11 Set 2006
Dois novos relatórios esta semana mostram o que pode acontecer quando os neurotransmissores saem do nada, com ramificações para a doença de Alzheimer e doença de Parkinson.
p>Primeiro, um artigo no Neurónio de 7 de Setembro descreve um novo modelo de rato de disfunção colinérgica, com alguns intrigantes problemas de memória e aprendizagem que fazem lembrar a doença de Alzheimer. O relatório, de Marc Caron da Universidade Duke em Durham, Carolina do Norte; Marco Prado da Universidade Federal de Minas Gerais, em Belo Horizonte, Brasil; e colegas, mostra que ratos com expressão reduzida do transportador vesicular de acetilcolina (VAChT) diminuíram moderadamente o tônus colinérgico no SNC. Comportamentalmente, os animais apresentam defeitos notáveis no reconhecimento de objetos e animais familiares, semelhantes aos problemas cognitivos observados com a doença de Alzheimer. A deficiência na memória social foi revertida pelo tratamento dos ratos com inibidores de colinesterase, a mesma estratégia usada para tratar os sintomas cognitivos na DA. Além de demonstrar um papel importante do VAChT na manutenção de uma rotação normal da acetilcolina, os ratos fornecem um modelo útil para investigar novos tratamentos para a disfunção colinérgica da AD e outras doenças.
Um segundo relatório no Journal of Neuroscience de 6 de setembro mostra que α-synuclein, que pode causar a doença de Parkinson herdada quando mutada ou superexpressa, aumenta a dopamina citosólica nos neurônios, adicionando suporte à idéia de que é a própria dopamina que causa o maior dano na doença de Parkinson (ver notícia relacionada à ARF).
No primeiro relatório, os pesquisadores aplicaram uma estratégia de derrubada para entender o papel do VAChT na neurotransmissão da acetilcolina. O VAChT é necessário para preencher vesículas de armazenamento com ACh para liberação nas sinapses, e a primeira autora Vania Prado e colegas raciocinaram que derrubá-lo completamente seria letal. Em vez disso, eles criaram um alelo knockdown ao interromper a região não traduzida de 5′ do gene, o que causou uma redução parcial nos níveis de mRNA VAChT. O resultado em ratos heterozigotos foi uma redução de aproximadamente 40% na proteína VAChT; homozigotos mostraram uma redução de 65%.
Os animais eram viáveis, mas tinham menor liberação de ACh nas junções neuromusculares, o que foi atribuído a uma diminuição do conteúdo vesicular de ACh. As ramificações foram severas para os homozigotos: eles mostraram deficiências significativas na força muscular, incapacidade de navegar no rotorod, e muito pouca resistência física em uma esteira. Em contraste, os heterozigotos levaram mais tempo que os ratos normais para aprender o rotorod, mas acabaram por atingir a mesma proficiência que os seus companheiros de ninhada do tipo selvagem. Aparentemente, os ratos toleraram uma diminuição moderada do VAChT nas junções neuromusculares sem problemas motores, mas abaixo de um certo limiar a deficiência era incapacitante.
Os problemas musculares dos homozigotos impediram que fossem testados para problemas comportamentais, mas os ratos heterozigotos proporcionaram uma oportunidade para estudar a contribuição da acetilcolina do sistema nervoso central para comportamentos complexos. Para isso, os pesquisadores primeiro confirmaram que o tônus colinérgico foi reduzido nos heterozigotos. Medidas de microdiálise no córtex frontal e estriato de animais vivos mostraram níveis extracelulares de ACh reduzidos em um terço e liberação estimulada umedecida. O ACh total do cérebro foi na verdade aumentado, mas a redução no VAChT resultou em uma menor soltura.
