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# Biologia# Neurociência

Novas Perspectivas sobre Tratamentos para a Doença de Parkinson

Pesquisa revela potenciais terapias para Parkinson ao estudar fatores genéticos.

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A doença de Parkinson (DP) é muitas vezes vista como uma doença complexa em vez de apenas uma única doença. Ela afeta as pessoas de várias maneiras e envolve mudanças no cérebro e no sistema nervoso. Embora existam tratamentos que ajudam a controlar os problemas de movimento causados pela DP, encontrar formas de proteger o cérebro da doença ainda é um desafio. Um jeito promissor de melhorar o tratamento é agrupar os pacientes com base na sua genética.

Nos últimos 25 anos, os pesquisadores deram grandes passos na identificação de genes relacionados à DP. Alguns desses genes estão ligados a tipos raros da doença. Estudar essas formas raras ajuda os cientistas a aprender mais sobre a DP, já que eles podem criar modelos celulares que mostram sinais semelhantes da doença, como os vistos em cérebros humanos após a morte. Esses modelos podem revelar alvos potenciais para novos medicamentos.

Mutações em um gene específico chamado Alfa-sinucleína (SNCA) podem levar a uma forma hereditária da DP. Quando há cópias extras desse gene, os pacientes podem começar a mostrar sintomas mais cedo e ter uma progressão mais severa da doença, incluindo declínio mental. Em contraste, aqueles com apenas uma cópia extra podem mostrar sintomas mais tarde. Os pesquisadores desenvolveram células desses pacientes para estudar como essas mutações afetam células cerebrais conhecidas como neurônios dopaminérgicos, que são essenciais para movimento e coordenação.

Usando técnicas de imagem avançadas, os cientistas podem analisar a forma e estrutura desses neurônios, ajudando a entender mais sobre o impacto da doença no nível celular. Esse método ajuda a identificar mudanças sutis nas células do cérebro que podem não ser visíveis por observação normal.

O Impacto da Triplicação do Gene SNCA

Nesta pesquisa, os cientistas observaram que os neurônios de pacientes com cópias extras do gene SNCA tinham mudanças significativas na sua forma e estrutura. Eles também descobriram que certos compostos pequenos poderiam ajudar a corrigir essas mudanças e trazer as células de volta a um estado mais saudável.

Um desses compostos, Tyrphostin A9, foi encontrado para ajudar a reduzir moléculas prejudiciais criadas pela célula, chamadas Espécies Reativas de Oxigênio (ROS), e diminuir os níveis de proteínas alfa-sinucleína que podem levar a sintomas de DP. O estudo enfatiza a importância de testar vários compostos para encontrar aqueles que podem abordar múltiplos aspectos da doença de uma vez.

Perfis Morfológicos de Neurônios

Os pesquisadores derivaram neurônios de dois tipos de células de pacientes: aqueles com a triplicação do gene SNCA e aqueles sem mudanças genéticas. Eles descobriram que os neurônios dos pacientes com a mutação genética tinham uma forma distinta diferente dos neurônios controle. Eles avaliaram essas diferenças usando um método que quantificou mais de 127 características relacionadas à morfologia dos neurônios.

Após tratar os neurônios mutados com um composto como Prostratin, os pesquisadores notaram uma diminuição nas células mortas e nos níveis de alfa-sinucleína, trazendo seu perfil mais alinhado com neurônios saudáveis. Isso indica que alguns compostos podem reverter efetivamente as mudanças prejudiciais causadas por mutações relacionadas à doença.

Identificando Terapias Potenciais

Para encontrar mais compostos que poderiam ajudar a tratar a DP, os pesquisadores analisaram uma grande biblioteca de mais de 1.000 substâncias diferentes. Eles queriam identificar aqueles que poderiam mudar as características dos neurônios mutados para aquelas vistas em neurônios saudáveis. Ao focar na forma dos neurônios, eles conseguiram identificar tratamentos eficazes que poderiam beneficiar os pacientes.

Os pesquisadores também notaram que compostos como Tyrphostin A9, que foram originalmente projetados para um propósito diferente, poderiam ter efeitos protetores nos neurônios. Eles descobriram que esses compostos funcionavam alterando os processos de produção de energia das células, o que poderia levar a um ambiente mais saudável para os neurônios.

Examinando a Função Mitocondrial

Uma das descobertas chave do estudo foi o efeito do Tyrphostin A9 sobre as mitocôndrias, a parte da célula responsável pela produção de energia. O composto mostrou reduzir o potencial elétrico através da membrana mitocondrial. Essa ação é chamada de "desacoplamento mitocondrial", que pode influenciar como a célula usa energia.

Quando as mitocôndrias funcionam corretamente, elas geram energia de forma eficiente. No entanto, quando elas se desacoplam, isso pode reduzir a produção geral de espécies reativas de oxigênio, que são prejudiciais para as células. Este estudo descobriu que o Tyrphostin A9 reduziu essas moléculas nocivas e melhorou a saúde geral dos neurônios.

