Por Camily Oliveira — Cientistas da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, descobriram que o cérebro humano possui duas origens celulares distintas. A descoberta pode ter importância para pesquisas sobre doenças do sistema nervoso, incluindo a esclerose lateral amiotrófica (ELA) e a atrofia muscular espinhal (AME).
O estudo, publicado nesta sexta-feira (18/9) na revista científica Nature Neuroscience, mostrou que diferentes regiões do cérebro se desenvolvem a partir de dois tipos de células progenitoras. Na prática, os pesquisadores identificaram que a parte anterior e a parte posterior do cérebro seguem caminhos diferentes ainda durante o desenvolvimento embrionário.
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A descoberta também permitiu que os cientistas cultivassem em laboratório, pela primeira vez, um tipo de neurônio do rombencéfalo, região responsável por funções essenciais à sobrevivência, como respiração, batimentos cardíacos e deglutição.
Duas origens para o desenvolvimento do cérebro
O cérebro se desenvolve a partir de diferentes regiões que assumem funções específicas. O prosencéfalo, também chamado de cérebro anterior, está relacionado a funções cognitivas superiores, como linguagem, consciência e raciocínio abstrato.
O mesencéfalo, ou cérebro médio, participa de funções como visão, audição, controle dos movimentos, estado de alerta e percepção da dor. Já o rombencéfalo, conhecido como cérebro posterior, está relacionado a funções básicas e vitais, incluindo respiração, batimentos cardíacos, deglutição e digestão.
Durante décadas, pesquisadores consideraram que as diferentes regiões do cérebro se desenvolviam a partir de uma mesma população de células progenitoras. O novo estudo indica que o processo é diferente.
Estágios de desenvolvimento
Ao analisar os estágios iniciais do desenvolvimento embrionário de camundongos, os cientistas identificaram dois tipos de células progenitoras. Um deles expressa o gene Otx2 e dá origem ao prosencéfalo e ao mesencéfalo. O outro expressa o gene Gbx2 e dá origem ao rombencéfalo.
Os pesquisadores observaram que os dois grupos não se sobrepõem, mesmo nas primeiras etapas do desenvolvimento. Isso indica que as regiões anterior e posterior do cérebro seguem caminhos de formação diferentes.
“Demonstramos, pela primeira vez, que a parte frontal do cérebro origina-se de uma célula progenitora totalmente diferente daquela que dá origem à parte posterior do cérebro”, afirmou Kyle Loh, autor sênior do estudo e professor associado de biologia do desenvolvimento.
Descoberta pode ajudar pesquisas sobre ELA
A diferença na origem das células também pode explicar por que cientistas encontravam dificuldades para produzir determinados neurônios do rombencéfalo em laboratório.
Segundo os pesquisadores, tentativas anteriores buscavam fazer com que células progenitoras destinadas ao prosencéfalo e ao mesencéfalo se transformassem em células do rombencéfalo. O novo estudo indica que essas células não possuem capacidade para realizar essa transformação.
Com a identificação das duas linhagens, os pesquisadores conseguiram cultivar neurônios motores funcionais do rombencéfalo em laboratório. As células apresentaram características fundamentais dos neurônios encontrados naturalmente nessa região do cérebro.
O resultado cria um novo modelo para estudar doenças que afetam esses neurônios, entre elas a ELA e a AME.
Na ELA, também conhecida como doença de Lou Gehrig, neurônios motores são progressivamente comprometidos. Entre as consequências estão a perda de força muscular e, em estágios avançados, dificuldades para falar, engolir e respirar.
Na AME, também há comprometimento progressivo de neurônios motores. Por atingirem células relacionadas ao controle de movimentos e de funções essenciais, as duas doenças são importantes alvos para pesquisas que buscam compreender como esses neurônios funcionam e o que provoca sua degeneração.
Os cientistas afirmam que o novo modelo poderá ser utilizado para compreender melhor essas doenças e investigar possíveis terapias regenerativas. A descoberta, no entanto, continua no campo da pesquisa e não representa um tratamento disponível para pacientes.
Uma organização com milhões de anos
Os pesquisadores também investigaram se essa divisão na origem das células cerebrais aparecia apenas em mamíferos ou se poderia ser mais antiga.
A equipe encontrou a mesma organização em diferentes espécies, incluindo galinhas e peixes-zebra. O padrão também foi identificado em vermes-bolota e águas-vivas, organismos que estão muito distantes dos seres humanos na árvore evolutiva.
Os cientistas rastrearam essa organização ao longo de mais de 550 milhões de anos de evolução. Os resultados sugerem que a existência de sistemas neurais com origens distintas é muito anterior ao surgimento dos seres humanos.
“Fiquei surpreso com nossas descobertas, pois a palavra ‘cérebro’ sugere um órgão contíguo que provavelmente tem uma origem única”, afirmou Rayyan Jokhai, pesquisador de pós-graduação e um dos autores do estudo.
Segundo ele, mesmo há cerca de 500 milhões de anos já existiam sistemas neurais distintos que, atualmente, funcionam praticamente como um só.
A descoberta muda a compreensão sobre como o cérebro se forma e também oferece aos pesquisadores uma nova maneira de produzir e estudar células que antes eram difíceis de cultivar em laboratório.
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