfológicas na Substância Negra

O estudo também analisou a estrutura dos neurônios de dopamina após o tratamento com LPS. Houve uma mudança notável na aparência desses neurônios nos ratos que superexpressavam alfa-sinucleína. As projeções dendríticas desses neurônios estavam alteradas, com menos ramificações e mudanças na forma, indicando dano.

#Mudanças no Estriado

Apesar da clara perda de neurônios de dopamina na substância negra após o tratamento com LPS nos ratos que superexpressavam alfa-sinucleína, os níveis de dopamina no estriado não mostraram a mesma diminuição. Houve uma perda significativa na liberação de dopamina no estriado dos ratos que superexpressavam alfa-sinucleína tratados com LPS, mas nenhuma mudança nos níveis do marcador de dopamina nessa área foi identificada.

#Mudanças Funcionais e Morfológicas

Os pesquisadores testaram a capacidade funcional do sistema dopaminérgico gravando a liberação de dopamina no estriado. Os resultados mostraram que a quantidade de dopamina liberada era significativamente menor nos ratos que superexpressavam alfa-sinucleína tratados com LPS em comparação com aqueles tratados com salina. No entanto, a taxa na qual a dopamina diminuiu não mudou entre os dois grupos.

Além disso, eles avaliaram como drogas que influenciam a recaptação e liberação de dopamina afetaram o sistema dopaminérgico. Embora ambos os grupos tenham respondido a essas drogas, não houve diferenças significativas entre os grupos, indicando uma semelhança em como seus sistemas de dopamina funcionavam, apesar das diferenças subjacentes na perda de neurônios.

Adicionalmente, testes comportamentais foram realizados para avaliar as habilidades motoras e comportamentos semelhantes ao humor dos animais. Não foram observadas diferenças significativas na coordenação motora, atividade de exploração ou preferência por soluções doces nos ratos após a injeção de LPS.

#Conclusão

Os achados sugerem que a doença de Parkinson é influenciada por uma mistura de fatores genéticos e ambientais. Esse modelo de dupla ação destaca como a combinação da predisposição genética à DP e fatores ambientais, como a inflamação, podem levar à Neurodegeneração. Esses resultados indicam que o sistema imunológico desempenha um papel crucial tanto na iniciação quanto na progressão da doença de Parkinson.

Em essência, a inflamação junto com os riscos genéticos apresenta um ambiente complexo propício para o desenvolvimento da doença de Parkinson. Futuras pesquisas são necessárias para explorar os mecanismos exatos e as interações em jogo, especialmente em estágios mais avançados após a exposição a esses gatilhos ambientais. As percepções dessa pesquisa podem eventualmente levar a melhores estratégias para prevenção e tratamento dessa condição desafiadora.

#Resumo dos Métodos

Para conduzir essa pesquisa, foram usados ratos geneticamente modificados para superexpressar a alfa-sinucleína humana. O estudo seguiu diretrizes éticas rigorosas em relação ao cuidado animal. Uma única dose de LPS foi injetada nos ratos com dois meses de idade, e vários testes e medições foram realizados nos meses seguintes. O peso corporal foi monitorado e comportamentos de doença foram observados.

Foi empregada uma citometria de fluxo de alta dimensão para analisar os tipos e estados de células imunológicas tanto no sangue periférico quanto nas regiões cerebrais. Contagens estereológicas e métodos imuno-histoquímicos foram utilizados para avaliar a perda de neurônios e mudanças nas estruturas do cérebro. Além disso, ensaios funcionais para liberação de dopamina foram realizados usando técnicas avançadas de gravação, e avaliações comportamentais foram realizadas para avaliar funções motoras e respostas de humor.

Todos os achados foram analisados estatisticamente para determinar diferenças significativas entre os grupos, fornecendo um quadro abrangente de como o LPS e a superexpressão de alfa-sinucleína interagem para influenciar a neurodegeneração e a progressão da doença de Parkinson.