Saúde

Corpo e mente: horma´nios no cérebro podem explicar como o exerca­cio melhora o metabolismo
O novo estudo também ilustra como o estresse nas mitoca´ndrias pode promover um metabolismo sauda¡vel - quando mantido em equila­brio cuidadoso.
Por University of Southern California - 02/02/2021


Crédito: Unsplash 

Um horma´nio mitocondrial expresso por células nas profundezas do cérebro parece desempenhar um papel na melhoria do metabolismo e no combate a  obesidade, de acordo com um novo estudo em ratos.

Uma colaboração entre a Escola de Gerontologia USC Leonard Davis e pesquisadores da Coreia do Sul mostrou como o exerca­cio moderado estimula as células do hipota¡lamo, a pequena regia£o dentro do cérebro que controla o metabolismo, a liberar um horma´nio chamado MOTS-c. MOTS-c éuma pequena protea­na que écodificada no genoma mitocondrial menor das células, em vez da coleção maior de genes no núcleo, disse Changhan David Lee, professor assistente de gerontologia na Escola Leonard Davis da USC e coautor saªnior do novo estudo.

Embora mais comumente conhecidas como as partes das células produtoras de energia, as mitoca´ndrias tem nos últimos anos desempenhado papanãis muito maiores na saúde e no envelhecimento, fornecendo instruções para os processos celulares. Estudos subsequentes de Lee e seus colegas mostraram como o MOTS-c codificado pela mitoca´ndria interage com o genoma nuclear e regula o metabolismo celular e as respostas ao estresse.

Estresse como um ato de equila­brio

O novo estudo também ilustra como o estresse nas mitoca´ndrias pode promover um metabolismo sauda¡vel - quando mantido em equila­brio cuidadoso.

A pesquisa existente mostrou como o estresse de baixo grau na mitoca´ndria pode promover a saúde e a longevidade, um fena´meno denominado mitoca´ndria, disse Lee. Essencialmente, embora altos na­veis de um estressor, como uma toxina, possam causar danos graves, uma pequena quantidade de um estressor pode realmente fortalecer a função mitocondrial sauda¡vel.

"Como [o fila³sofo Friedrich] Nietzsche disse uma vez, 'Aquilo que não nos mata nos torna mais fortes'", observou Lee.

Para examinar os efeitos do estresse mitocondrial no metabolismo, Lee e colegas examinaram ratos que foram criados para serem parcial ou completamente deficientes em um aºnico gene dentro de um tipo especa­fico de canãlula cerebral, os neura´nios da pra³-opiomelanocortina hipotala¢mica (POMC). O gene ausente, Crif1, controla como as células usam protea­nas codificadas pela mitoca´ndria.

Os ratos que eram homodeficientes em Crif1 - o que significa que eles não tinham nenhuma ca³pia do gene Crif1 - experimentaram estresse mitocondrial severo e mostraram indicadores de problemas metaba³licos quando chegaram a  idade adulta, incluindo ganho de peso e gasto energanãtico reduzido. Além disso, os ratos sem Crif1 totalmente também tinham resistência a  insulina e altonívelde açúcar no sangue, muito parecido com o diabetes tipo 2 em humanos.
 
No entanto, os ratos que eram heterodeficientes no gene Crif1 - eles podiam expressar parcialmente o gene, mas não tanto quanto os ratos normais - experimentaram um leve estresse mitocondrial e proteção contra obesidade ou resistência a  insulina. Quando alimentados com uma dieta rica em gordura , os ratos que faltam parte de sua função Crif1 ganharam menos peso do que os ratos normais na mesma dieta, embora os primeiros comessem mais calorias. Um estudo mais aprofundado dos ratos revelou que seus neura´nios afetados expressaram tanto mais MOTS-c quanto mais beta-endorfina (β-END), uma molanãcula supressora da dor normalmente liberada durante o exerca­cio.

Os camundongos com leve estresse mitocondrial nos neura´nios POMC podem ter evitado a obesidade devido a  mudança dos tecidos adiposos dentro de seus corpos. Os pesquisadores notaram que os camundongos heterodeficientes Crif1 exibem mais termogaªnese - a capacidade de gerar calor - e um exame mais aprofundado das células de gordura revelou quantidades maiores de células de gordura marrom.

A gordura marrom parece marrom devido a  presença de mais mitoca´ndrias do que a gordura branca. Em bebaªs, que ainda não tem a capacidade de tremer para manter o corpo aquecido, sua maior proporção de gordura marrom consome açúcar e gordura branca para gerar energia e produzir calor. Os cientistas estãointeressados ​​nos efeitos do "escurecimento" da gordura, ou transformação da gordura branca em gordura marrom, como uma forma possí­vel de tratar a obesidade em adultos, que normalmente retem apenas pequenos bolsaµes de gordura marrom.

Tratamento MOTS-c, cada exerca­cio oferece benefa­cios semelhantes

Em experimentos posteriores, os pesquisadores foram capazes de imitar essasmudanças, incluindo aumentos na gordura marrom e termogaªnese, em camundongos normais pela administração direta de MOTS-c no cérebro.

Notavelmente, os mesmos benefa­cios também surgiram depois que os ratos se envolveram em exerca­cios moderados. As descobertas do estudo indicam que o processo de equilibrar o estresse mitocondrial leve pode ser uma parte importante do motivo pelo qual o exerca­cio melhora o metabolismo. O processo parece ser mediado pelo MOTS-c, aumentando o conjunto de pesquisas que sustentam o envolvimento metaba³lico do horma´nio.

"Nosso cérebro éum centro de controle para muitas funções fisiola³gicas", disse Lee. "Este éum novo mecanismo de fisiologia do exerca­cio que pode fornecer novos locais para o futuro desenvolvimento terapaªutico de simuladores de exerca­cio."

Lee e Pinchas Cohen, professor de gerontologia, medicina e ciências biológicas e reitor da USC Leonard Davis School, descreveram o MOTS-c pela primeira vez em 2015, juntamente com seu papel em restaurar a sensibilidade a  insulina e neutralizar a resistência a  insulina induzida por dieta e dependente da idade— efeitos comumente associados ao exerca­cio. Em um artigo separado publicado em 20 de janeiro na Nature Communication , Lee, Cohen e colegas demonstraram que os na­veis de MOTS-c aumentam com exerca­cios em humanos e, quando administrados a ratos , podem dobrar a capacidade de corrida de animais jovens e velhos. Esses estudos levantam a possibilidade de desenvolver drogas que proporcionem os benefa­cios do exerca­cio a  saúde para indivíduos fra¡geis ou deficientes que não podem se exercitar com segurança.

O estudo atual indica que o horma´nio mitocondrial não estãoapenas agindo localmente dentro dos tecidos musculares, mas surgindo da sede do cérebro para o metabolismo, disse Lee.

"A questãoanã, 'com o exerca­cio, as mitoca´ndrias se comunicam com o seu centro de comando ou elas contornam isso e falam diretamente com os órgãos-alvo (perifanãricos)?'" Lee disse sobre a pesquisa em torno do papel do MOTS-c no exerca­cio e no metabolismo. "Estamos mostrando que podem ser os dois."

 

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