Mudando fusos horários e mudando estações: Cientistas descobrem papel para a plasticidade neuronal

Universidade de Nova Iorque – NYU (EUA)

    
Uma equipa de cientistas fez a ligação entre mudanças na estrutura de um punhado de neurónios centrais do cérebro, para a compreensão de como os animais se ajustam às mudanças de estação. As suas conclusões melhoram a nossa compreensão dos mecanismos vitais para a regulação do nosso sistema circadiano, ou relógio interno.

O trabalho, que aparece na revista Cell, centra-se na regulação da "plasticidade neuronal" - mudanças na estrutura neuronal – e na sua função no cérebro.

"A plasticidade neuronal sustenta a aprendizagem e a memória, mas é muito desafiante ligar as mudanças em neurónios específicos, a alterações no comportamento animal", explica Justin Blau, o autor principal do estudo e professor no Departamento de Biologia da Universidade de Nova York e na NYU Abu Dhabi (filial da Universidade de Nova Iorque em Abu Dhabi, Emiratos Árabes Unidos). "Na nossa investigação, descobrimos como a plasticidade de um número muito pequeno de neurónios ajuda a administrar o relógio biológico e auxilia as transições para diferentes estações do ano."

Os outros autores eram Afroditi Petsakou, uma graduada recente de doutoramento do Departamento de Biologia da Universidade de Nova Iorque, e Themistoklis Sapsis, professor assistente do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Cambridge, MA, EUA).

No seu estudo, os investigadores concentraram-se nos principais neurónios relógio s-LNV na mosca da fruta Drosophila, que é comumente usada para a investigação sobre os ritmos circadianos - estudos anteriores dos "genes do relógio" em moscas da fruta levaram à identificação de genes que funcionam de forma semelhante em seres humanos.

Especificamente, o seu trabalho centrou-se nas extremidades/pontas dos axónios destes neurónios, onde libertam os seus sinais. Investigações anteriores já haviam estabelecido que estes terminais mudavam a sua estrutura com um ritmo de 24 horas, mas não ficou claro qual a função destas alterações era servida.

No estudo na Cell, os cientistas quantificaram as mudanças diárias em axónios s-LNV terminais e descobriram que crescem e retraem a cada 24 horas. Eles também identificaram a proteína que dirige estes ritmos na plasticidade neuronal: Rho1. Além disso, eles descobriram que a plasticidade dos s-LNvs é necessária tanto para a manutenção de ritmos circadianos (o relógio biológico), como para permitir a adaptação sazonal destes ritmos. Especificamente, se os s-LNvs são incapazes de retrair, então as moscas comportam-se normalmente no inverno, mas não conseguem prever o início da madrugada nos longos dias de verão. Por outro lado, se os s-LNvs permanecem num estado retraído, então as moscas comportam-se como se estivessem no verão, nos dias curtos e longos.

Também encontraram ritmos nas proteínas nas extremidades dos axónios s-LNV. Ao amanhecer, os s-LNvs têm altos níveis de proteínas envolvidas no envio de sinais e os baixos níveis das proteínas que lhes permitem receber sinais. O oposto é verdadeiro ao anoitecer. Este tipo incomum de plasticidade neuronal sugere que a função dos s-LNvs muda drasticamente ao longo do dia: a partir principalmente do envio de sinais de madrugada para receber sinais principalmente ao entardecer.

Os resultados também pode lançar nova luz sobre uma aflição humana, a ataxia espinocerebelosa - uma doença neurodegenerativa que afeta a coordenação e o movimento. O grupo de Blau descobriu que as alterações diárias na atividade Rho1 são controladas por ritmos na transcrição de um gene muito semelhante ao Puratrophin-1 humano.

"Uma vez que algumas formas de ataxia espinocerebelosa estão associadas a mutações no Puratrophin-1 humano, os nossos dados suportam a ideia de que a plasticidade neuronal defeituosa está subjacente à perda do controle motor e leva à neurodegeneração", observa Blau.

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A investigação foi apoiada por fundos do Instituto Nacional de Saúde (GM063911, NS077156 e C06 RR-15518-01).


(artigo traduzido)




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