Novas Perspectivas sobre a ELA e Interações de Proteínas
Pesquisas mostram como TDP-43 e STMN2 afetam a progressão da ELA.
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Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença séria que afeta o sistema nervoso, causando fraqueza e perda muscular. A maioria das pessoas com ELA vive cerca de 3-4 anos depois de começar a apresentar sintomas. Um grande desafio no tratamento da ELA é sua natureza variável; cada caso pode ser diferente dos outros. Mas tem uma característica comum em quase todos os pacientes com ELA: uma proteína anormal chamada TDP-43.
O que é TDP-43?
TDP-43 é uma proteína que normalmente ajuda as células a gerenciar o RNA, que é essencial para a produção de proteínas no nosso corpo. Ela faz isso garantindo que o RNA seja processado corretamente. Na ELA, o TDP-43 é encontrado fora do núcleo, onde deveria estar. Em vez disso, acaba em outras partes da célula, causando problemas. Essa má colocação contribui para a deterioração das células, incluindo as do cérebro e da medula espinhal.
O papel do STMN2 na ELA
Um dos alvos importantes do TDP-43 é uma proteína chamada STMN2. Essa proteína é fundamental para as células nervosas e ajuda a manter sua saúde. Quando o TDP-43 não funciona direito, pode causar problemas com o STMN2. Na ELA, há uma redução nos níveis de STMN2, o que pode afetar a capacidade das células nervosas de funcionar normalmente.
Pesquisas mostram que quando o STMN2 é alterado de maneira errada devido a problemas com o TDP-43, isso pode causar fraqueza no sistema nervoso. Estudos mostraram que níveis mais baixos de STMN2 são vistos em pessoas com ELA. Experimentos com animais ajudaram a mostrar que quando o STMN2 é reduzido, pode levar a sintomas semelhantes aos da ELA.
Desafios na pesquisa
Estudar ELA e o papel do TDP-43 em experimentos é desafiador. Isso porque alguns dos processos que o TDP-43 controla são diferentes entre camundongos e humanos. Embora os pesquisadores tenham feito algum progresso, muitas vezes precisam inventar novas maneiras de estudar essas interações em um modelo que represente com precisão a doença humana.
Para entender melhor como o STMN2 e o TDP-43 trabalham juntos, os pesquisadores criaram modelos especiais de camundongos. Esses camundongos são projetados para ter um nível reduzido de STMN2 ou carregar uma versão do gene TDP-43 que é conhecida por ser prejudicial.
Efeitos combinados da perda de TDP-43 e STMN2
Experimentos que combinam a perda de STMN2 e o TDP-43 problemático mostraram que camundongos com ambos os problemas desenvolvem dificuldades motoras mais severas do que aqueles com apenas um dos problemas. Esses camundongos mostram sinais claros de declínio nas Habilidades Motoras em idades jovens, confirmando que níveis reduzidos de STMN2 podem piorar os efeitos da disfunção do TDP-43.
Vários testes usados na pesquisa
Diversos testes foram realizados para medir habilidades motoras e comportamentos nesses camundongos. Por exemplo, o teste da tela invertida avalia quanto tempo os camundongos conseguem ficar em uma tela de malha antes de cair. Camundongos mais saudáveis geralmente ficam mais tempo. Nos testes, os camundongos com redução do STMN2 e problemas com o TDP-43 caem mais rápido do que aqueles com apenas um dos problemas.
O teste do rotarod avalia como os camundongos conseguem se equilibrar em uma barra rotativa; quanto mais tempo eles ficam, melhores são suas habilidades motoras. Além disso, testes sensoriais verificam como os camundongos respondem quando uma pressão é aplicada em suas patas. Esses testes ajudam os cientistas a entender a progressão do declínio motor nos diferentes modelos de camundongos.
Analisando a saúde dos nervos e músculos
Para estudar como o TDP-43 e o STMN2 afetam os nervos e músculos, os pesquisadores realizaram várias técnicas de análise. Ao examinar as medulas espinhais e amostras do cérebro sob um microscópio, confirmaram que, embora a estrutura desses tecidos pareça normal nos camundongos, há sinais de problemas mitocondriais.