Investigando Níveis de Cálcio e Atividade Neuronal

Os pesquisadores avaliaram ainda como o Tyrphostin A9 impactou os níveis de cálcio dentro dos neurônios. O cálcio é essencial para muitas funções celulares, incluindo a comunicação entre neurônios. Foi encontrado que o Tyrphostin A9 aumentou significativamente os níveis de cálcio nos neurônios portadores da mutação SNCA, o que pode alterar como bem os neurônios se comunicam.

Eles também mediram a atividade elétrica dos neurônios usando uma técnica especial que capta suas taxas de disparo. Antes do tratamento, os neurônios saudáveis disparavam com mais frequência do que os mutados. Após o tratamento com Tyrphostin A9, a atividade dos neurônios diminuiu inicialmente, mas começou a se recuperar após um período. Embora essa queda temporária na atividade tenha levantado algumas preocupações, os neurônios não pareceram estar permanentemente danificados.

Explorando Outros Compostos

Além do Tyrphostin A9, o estudo analisou seus análogos estruturais para ver se eles produziam resultados semelhantes. Compostos semelhantes ao Tyrphostin A9 foram testados para entender seus efeitos sobre mitocôndrias, níveis de ROS e saúde neuronal. Esses compostos também mostraram potencial em reduzir os sinais prejudiciais da DP nos modelos de neurônios.

O Papel da Alfa-Sinucleína

A pesquisa destacou a importância da alfa-sinucleína, uma proteína que pode formar agregados prejudiciais em neurônios afetados pela doença de Parkinson. O composto Tyrphostin A9 foi mostrado para reduzir tanto as formas de menor quanto de maior peso molecular da alfa-sinucleína nos neurônios. Essa redução pode ajudar a proteger as células dos danos causados pelo acúmulo da proteína associada à DP.

Direções Futuras na Pesquisa sobre DP

As descobertas deste estudo demonstram o potencial de usar perfis morfológicos para identificar novos tratamentos para a doença de Parkinson. Os pesquisadores querem entender melhor como diferentes compostos podem proteger os neurônios dos efeitos da doença, incluindo a redução do Estresse oxidativo e a melhoria da saúde celular.

Ao combinar técnicas de imagem avançadas com triagem de compostos, os cientistas podem descobrir novas estratégias terapêuticas que podem oferecer novas esperanças para indivíduos que vivem com a doença de Parkinson. Estudos futuros irão focar em validar esses compostos e explorar sua segurança e eficácia em um ambiente clínico.

Conclusão

Em resumo, a pesquisa destaca a importância de estudar os mecanismos celulares e moleculares associados à doença de Parkinson. Ela revela como pequenas moléculas podem impactar positivamente a saúde e a forma neuronal, apresentando novas oportunidades para intervenções terapêuticas. À medida que os cientistas continuam sua exploração, há esperança por tratamentos mais eficazes que possam melhorar a qualidade de vida das pessoas afetadas por esse distúrbio complexo.

Fonte original

Título: Morphological profiling in human dopaminergic neurons identifies mitochondrial uncoupling as a neuroprotective effect

Resumo: Multiple pathological cell biological processes in midbrain dopaminergic (mDA) neurons contribute to Parkinsons disease (PD). Described disease mechanisms converge upon defects in protein degradation, disruption of vesicular trafficking, endolysosomal function, mitochondrial dysfunction and oxidative stress. Current cellular PD models for in vitro drug discovery are often of non-neuronal origin and do not take complex pathological interactions into account and focus on a single readout or phenotype. Here, we used patient-derived SNCA triplication (SNCA-4x) and isogenic control (SNCA-corr) mDA neurons and applied high-content imaging-based morphological profiling with the goal to determine and rescue multiple phenotypes simultaneously. We performed compound screening using a total of 1,020 compounds with biological activity annotations relevant to PD pathobiology including some FDA-approved drugs. We scored compounds based on their ability to revert the SNCA-4x mDA neuron morphological profile towards a healthy-like isogenic control neuronal profile. Top-scoring compounds led to a morphological rescue in SNCA-4x mDA neurons including increased Tyrosine hydroxylase (TH) level and decreased total -synuclein (Syn) protein levels. Multiple hit compounds were also linked to mitochondrial biology and we further evaluated them by determining their effect on neuronal mitochondrial membrane potential and cytoplasmic ROS levels. Additional biochemical analysis of the protonophore and mitochondrial uncoupler Tyrphostin A9 showed decreased total ROS levels and normalized mitochondrial membrane potential, and an increase in mitochondrial respiration. We confirmed this effect in mDA neurons by using five structurally related molecules and measuring mitochondrial activity and membrane potential. Additionally, Western blotting indicated that mitochondrial uncouplers, such as Tyrphostin A9, can decrease both low and high molecular weight forms of Syn. Based on target agnostic morphological profiling in human mDA neurons, we therefore identified a connection between the compound-induced rescue of multiple morphological features, mild mitochondrial uncoupling, and a Syn protein level decrease.

Autores: Johannes H. Wilbertz, V. Gorgogietas, A. Weiss, L. Cousin, D. Hoffmann, K. Schmitt, A. Ogier, P. A. Barbuti, B. F. R. Santos, I. Boussaad, A. Wittich, A. Zaliani, O. Pless, R. Krueger, P. Sommer

Última atualização: 2024-09-20 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.19.613945

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.19.613945.full.pdf

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

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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