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# Biologia# Neurociência

Novas descobertas sobre ATP10B e a Doença de Parkinson

Pesquisas mostram o papel do ATP10B nos problemas motores do Parkinson e na saúde dos neurônios.

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Índice

A Doença de Parkinson (DP) é um distúrbio cerebral comum que afeta o movimento. É o segundo tipo mais comum de doença neurodegenerativa, ficando atrás da Doença de Alzheimer. Nos últimos vinte anos, mais e mais pessoas foram diagnosticadas com essa condição.

Sintomas da Doença de Parkinson

A DP é conhecida pelos seus sintomas relacionados ao movimento, que incluem:

  • Tremores (tremedeiras)
  • Bradicinesia (lentidão nos movimentos)
  • Rigidez (dureza)
  • Instabilidade postural (problemas de equilíbrio)

Mas também tem sintomas não relacionados ao movimento, que podem afetar a qualidade de vida da pessoa. Esses sintomas incluem:

  • Constipação
  • Declínio cognitivo (problemas com o pensamento e memória)
  • Depressão
  • Dor

Causas da Limitação Motora na Doença de Parkinson

O principal problema que leva às dificuldades motoras nas pessoas com DP é a perda gradual de células nervosas específicas em uma parte do cérebro chamada substância negra. Essas células nervosas produzem uma substância química chamada Dopamina, que é essencial para controlar o movimento. Quando essas células morrem ou ficam danificadas, resulta em menos dopamina e, consequentemente, em sintomas motores.

Via Dopaminérgica

As células nervosas na substância negra enviam longas extensões chamadas axônios que se conectam a outra parte do cérebro chamada estriado dorsal. Essa conexão forma um caminho importante conhecido como via nigroestriatal, que desempenha um papel crucial no controle do movimento e no aprendizado de novas habilidades. Pesquisas mostraram que problemas na liberação de dopamina dessas células costumam acontecer antes de qualquer dano visível ocorrer.

O Papel da Alfa-Sinucleína

Nos pacientes com DP, há também um acúmulo incomum de uma proteína chamada alfa-sinucleína. Essa proteína forma estruturas conhecidas como corpos de Lewy e neuríticos de Lewy, que atrapalham o funcionamento normal das células cerebrais. Muitas partes diferentes são encontradas nessas estruturas, incluindo pedaços quebrados de outras células e gordura em excesso.

Fatores que Levam à Doença de Parkinson

As causas da DP são complexas e envolvem uma mistura de fatores genéticos, ambientais e de envelhecimento. Os pesquisadores têm trabalhado duro para encontrar novos genes que possam estar ligados ao desenvolvimento dessa doença. Muitos desses novos genes estão conectados a um sistema na célula chamado via endolisossomal, que ajuda a degradar resíduos e reciclar materiais.

Fatores Genéticos: ATP10B

Um gene que chama atenção é o ATP10B. Os pesquisadores descobriram que pessoas com DP e demência apresentavam mutações perceptíveis nesse gene. Essas mutações podem levar à perda da função da proteína, que é vital para transportar certas gorduras dentro das células. As mutações foram ligadas a um maior risco de desenvolver DP; no entanto, alguns estudos não estabeleceram uma relação direta de causa e efeito.

Função do ATP10B nas Células

O ATP10B é uma proteína que ajuda a mover gorduras através das membranas dos compartimentos celulares chamados Lisossomos e endossomos. É importante para manter o equilíbrio de diversos lipídios dentro da célula. Quando o ATP10B não está funcionando corretamente, pode levar a um aumento de substâncias prejudiciais e a uma perda do funcionamento celular adequado, especialmente nas células cerebrais.

Pesquisando a Doença de Parkinson em Ratos

Para entender melhor como o ATP10B afeta as células cerebrais, os pesquisadores criaram um modelo usando ratos. Eles reduziram a quantidade de ATP10B em certas células do cérebro e observaram o impacto no movimento e comportamento ao longo do tempo.

Desenho do Estudo

Neste estudo, os pesquisadores usaram ferramentas especiais para atingir o ATP10B nos cérebros de ratas adultas. Eles entregaram um pequeno pedaço de material genético chamado RNA que pode reduzir a expressão do gene ATP10B. Essa entrega foi feita usando um vetor que atinge somente células nervosas. Um grupo de ratos recebeu o tratamento, enquanto outro grupo foi tratado com um controle não direcionado.

Testes Comportamentais

Vários testes foram realizados para avaliar as habilidades motoras e o comportamento dos ratos tratados ao longo do tempo. Os testes incluíram:

  • Teste de Rotarod: avaliando equilíbrio e coordenação
  • Teste de Campo Aberto: medindo a distância percorrida e níveis de atividade
  • Teste de Cilindro: verificando diferenças no uso dos membros
  • Teste de Movimento Corporal Elevado: avaliando movimento corporal e equilíbrio
  • Teste de Catalepsia: observando a rigidez muscular

Resultados dos Testes Comportamentais

Com o tempo, os ratos que tiveram os níveis de ATP10B reduzidos mostraram sinais de comprometimento motor, similares ao que é visto em pacientes humanos com DP. Eles tiveram mais dificuldade para manter o equilíbrio na barra rotativa, mostraram preferência por um lado do corpo e tiveram níveis de atividade reduzidos. A rigidez muscular também foi notada nesses ratos, o que indica ainda mais o desenvolvimento de características parkinsonianas.

