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Em humanos e outros animais, sinais de um relógio circadiano central no cérebro geram os ritmos sazonais e diários da vida. Eles ajudam o corpo a se preparar para mudanças esperadas no ambiente e também otimizam quando dormir, comer e fazer outras atividades diárias.
Cientistas da Universidade de Washington em St. Louis estão trabalhando nos detalhes de como nossos relógios biológicos internos marcam o tempo. Sua nova pesquisa, publicada em 24 de julho no Anais da Academia Nacional de Ciênciasajuda a responder perguntas de longa data sobre como os ritmos circadianos são gerados e mantidos.
Em todos os mamíferos, os sinais para ritmos circadianos vêm de uma pequena parte do cérebro chamada núcleo supraquiasmático, ou SCN. Vários estudos anteriores da WashU e de outras instituições tentaram determinar se um neurotransmissor chamado GABA desempenha um papel na sincronização de ritmos circadianos entre neurônios individuais do SCN. No entanto, o papel do GABA no SCN permaneceu obscuro.
“No passado, publicamos dados sobre o bloqueio farmacológico do sistema GABA e encontramos apenas aumentos modestos na sincronia entre as células do NCS”, disse Daniel Granados-Fuentes, cientista pesquisador em Artes e Ciências e primeiro autor do novo estudo.
As intervenções químicas que ele e outros cientistas introduziram não parecem mudar muito a maneira como os neurônios no SCN disparam, nem afetar a regulação circadiana do comportamento real em camundongos.
Então Granados-Fuentes e os membros de sua equipe adotaram uma abordagem diferente. Os pesquisadores mudaram a expressão de dois tipos de receptores GABA para descobrir se a densidade do receptor tinha algum impacto na sincronia ou no comportamento.
“Ajustar o número de receptores é considerado importante para regular processos fisiológicos como aprendizado e memória, mas não ritmos circadianos”, disse Granados-Fuentes. Mas, neste caso, mudar a densidade dos receptores γ2 ou δ GABA teve um efeito dramático.
Reduzir ou mutar esses receptores no SCN de camundongos diminuiu a amplitude de seus ritmos circadianos para um terço. Os camundongos neste estudo aumentaram sua corrida diurna na roda e reduziram sua corrida noturna normal.
Os pesquisadores também descobriram que a redução ou mutação dos receptores γ2 ou δ GABA reduziu pela metade a sincronia e a amplitude das células SCN circadianas, conforme medido pela taxa de disparo ou expressão de proteína in vitro.
A superexpressão de qualquer um dos dois tipos de receptores GABA compensou a perda do outro, sugerindo que esses dois receptores podem funcionar de maneira semelhante no SCN, embora tenham sido descritos como mediadores de diferentes processos fisiológicos, disse Granados-Fuentes.
Entender os ritmos circadianos é importante porque as pessoas podem sofrer muitas consequências negativas se esses ritmos forem interrompidos. Elas podem experimentar fadiga diurna, mudanças nos perfis hormonais, problemas gastrointestinais, mudanças no humor e muito mais.
“Essas descobertas abrem a possibilidade de entender se as mudanças na densidade dos receptores GABA são importantes para regular as respostas sazonais, por exemplo, como os animais na natureza respondem ao verão quando os dias são longos ou ao inverno quando os dias são curtos”, disse Granados-Fuentes.
Granados-Fuentes trabalha no laboratório do biólogo Erik Herzog, o Viktor Hamburger Distinguished Professor em Artes e Ciências e um coautor deste estudo. Steven Mennerick, o John P. Feighner Professor de Neuropsicofarmacologia na Washington University School of Medicine e um professor de psiquiatria e neurociência, é um colaborador e coautor.
Esta pesquisa ajudou a levar a uma nova bolsa do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame, parte dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH), para o laboratório Herzog com colaboradores da Escola de Engenharia McKelvey da WashU e da Universidade Saint Louis.
A pesquisa relatada nesta publicação foi apoiada por uma bolsa do NINDS (RO1NS121161). Os autores do estudo também agradecem ao Taylor Family Institute for Innovative Psychiatric Research pelo apoio.
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