Os animais heterozigotos tiveram um desempenho igual ao dos seus companheiros de ninhada normais em um teste de evasão, onde tiveram que aprender e lembrar de não descer para uma plataforma eletrificada. Os resultados mostram que este caminho de aprendizagem e memória dependente do hipocampal é preservado nos animais apesar do seu pobre tom colinérgico. Mas em um teste diferente, de reconhecimento de objetos, os heterozigotos fizeram mais mal em lembrar de objetos familiares 1,5 ou 24 horas após o treinamento. Quando o “objeto” era outro animal, eles também não reagiram a ele como se fosse familiar. Como os ratos se reconhecem uns aos outros com base no odor, os investigadores descartaram que os heterozigotos tinham problemas olfativos e concluíram que o fracasso do reconhecimento social era um verdadeiro defeito cognitivo. Este defeito de memória imita alguns sintomas de AD e, curiosamente, foi revertido pelo aumento do ACh com inibidores da colinesterase. Isto mostra que os efeitos da memória foram devidos à redução do ACh e não a alguns efeitos de desenvolvimento do VAChT diminuído. Os inibidores de colinesterase não tiveram efeito sobre o comportamento de ratos do tipo selvagem.
“Nossas observações suportam a noção de que a redução do tom colinérgico em modelos de camundongos AD pode de fato causar déficits na memória social”, os autores escrevem. Estudos futuros usando esses ratos, eles dizem, podem ajudar a entender as contribuições do declínio colinérgico para as mudanças comportamentais que acompanham as patologias do SNC. Além disso, eles observam que seus resultados sugerem que a diminuição da expressão do transportador vesicular é menos tolerada que a diminuição da enzima sintética ACh acetiltransferase, que é amplamente utilizada para medir os déficits colinérgicos em AD.
No lado da pesquisa básica, o trabalho demonstra outro local de regulação da neurotransmissão, este no nível pré-sináptico da carga de ACh em vesículas. Este ponto é explorado em uma prévia de acompanhamento por Thomas Hnasko e Robert Edwards da Universidade da Califórnia, São Francisco.
No segundo trabalho, os efeitos patológicos da α-synuclein estão ligados a um caso de neurotransmissor a mais do que a menos. Neste caso, o neurotransmissor é dopamina, que pode causar danos oxidativos quando se acumula no citosol. Em condições normais, a dopamina citosólica contribui apenas com uma pequena fração da dopamina celular total, a maior parte da qual é seqüestrada em vesículas. Para medir apenas o pool citosólico, o primeiro autor Eugene Mosharov utilizou a electroquímica intracelular de adesivos. Ele descobriu que nas células PC12, a dopamina citosólica está abaixo do limite de detecção por esta técnica, mas o tratamento da célula com L-DOPA produziu sinais detectáveis. O tratamento das células PC12 que superexpressas do tipo selvagem ou mutante α-synuclein (A30P ou A53T) causaram um aumento maior da dopamina citosólica do que as células sem as proteínas, sendo que as mutantes tiveram o maior efeito. Para garantir que o resultado não se limitasse às células tratadas com L-DOPA, os pesquisadores examinaram as células cromatográficas adrenais de camundongos que tinham níveis basais detectáveis de dopamina citosólica. Eles descobriram que células derivadas de camundongos transgênicos expressando o mutante α-synuclein A30P (mas não do tipo selvagem α-synuclein) mostraram um aumento duas vezes maior na concentração de dopamina citosólica.
O que poderia explicar o aumento? Os pesquisadores verificaram os níveis das principais proteínas envolvidas no metabolismo da catecolamina, mas nenhuma das alterações explicou os efeitos. Com base em observações anteriores de que α-synuclein poderia aumentar a permeabilidade da vesícula, eles observaram o efeito da proteína em grânulos isolados de cromofina. O tratamento das vesículas com α-synuclein purificado, seja mutante ou do tipo selvagem, induziu o vazamento de prótons das vesículas. O colapso do gradiente proteico através da membrana da vesícula seria esperado para diminuir a absorção de dopamina pelas vesículas. Consistente com os efeitos sobre a dopamina citosólica nas células, as proteínas mutantes tiveram um efeito maior que as do tipo selvagem sobre a permeabilidade da vesícula.
Se a sinucleína causar um vazamento de dopamina nas células, isto poderia ser responsável pela toxicidade seletiva da proteína para os neurônios dopaminérgicos. O aumento da dopamina nas células cria stress oxidativo, uma propriedade não compartilhada por outros neurotransmissores que pode ser liberada pela sinucleína em outros tipos de neurônios.-Pat McCaffrey