O primeiro "mapa proteico" dos neurónios que iniciam a dor revela novos alvos para os medicamentos
Proteómica visual profunda aplicada pela primeira vez às células nervosas
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Uma em cada cinco pessoas em todo o mundo sofre de dor inflamatória crónica. Entretanto, cerca de dois terços das pessoas afectadas sentem pouco alívio com os medicamentos existentes para a dor; são urgentemente necessárias novas abordagens terapêuticas. Primeiro, temos de compreender exatamente como é que as células nervosas sensoriais desencadeiam a dor a nível molecular - por outras palavras, que proteínas estão envolvidas", afirma o Professor Gary Lewin, chefe do grupo do laboratório de Fisiologia Molecular da Perceção Somatossensorial do Centro Max Delbrück em Berlim.
Para desvendar estes processos moleculares, Lewin - que estuda a dor há quatro décadas e descobriu recentemente um canal iónico anteriormente desconhecido envolvido na perceção da dor - está a trabalhar em estreita colaboração com o biólogo de sistemas Dr. Fabian Coscia, chefe de grupo do laboratório de Proteómica Espacial no mesmo centro. Coscia co-desenvolveu um método chamado Proteómica Visual Profunda que permite determinar o proteoma - o conjunto completo de proteínas - de células específicas e criar mapas que detalham as localizações espaciais de proteínas individuais.
Os investigadores combinaram esta tecnologia com métodos electrofisiológicos do grupo de Lewin. Isto permitiu-lhes primeiro identificar subtipos específicos de neurónios da dor com base na sua função e depois analisar os seus perfis proteicos. O resultado é um mapa molecular de alta resolução destas células nervosas, que foi publicado na "Nature Communications". A equipa também demonstrou como a tecnologia pode identificar potenciais novos alvos de medicamentos para tratar a dor crónica.
O Dr. Sampurna Chakrabarti é o primeiro autor do estudo e um antigo investigador de pós-doutoramento no laboratório Lewin, que dirige agora o grupo Pathways in Infection and Nociception no Centro Helmholtz para a Investigação da Infeção em Braunschweig. A nocicepção refere-se à forma como os nossos nervos respondem a estímulos que desencadeiam a dor. Os nervos da pele e de outros tecidos periféricos - como os músculos e as articulações - que detectam estímulos nocivos são chamados nociceptores; transmitem sinais ao cérebro para desencadear a dor.
Vias de sinalização ainda por descobrir
Os nociceptores não são todos iguais. Até agora, apenas se conhecia o transcriptoma - ou seja, a informação ao nível do ARN dos diferentes subconjuntos de nociceptores", afirma Chakrabarti. No entanto, os componentes funcionais reais de todas as células são as proteínas formadas a partir destes transcritos - e nós examinámo-las agora com maior detalhe pela primeira vez em dois subtipos de nociceptores". Utilizando um método eletrofisiológico conhecido como técnica de patch-clamp, a equipa identificou e caracterizou pela primeira vez dois subtipos de nociceptores - peptidérgicos e não peptidérgicos - nos gânglios espinais dos ratos. Cada um destes subtipos responde de forma diferente a estímulos semelhantes e pode desencadear dores de qualidade e duração diferentes.
Os investigadores utilizaram cerca de 50 neurónios de cada subtipo para gerar um mapa de proteínas específico para cada um dos dois tipos de células. A proteómica visual profunda combina a espetrometria de massa com a microscopia, a inteligência artificial e a robótica. Até agora, Coscia e a sua equipa utilizaram esta metodologia principalmente para a análise do proteoma das células cancerosas. Mostrámos agora, pela primeira vez, que também pode ser aplicada às células nervosas", afirma.
A equipa mediu mais de 6000 proteínas nestes 50 neurónios. Uma comparação com os dados de ARN existentes revelou que o transcriptoma e o proteoma das células diferem significativamente em alguns casos - uma indicação de que os processos funcionais fundamentais só se tornam visíveis ao nível das proteínas. Fornecemos um mapa molecular único dos neurónios que provocam dor", afirma Coscia. Permite a identificação de vias de sinalização nestas células que até agora permaneceram ocultas."
Num passo adicional, Chakrabarti e os seus colegas queriam compreender quais as proteínas que sensibilizam as células nervosas, contribuindo para a dor crónica. Isolaram ambos os tipos de nociceptores dos gânglios da raiz dorsal do rato e expuseram-nos a uma molécula chamada Fator de Crescimento Nervoso (NGF), que é conhecida por desencadear dor crónica tanto em animais como em humanos, como na artrite. Utilizando a Proteómica Visual Profunda, os investigadores conseguiram identificar com precisão as proteínas produzidas depois de as células terem sido expostas ao NGF.
Sensibilidade reduzida aos sinais de dor
Lewin e a sua equipa já tinham descoberto, há mais de 30 anos, que o NGF desempenha um papel importante na dor inflamatória crónica. Em cães e gatos, a dor pode agora ser aliviada de forma muito eficaz utilizando anticorpos que inibem o NGF", afirma Lewin. Nos seres humanos, os efeitos secundários raros têm infelizmente impedido a sua utilização", acrescenta. Mas agora podemos ter encontrado uma abordagem alternativa: visar uma proteína a jusante responsável pelo efeito sensibilizador do NGF".
"Identificámos várias proteínas que estavam presentes em níveis mais elevados num subconjunto de nociceptores após o tratamento com NGF. Os níveis mais elevados destas proteínas podem estar relacionados com a dor a longo prazo associada à inflamação", afirma Chakrabarti. Uma das proteínas, uma enzima chamada B3GNT2, destacou-se em particular. Quando eliminámos o gene correspondente nas células, a hiperatividade dos nociceptores induzida pela inflamação foi reduzida. Menos células respondiam a estímulos mecânicos", explica a investigadora. Por outras palavras, os neurónios tornaram-se menos sensíveis e provocam muito menos dor.
No futuro, os investigadores tencionam validar os seus resultados em ratos e em seres humanos. Mais de 90% de todos os medicamentos aprovados têm agora como alvo as proteínas", afirma Coscia. Isto realça a importância de desenvolver uma melhor compreensão destas moléculas, a fim de identificar novos alvos para terapias mais eficazes contra a dor e tratamentos para outras doenças neurológicas".
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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