As Mitocôndrias são as usinas de energia da célula, fornecendo energia para as funções celulares. Nos camundongos com ambas as alterações genéticas, os pesquisadores descobriram que as mitocôndrias nas áreas de nervos e músculos pareciam anormais. Especificamente, estavam mais arredondadas do que as mitocôndrias típicas, sugerindo problemas com sua função.
Inflamação e outros fatores
Outra área chave de interesse na ELA é a inflamação. Quando as células nervosas são danificadas, a resposta imunológica do corpo pode aumentar a inflamação, o que pode piorar a condição. Os pesquisadores procuraram sinais de inflamação nas medulas espinhais dos camundongos. No entanto, não encontraram evidências significativas de aumento da inflamação ao comparar camundongos saudáveis com aqueles com condições semelhantes à ELA.
Conclusão e direções futuras
A pesquisa sobre ELA e os papéis do TDP-43 e do STMN2 está em andamento. Os achados sugerem que até uma perda parcial do STMN2 pode levar a problemas motores mais severos quando combinada com os problemas causados pelo TDP-43. Essas informações fornecem dados valiosos para desenvolver novas estratégias de tratamento.
Enquanto os cientistas continuam a investigar as complexidades dessas proteínas e as vias envolvidas na ELA, eles estão esperançosos de que focar em proteínas específicas como o STMN2 pode oferecer uma maneira de retardar ou até prevenir a progressão da doença em pessoas com ELA. Atualmente, há ensaios clínicos em andamento para testar tratamentos que visam restaurar os níveis de STMN2, o que pode ajudar aqueles afetados por essa doença debilitante.
A jornada para encontrar tratamentos eficazes para a ELA é desafiadora, mas a cada descoberta, os pesquisadores estão se aproximando de entender essa condição complexa e desenvolvendo melhores estratégias para gerenciá-la.
Título: Reduced STMN2 and pathogenic TDP-43, two hallmarks of ALS, synergize to accelerate motor decline in mice
Resumo: Pathological TDP-43 loss from the nucleus and cytoplasmic aggregation occurs in almost all cases of ALS and half of frontotemporal dementia patients. Stathmin2 (Stmn2) is a key target of TDP-43 regulation and aberrantly spliced Stmn2 mRNA is found in patients with ALS, frontotemporal dementia, and Alzheimers Disease. STMN2 participates in the axon injury response and its depletion in vivo partially replicates ALS-like symptoms including progressive motor deficits and distal NMJ denervation. The interaction between STMN2 loss and TDP-43 dysfunction has not been studied in mice because TDP-43 regulates human but not murine Stmn2 splicing. Therefore, we generated trans-heterozygous mice that lack one functional copy of Stmn2 and express one mutant TDP-43Q331K knock-in allele to investigate whether reduced STMN2 function exacerbates TDP-43-dependent pathology. Indeed, we observe synergy between these two alleles, resulting in an early onset, progressive motor deficit. Surprisingly, this behavioral defect is not accompanied by detectable neuropathology in the brain, spinal cord, peripheral nerves or at neuromuscular junctions (NMJs). However, the trans-heterozygous mice exhibit abnormal mitochondrial morphology in their distal axons and NMJs. As both STMN2 and TDP-43 affect mitochondrial dynamics, and neuronal mitochondrial dysfunction is a cardinal feature of many neurodegenerative diseases, this abnormality likely contributes to the observed motor deficit. These findings demonstrate that partial loss of STMN2 significantly exacerbates TDP-43-associated phenotypes, suggesting that STMN2 restoration could ameliorate TDP-43 related disease before the onset of degeneration.
Autores: Kelsey Krus, A. Morales Benitez, A. Strickland, J. Milbrandt, J. Bloom, A. DiAntonio
Última atualização: 2024-03-20 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.19.585052
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.19.585052.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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