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Mielina: Mais do que só isolamento de nervos

Novas descobertas mostram o papel vital da mielina na saúde e doenças dos neurônios.

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A Mielina é uma substância gordurosa que envolve e isola os axônios dos Neurônios. Esse isolamento ajuda a acelerar os sinais elétricos que viajam pelos axônios, garantindo uma comunicação rápida entre as células nervosas. Por muitos anos, achava-se que a mielina era apenas um simples isolante, mas novas pesquisas mostram que ela desempenha um papel mais complexo em como nossos nervos funcionam.

Estudos recentes sugerem que a mielina dá suporte às células nervosas, fornecendo substâncias ricas em energia, como lactato e piruvato, que são importantes para manter a função saudável dos neurônios. Essa nova compreensão da mielina é especialmente importante para estudar doenças como Esclerose Múltipla (EM), leucodistrofia e epilepsia do lobo temporal (ELT). Essas condições são caracterizadas por problemas com a mielina e fibras nervosas, levando a uma gama de sintomas que podem afetar muito a vida de uma pessoa.

Distúrbios que Afetam a Mielina

Em condições como a EM e outras mencionadas, há uma perda gradual de axônios mielinados na substância branca (SB) e na substância cinza (SC) do cérebro. Lesões, ou áreas danificadas, se formam em locais específicos dependendo do distúrbio. Os pesquisadores ainda estão tentando descobrir se a perda de axônios e mielina é uma causa direta dessas doenças ou se acontece como resultado de outros problemas subjacentes.

Novas descobertas de estudos recentes sugerem que na EM, até áreas do cérebro que parecem normais, conhecidas como substância branca de aparência normal (SBAN), mostram sinais sutis de dano à mielina. Essas mudanças podem incluir a desagregação das bainhas de mielina dos axônios e a formação de inchaços ou bolhas na mielina. Esses inchaços podem ser vistos no tecido cerebral de pessoas com EM e em modelos animais da doença. A causa exata dessas mudanças ainda está sendo investigada, mas elas podem estar relacionadas a uma conexão especial entre os axônios e a mielina que ajuda a suportar a produção de mielina e a transmissão de sinais.

Investigando Mudanças na Mielina

Para entender melhor o que causa essas mudanças na mielina durante doenças neurodegenerativas, é importante olhar para os processos biológicos que levam a esses problemas. Métodos tradicionais, como o uso de corantes para visualizar tecidos, podem identificar anomalias, mas não fornecem informações sobre como esses processos se desenrolam ao longo do tempo. Técnicas de imagem em células vivas que introduzem corantes podem interferir nas funções biológicas, tornando-as menos confiáveis.

Avanços recentes em tecnologia de imagem agora permitem que os pesquisadores estudem a mielina sem danificar as células. Usando um tipo especial de microscópio, chamado microscopia não linear, os pesquisadores podem visualizar estruturas de mielina em amostras de camundongos e humanos com clareza notável. Essa nova abordagem também pode quantificar as mudanças na mielina para um uso clínico potencial.

No entanto, um grande desafio tem sido a falta de modelos cerebrais humanos viáveis para estudar essas condições por períodos prolongados. Os pesquisadores têm desenvolvido métodos para preservar tecido cerebral humano para imagem, permitindo a análise das mudanças na mielina ao longo do tempo.

Método de Imagem das Mudanças na Mielina

Em um estudo recente, cientistas usaram amostras de tecido cerebral fresco coletadas durante cirurgias de epilepsia. Depois que as amostras foram retiradas, foram resfriadas e preparadas para a imagem. O objetivo era usar a microscopia não linear para analisar e monitorar as mudanças na estrutura da mielina.

O sistema de microscópio foi testado para sua capacidade de resolver pequenos detalhes e reconstruir a estrutura complexa da mielina. Modificando o arranjo experimental, os pesquisadores conseguiram observar como a mielina mudava em resposta a diferentes condições, como a exposição a certos íons ou o uso de drogas que inibem processos específicos envolvidos na estabilidade da mielina.

Especificamente, os pesquisadores analisaram como o aumento das concentrações de Sódio no fluido ao redor afetaria a estrutura da mielina. Eles focaram nos efeitos do sódio em bolhas e inchaços da mielina, que acredita-se serem fatores importantes na EM. Bloqueando certos processos celulares, eles também tentaram ver se conseguiam evitar o inchaço na mielina.

