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Lesões traumáticas no cérebro, medula espinhal e nervo óptico no sistema nervoso central (SNC) são a principal causa de incapacidade e a segunda principal causa de morte em todo o mundo. As lesões do SNC geralmente resultam em uma perda catastrófica das funções sensoriais, motoras e visuais, que é o problema mais desafiador enfrentado por médicos e cientistas pesquisadores. Neurocientistas da City University of Hong Kong (CityU) recentemente identificaram e demonstraram uma pequena molécula que pode efetivamente estimular a regeneração do nervo e restaurar as funções visuais após lesão do nervo óptico, oferecendo grande esperança para pacientes com lesão do nervo óptico, como perda de visão relacionada ao glaucoma.
“Atualmente, não há tratamento eficaz disponível para lesões traumáticas no SNC, portanto, há uma necessidade imediata de um medicamento em potencial para promover o reparo do SNC e, finalmente, alcançar a recuperação total da função, como a função visual, em pacientes”, disse o Dr. ele, Chefe Associado e Professor Associado do Departamento de Neurociências e Diretor da Unidade de Pesquisa em Animais de Laboratório da CityU, que liderou a pesquisa.
Melhorar a dinâmica e a motilidade mitocondrial é a chave para uma regeneração axônica bem-sucedida
Os axônios, que são uma estrutura semelhante a um cabo que se estende dos neurônios (células nervosas), são responsáveis pela transmissão de sinais entre os neurônios e do cérebro para os músculos e glândulas. O primeiro passo para uma regeneração axônica bem-sucedida é formar cones de crescimento ativos e a ativação de um programa de regeneração, envolvendo a síntese e o transporte de materiais para regenerar os axônios. Todos esses são processos que demandam energia, que requerem o transporte ativo das mitocôndrias (a casa de força da célula) para os axônios danificados na extremidade distal.
Neurônios lesionados, portanto, enfrentam desafios especiais que requerem transporte de longa distância de mitocôndrias do soma (corpo celular) para axônios em regeneração distais, onde as mitocôndrias axonais em adultos são em sua maioria estacionárias e o consumo de energia local é crítico para a regeneração do axônio.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Ma identificou uma pequena molécula terapêutica, M1, que pode aumentar a fusão e a motilidade das mitocôndrias, resultando em regeneração axônica sustentada e de longa distância. Os axônios regenerados provocaram atividades neurais em regiões-alvo do cérebro e restauraram as funções visuais dentro de quatro a seis semanas após a lesão do nervo óptico em camundongos tratados com M1.
A pequena molécula M1 promove a dinâmica mitocondrial e sustenta a regeneração axônica de longa distância
“Fotorreceptores nos olhos [retina] transmitir informações visuais aos neurônios na retina. Para facilitar a recuperação da função visual após lesão, os axônios dos neurônios devem se regenerar por meio do nervo óptico e retransmitir impulsos nervosos para alvos visuais no cérebro por meio do nervo óptico para processamento e formação de imagens”, explicou o Dr. Ma.
Para investigar se o M1 poderia promover a regeneração axônica de longa distância após lesões no SNC, a equipe de pesquisa avaliou a extensão da regeneração axônica em camundongos tratados com M1 quatro semanas após a lesão. Surpreendentemente, a maioria dos axônios em regeneração de camundongos tratados com M1 atingiram 4 mm distal ao local de esmagamento (ou seja, perto do quiasma óptico), enquanto nenhum axônio em regeneração foi encontrado em camundongos de controle tratados com veículo. Em camundongos tratados com M1, a sobrevivência das células ganglionares da retina (RGCs, neurônios que transmitem estímulos visuais do olho para o cérebro) aumentou significativamente de 19% para 33% quatro semanas após a lesão do nervo óptico.
“Isso indica que o tratamento M1 sustenta a regeneração axônica de longa distância do quiasma óptico, ou seja, no meio do caminho entre os olhos e a região cerebral alvo, para vários alvos visuais subcorticais no cérebro. Os axônios regenerados provocam atividades neurais nas regiões cerebrais alvo e restauram as funções visuais após o tratamento com M1”, acrescentou o Dr. Ma.
O tratamento M1 restaura a função visual
Para explorar ainda mais se o tratamento com M1 pode restaurar a função visual, a equipe de pesquisa deu aos camundongos tratados com M1 um teste de reflexo pupilar à luz seis semanas após a lesão do nervo óptico. Eles descobriram que os olhos lesionados de camundongos tratados com M1 restauraram a resposta de constrição da pupila após iluminação com luz azul a um nível semelhante ao dos olhos não lesionados, sugerindo que o tratamento com M1 pode restaurar a resposta de constrição da pupila após lesões do nervo óptico.
Além disso, a equipe de pesquisa avaliou a resposta dos camundongos a um estímulo iminente – uma resposta defensiva inata visualmente induzida para evitar predadores. Os camundongos foram colocados em uma câmara aberta com um abrigo em forma de prisma triangular e um círculo preto em rápida expansão como um estímulo iminente, e seus comportamentos de congelamento e fuga foram observados. Metade dos camundongos tratados com M1 responderam ao estímulo escondendo-se em um abrigo, mostrando que M1 induziu uma robusta regeneração de axônios para reinervar regiões subcorticais visuais do cérebro para a recuperação completa de sua função visual.
Aplicação clínica potencial de M1 para reparar lesões do sistema nervoso
O estudo de sete anos destaca o potencial de uma terapia não viral prontamente disponível para o reparo do SNC, que se baseia na pesquisa anterior da equipe sobre regeneração de nervos periféricos usando terapia genética.
“Desta vez, usamos a pequena molécula, M1, para reparar o SNC simplesmente por injeção intravítrea nos olhos, que é um procedimento médico estabelecido para pacientes, por exemplo, para tratamento de degeneração macular. Restauração bem-sucedida das funções visuais, como reflexo pupilar à luz e resposta a estímulos visuais iminentes foi observada em camundongos tratados com M1 quatro a seis semanas após o nervo óptico ter sido danificado”, disse o Dr. Au Ngan-pan, Pesquisador Associado do Departamento de Neurociências.
A equipe também está desenvolvendo um modelo animal para tratar a perda de visão relacionada ao glaucoma usando M1 e possivelmente outras doenças oculares comuns e deficiências de visão, como retinopatia relacionada ao diabetes, degeneração macular e neuropatia óptica traumática. Assim, uma investigação mais aprofundada é necessária para avaliar a potencial aplicação clínica do M1. “Este avanço da pesquisa anuncia uma nova abordagem que pode atender às necessidades médicas não atendidas na aceleração da recuperação funcional dentro de uma janela de tempo terapêutico limitada após lesões do SNC”, disse o Dr. Ma.
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