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A inflamação grave na primeira infância é um fator de risco clinicamente conhecido para o desenvolvimento de autismo e esquizofrenia. Agora, pela primeira vez, cientistas da Escola de Medicina da Universidade de Maryland (UMSOM) descobriram que a inflamação altera o desenvolvimento de células cerebrais vulneráveis, e isto pode ter ligações mecanicistas com distúrbios do desenvolvimento neurológico. Esta descoberta pode levar a tratamentos para muitos distúrbios diferentes do neurodesenvolvimento com início na infância.
Usando a genômica unicelular para estudar os cérebros de crianças que morreram de doenças inflamatórias – como infecções bacterianas ou virais ou asma – junto com aquelas que morreram em um acidente repentino, pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade de Maryland lideraram um estudo. estudo que encontrou inflamação na primeira infância impede que neurônios específicos do cerebelo amadureçam completamente. O cerebelo é uma região do cérebro responsável pelo controle motor e funções cognitivas superiores usadas na linguagem, habilidades sociais e regulação emocional.
Professores do Instituto de Ciências do Genoma (IGS) da UMSOM, do Departamento de Farmacologia e do Instituto de Neurociências da Universidade de Maryland-Medicina (UM-MIND) conduziram a pesquisa. O estudo aparece na edição de outubro da Medicina Translacional da Ciência. Faz parte de uma coleção de quase 30 artigos que descrevem o desenvolvimento e a diversidade de tipos de células no cérebro humano. Todos esses estudos foram coordenados pela Rede de Censo Celular da Iniciativa Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN), um consórcio multisite financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde.
Pesquisas anteriores mostraram que bebês nascidos com anomalias no cerebelo frequentemente apresentam distúrbios do neurodesenvolvimento, e modelos animais expostos à inflamação antes do nascimento também desenvolvem essas condições.
“Observámos o cerebelo porque é uma das primeiras regiões do cérebro a começar a desenvolver-se e uma das últimas a atingir a sua maturidade, mas continua pouco estudada”, disse Seth Ament, Ph.D., cientista do IGS e professor associado no Departamento de Psiquiatria da UMSOM que co-liderou a pesquisa com Margaret McCarthy, Ph.D., Professora e Cátedra de Farmacologia do Reitor James e Carolyn Frenkil e Diretora da UM-MIND. “Com a tecnologia relativamente nova de sequenciamento de RNA de núcleo único, poderíamos observar o nível celular para ver mudanças no cérebro.”
McCarthy acrescentou: “Isso nunca foi feito antes nesta faixa etária e no contexto da inflamação. A expressão genética no cerebelo de crianças com inflamação foi notavelmente consistente”.
Os pesquisadores examinaram tecidos cerebrais doados post-mortem de 17 crianças que morreram quando tinham um a cinco anos de idade, oito por condições que envolviam inflamação e nove por acidentes. Nenhum dos doadores havia sido diagnosticado com distúrbio neurológico antes da morte. Os dois grupos eram semelhantes em idade, sexo, raça/etnia e tempo desde a morte. Essas amostras únicas de tecido cerebral foram coletadas ao longo de muitos anos por pesquisadores da UMSOM no Banco de Cérebro e Tecidos da Universidade de Maryland, na Coleção de Cérebros de Maryland do Centro de Pesquisa Psiquiátrica de Maryland e no NIH NeuroBioBank em Bethesda, Maryland.
O estudo descobriu que dois tipos específicos, mas raros, de neurônios cerebelares eram mais vulneráveis à inflamação cerebral – os neurônios de Golgi e Purkinje. No nível unicelular, esses dois tipos de neurônios mostraram interrupção prematura de sua maturação.
“Embora raros, os neurônios de Purkinje e Golgi têm funções críticas”, disse o Dr. Ament. “Durante o desenvolvimento, os neurônios de Purkinje formam sinapses conectando o cerebelo a outras regiões do cérebro envolvidas na cognição ou no controle emocional, enquanto os neurônios de Golgi coordenam a comunicação entre as células do cerebelo. A interrupção de qualquer um desses processos de desenvolvimento poderia explicar como a inflamação contribui para condições como o espectro do autismo transtornos e esquizofrenia.”
Tal como acontece com muitas doenças, tanto a genética como o ambiente – neste caso, a inflamação – provavelmente contribuem para o risco de desenvolver estas doenças. É por isso que é crucial compreender o papel de células específicas nas regiões cerebrais – bem como a forma como interagem com os genes para influenciar a função cerebral – para encontrar tratamentos para doenças cerebrais, como ASD e esquizofrenia, bem como outras, incluindo demência. , doença de Parkinson ou transtornos por uso de substâncias.
“Este estudo é um dos primeiros a mostrar que as alterações na expressão genética durante a inflamação podem preparar o terreno para disfunções celulares posteriores, como a redução da conectividade sináptica ou a alteração do metabolismo energético”, disse o reitor da UMSOM, Mark Gladwin, MD, que também é vice-presidente executivo. para Assuntos Médicos, UM Baltimore, e John Z. e Akiko K. Bowers Distinguished Professor da UMSOM. “É fundamental compreender estes mecanismos e mudanças a nível celular durante o desenvolvimento do cérebro, na esperança de que algum dia possamos desenvolver tratamentos para distúrbios do neurodesenvolvimento”.
Os dados deste estudo – juntamente com todos os artigos da Iniciativa BRAIN – foram depositados no Neuroscience Multi-Omic Archive (NeMO Archive) – um repositório de dados genômicos com curadoria – localizado no Instituto de Ciências do Genoma da UMSOM. Os pesquisadores de neurociências podem acessar os dados do arquivo por meio de um portal fácil de usar para transformar sua compreensão do complexo funcionamento do cérebro.
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