Resultados dos Estudos de Imagem

Os resultados mostraram que o sistema de imagem era eficaz em rastrear mudanças na mielina ao longo do tempo. Por exemplo, quando fatias de cérebro foram expostas a azida de sódio e glutamato, as membranas da mielina começaram a apresentar irregularidades, e inchaços foram observados progredindo ao longo do tempo. Os pesquisadores puderam ver que a estrutura da mielina era afetada pelo ambiente químico, oferecendo insights valiosos sobre como a mielina poderia reagir em diferentes condições.

Ao examinar o tecido cerebral de pessoas com EM, os pesquisadores notaram significativamente mais inchaços de mielina em comparação com o tecido saudável. Isso sugere que a EM tem um efeito distinto na estrutura da mielina. Curiosamente, quando os pesquisadores inibiram enzimas específicas conhecidas por desempenharem um papel na patologia da mielina, descobriram que o aumento do inchaço tipicamente visto em casos de EM poderia ser reduzido.

Importância da Pesquisa sobre Mielina

Entender a estrutura e a função da mielina é crucial para ganhar insights sobre vários distúrbios neurológicos. As novas técnicas de imagem abrem possibilidades para observar mudanças em tempo real na mielina e proporcionam uma melhor compreensão dos processos envolvidos nas doenças relacionadas à mielina. Esses avanços podem levar a opções de tratamento melhoradas para condições como a EM, permitindo abordagens mais personalizadas para o cuidado.

Sendo capaz de visualizar a mielina em tecidos cerebrais vivos, os pesquisadores não estão mais limitados a estudos post-mortem ou amostras que podem não representar totalmente os efeitos da doença. Isso pode levar a diagnósticos mais precoces e melhores estratégias de manejo. A combinação de tecnologias avançadas de imagem e a capacidade de estudar tecidos cerebrais humanos viáveis representa um avanço significativo na neurociência.

Conclusão

O papel da mielina no sistema nervoso é mais complexo do que se pensava anteriormente. Descobertas recentes destacam sua importância não apenas como isolante, mas também no apoio à saúde dos neurônios. A compreensão de como a mielina é afetada em vários distúrbios leva a um conhecimento crítico que pode ajudar no desenvolvimento de novos tratamentos. Os avanços nas técnicas de imagem oferecem uma via promissora para explorar a dinâmica da mielina, abrindo caminho para futuros estudos sobre condições relacionadas à mielina.

A pesquisa contínua sobre a mielina e seus distúrbios associados tem um potencial significativo para melhorar nossa compreensão da saúde e das doenças do cérebro. Por meio da exploração contínua, podemos esperar desvendar os mistérios do impacto da mielina na função neuronal e encontrar novas estratégias para enfrentar os desafios impostos por doenças neurológicas.

Fonte original

Título: Dynamic imaging of myelin pathology in physiologically preserved human brain tissue using third harmonic generation microscopy

Resumo: Myelin pathology is known to play a central role in disorders such as multiple sclerosis (MS) among others. Despite this, the pathological mechanisms underlying these conditions are often difficult to unravel. Conventional techniques like immunohistochemistry or dye-based approaches, do not provide a temporal characterization of the pathophysiological aberrations responsible for myelin changes in human specimens. Here, to circumvent this curb, we present a label-free, live-cell imaging approach of myelin using recent advancements in nonlinear harmonic generation microscopy applied to physiologically viable human brain tissue from post-mortem donors. Gray and white matter brain tissue from epilepsy surgery and post-mortem donors was excised. To sustain viability of the specimens for several hours, they were subjected to either acute or organotypic slice culture protocols in artificial cerebral spinal fluid. Imaging was performed using a femtosecond pulsed 1060 nm laser to generate second harmonic generation (SHG) and third harmonic generation (THG) signals directly from myelin and axon-like structures without the need to add any labels. Experiments on acute human brain slices and post-mortem human slice cultures reveal that myelin, along with lipid bodies, are the prime sources of THG signal. We show that tissue viability is maintained over extended periods during THG microscopy, and that prolonged THG imaging is able to detect experimentally induced subtle alterations in myelin morphology. Finally, we provide practical evidence that live-cell imaging of myelin with THG microscopy is a sensitive tool to investigate subtle changes in white matter of neurological donors. Overall, our findings support that nonlinear live-cell imaging is a suitable setup for researching myelin morphology in neurological conditions like MS.

Autores: Niels Meijns, M. Blokker, S. Idema, B. A. t' Hart, M. Veta, L. Ettema, J. van Iersel, Z. Zhang, G. Schenk, M. Groot, A. Luchicchi

Última atualização: 2024-09-12 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.06.611764

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.06.611764.full.pdf

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