Imagem do Transportador de Dopamina

Os pesquisadores utilizaram uma técnica de imagem especial para observar os níveis de transportadores de dopamina nos cérebros dos ratos. Essa imagem mostrou uma diminuição significativa nos transportadores de dopamina do lado do cérebro tratado com RNA de ATP10B em comparação com o lado não tratado. Essa queda sugere que houve uma perda de terminações nervosas produtoras de dopamina naquela região ao longo do tempo.

Neurodegeneração em Neurônios Dopaminérgicos

O estudo também analisou de perto o número de células nervosas responsáveis pela produção de dopamina. Foi encontrado que, com o passar do tempo, houve uma perda dessas células críticas nos cérebros dos ratos tratados, levando a uma diminuição nos níveis de dopamina. Essa perda foi evidente ao medir a área das células produtoras de dopamina no cérebro.

Função Lisossomal e Mudanças

Os pesquisadores exploraram os efeitos da perda de ATP10B nos lisossomos, o sistema de descarte de resíduos da célula. Eles descobriram que os neurônios produtores de dopamina restantes tinham menos lisossomos, e aqueles que estavam presentes eram maiores em tamanho. Isso implica que o sistema lisossomal não estava funcionando bem, o que poderia contribuir para o declínio geral na saúde cerebral.

Estudos com Células-Tronco Humanas

Para confirmar essas descobertas em humanos, os pesquisadores criaram modelos usando células-tronco humanas que poderiam se desenvolver em neurônios produtores de dopamina. Eles descobriram que células com ATP10B reduzido tinham menos neurônios produtores de dopamina em comparação com células normais, reforçando a ideia da importância do ATP10B na saúde neuronal.

Conclusão

Este estudo destaca o papel crucial do ATP10B na saúde dos neurônios produtores de dopamina. As descobertas sugerem que uma diminuição do ATP10B leva a uma série de problemas, incluindo comprometimento motor e neurodegeneração, imitando as principais características da Doença de Parkinson. Mais pesquisas são necessárias para explorar melhor a relação entre ATP10B, neurônios de dopamina e os processos celulares que contribuem para a Doença de Parkinson.

Entender esses mecanismos pode oferecer novas ideias sobre potenciais tratamentos e estratégias de gerenciamento para indivíduos que vivem com a Doença de Parkinson.

Fonte original

Título: Loss of the lysosomal lipid flippase ATP10B leads to progressive dopaminergic neurodegeneration and Parkinsonian motor deficits

Resumo: BackgroundATP10B, a transmembrane lipid flippase located in late endosomes and lysosomes, facilitates the export of glucosylceramide and phosphatidylcholine by coupling this process to ATP hydrolysis. Recently, loss-of-function mutations in the ATP10B gene have been identified in Parkinsons disease patients, pointing to ATP10B as a candidate genetic risk factor. Previous studies have shown compromised lysosomal functionality upon ATP10B knockdown in human cell lines and primary cortical neurons. However, its role in vivo and specifically in the nigrostriatal dopaminergic system remains poorly understood. MethodsTo investigate the role ATP10B in PD neuropathology, we induced ATP10B knockdown specifically in substantia nigra pars compacta neurons of rats using viral vector technology. Two different microRNA-based shRNA constructs targeting distinct regions of the ATP10B mRNA were used to cross-validate the findings. Behavioral evaluation, dopamine transporter 18F-FE-PE2I positron emission tomography imaging and neuropathological examination of the nigrostriatal pathway at one year post-injection were conducted. Additionally, midbrain neuronal cultures derived from ATP10B knock-out human induced pluripotent stem cells clones were used to study the impact of ATP10B loss in dopaminergic neurons in a more translational model. ResultsATP10B knockdown in rat brain induced Parkinsonian motor deficits, and longitudinal striatal dopamine transporter 18F-FE-PE2I PET imaging revealed a progressive decrease in binding potential. Immunohistochemical analysis conducted one year post-injection confirmed the loss of dopaminergic terminals in the striatum, alongside a loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta. The expression of LAMP1, LAMP2a, cathepsin B and glucocerebrosidase was studied by immunofluorescence in the surviving dopaminergic neurons. A decrease in lysosomal numbers and an increase in lysosomal volume were observed more consistently in one of the knockdown constructs. The vulnerability of dopaminergic neurons to ATP10B loss-of-function was also observed in midbrain neuronal cultures derived from ATP10B knock-out human induced pluripotent stem cells clones, which showed a significant reduction in TH-positive neurons. ConclusionTaken together, our findings demonstrate that ATP10B depletion detrimentally impacts the viability of dopaminergic neurons both in vivo and in vitro. Moreover, a broader impact on the functionality of the nigrostriatal pathway was evidenced as rats with ATP10B knockdown exhibited motor impairments similar to those observed in PD patients.

Autores: Veerle Baekelandt, M. Sanchiz-Calvo, E. Coccia, C. Cawthorne, G. Parfitt, K. Van Laere, T. Torre-Muruzabal, D. Cabezudo, G. Tsafaras, A. Cascalho, C. Van Den Haute, P. Vangheluwe, J. Blanchard, E. Bentea

Última atualização: 2024-07-13 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.09.602700

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.09.602700.full.pdf

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

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