Células giais desempenham uma variedade de funções de suporte e manutenção, e um tipo em particular — a célula glial astrocítica — tem a habilidade única de formar tecido cicatrizado ao redor de neurônios danificados. A presença de tecido cicatricial está associada a efeitos inibidores no recrescimento de neurônios maduros que são danificados por lesão da medula espinhal. Evidências recentes sugerem, entretanto, que esses efeitos inibitórios são reversíveis, e em novos trabalhos, cientistas da Escola de Medicina Lewis Katz da Universidade de Temple (LKSOM) e da Universidade da Pensilvânia mostram que células gliais astrocíticas podem, de fato, desempenhar um papel importante na facilitação da reparação de neurônios.
“Descobrimos que a glia tem um interruptor metabólico associado ao metabolismo da glicose que quando acionado reverte os efeitos inibidores no crescimento e promove a regeneração dos axônios”, explicou Shuxin Li, MD, PhD, Professor de Anatomia e Biologia Celular do Centro de Pesquisa Pediátrica do Hospital Shriners, no LKSOM, e um investigador sênior do novo estudo.
A pesquisa, publicada em 16 de setembro na revista Cell Metabolism, é a primeira a estabelecer uma ligação entre o metabolismo da glicose nas células gliais e a regeneração funcional dos neurônios danificados no sistema nervoso central.
Em colaboração com o investigador sénior Yuanquan Song, PhD, Professor Assistente de Patologia e Medicina Laboratorial da Faculdade de Medicina da Universidade da Pensilvânia Perelman, o Dr. Li e colegas propuseram-se a investigar como a formação de tecido cicatricial induzida pelas células gliais tem impacto na regeneração dos axônios, usando modelos de lesões axonais tanto em moscas como em ratos. Em experiências iniciais, eles confirmaram o que estudos anteriores haviam indicado, que os efeitos negativos da atividade das células da glial na regeneração dos axônios são de fato reversíveis. Mas os pesquisadores também descobriram que a mudança entre efeitos positivos e negativos na regeneração dos axônios está diretamente relacionada ao estado metabólico das células gliais.
Em experimentos de acompanhamento em moscas, os pesquisadores focaram especificamente na glicólise – a via metabólica responsável pela quebra da glicose – e descobriram que upregular esta via sozinha nas células gliais era suficiente para promover a regeneração dos axônios. Este mesmo resultado foi observado em camundongos. Mais investigações em modelos fly e mouse levaram à identificação de dois metabólitos da glicose, lactato e hidroxiglutarato, que atuam como mediadores chave da chave glial desde uma reação inibitória até uma resposta estimulante.
“No modelo fly, observamos regeneração axonal e melhorias dramáticas na recuperação funcional quando aplicamos o lactato no tecido neuronal danificado”, disse o Dr. Li. “Verificamos também que em ratos lesionados, o tratamento com lactato melhorou significativamente a capacidade locomotora, restaurando alguma capacidade de marcha, em relação aos animais não tratados”.
Dr. Li e colegas examinaram o caminho específico pelo qual o lactato e o hidroxiglutarato atuam para melhorar a regeneração dos axônios. Os experimentos revelaram que quando as células gliais são ativadas, elas liberam metabólitos de glicose, que posteriormente se ligam a moléculas conhecidas como receptores GABAB na superfície do neurônio e assim ativam caminhos em neurônios que estimulam o crescimento dos axônios.
“Nossos achados indicam que a ativação do receptor GABAB induzida pelo lactato pode ter um papel crítico na recuperação neuronal após lesão medular”, disse o Dr. Li. “Além disso, este processo é impulsionado por uma mudança metabólica para glicólise aeróbica, que leva especificamente à produção de lactato e outros metabólitos da glicose”
Os pesquisadores planejam testar as habilidades regenerativas do lactato e moléculas relacionadas em animais maiores e determinar quais moléculas são mais eficazes para promover a regeneração. “As próximas fases do nosso trabalho podem definir o estágio para futuros estudos translacionais em pacientes humanos afetados por lesão medular”, acrescentou o Dr. Li.
Outros pesquisadores que contribuem para o trabalho incluem Feng Li e Jingyun Qiu, Raymond G. Perelman Center for Cellular and Molecular Therapeutics, The Children’s Hospital of Philadelphia; Armin Sami, Harun N. Noristani, Kieran Slattery, Thomas Groves, e Shuo Wang, Shriners Hospitals Pediatric Research Center (Center for Neurorehabilitation and Neural Repair) e o Department of Anatomy and Cell Biology, LKSOM; Kelly Veerasammy, Yuki X. Chen, Jorge Morales, e Ye He, The City College of New York; e Paula Haynes e Amita Sehgal, HHMI, Chronobiology and Sleep Institute, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania.