Saúde

Corpo e mente: hormônios no cérebro podem explicar como o exercício melhora o metabolismo
O novo estudo também ilustra como o estresse nas mitocôndrias pode promover um metabolismo saudável - quando mantido em equilíbrio cuidadoso.
Por University of Southern California - 02/02/2021


Crédito: Unsplash 

Um hormônio mitocondrial expresso por células nas profundezas do cérebro parece desempenhar um papel na melhoria do metabolismo e no combate à 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 exercício moderado estimula as células do hipotálamo, a pequena região dentro do cérebro que controla o metabolismo, a liberar um hormônio chamado MOTS-c. MOTS-c é uma pequena proteína que é codificada 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 sênior do novo estudo.

Embora mais comumente conhecidas como as partes das células produtoras de energia, as mitocôndrias têm nos últimos anos desempenhado papéis 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 mitocôndria interage com o genoma nuclear e regula o metabolismo celular e as respostas ao estresse.

Estresse como um ato de equilíbrio

O novo estudo também ilustra como o estresse nas mitocôndrias pode promover um metabolismo saudável - quando mantido em equilíbrio cuidadoso.

A pesquisa existente mostrou como o estresse de baixo grau na mitocôndria pode promover a saúde e a longevidade, um fenômeno denominado mitocôndria, disse Lee. Essencialmente, embora altos níveis de um estressor, como uma toxina, possam causar danos graves, uma pequena quantidade de um estressor pode realmente fortalecer a função mitocondrial saudável.

"Como [o filósofo 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 único gene dentro de um tipo específico de célula cerebral, os neurônios da pró-opiomelanocortina hipotalâmica (POMC). O gene ausente, Crif1, controla como as células usam proteínas codificadas pela mitocôndria.

Os ratos que eram homodeficientes em Crif1 - o que significa que eles não tinham nenhuma cópia do gene Crif1 - experimentaram estresse mitocondrial severo e mostraram indicadores de problemas metabólicos quando chegaram à idade adulta, incluindo ganho de peso e gasto energético reduzido. Além disso, os ratos sem Crif1 totalmente também tinham resistência à insulina e alto nível de 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 à 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 neurônios afetados expressaram tanto mais MOTS-c quanto mais beta-endorfina (β-END), uma molécula supressora da dor normalmente liberada durante o exercício.

Os camundongos com leve estresse mitocondrial nos neurônios POMC podem ter evitado a obesidade devido à mudança dos tecidos adiposos dentro de seus corpos. Os pesquisadores notaram que os camundongos heterodeficientes Crif1 exibem mais termogênese - 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 à presença de mais mitocôndrias do que a gordura branca. Em bebês, que ainda não têm 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 estão interessados ​​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 retêm apenas pequenos bolsões de gordura marrom.

Tratamento MOTS-c, cada exercício oferece benefícios semelhantes

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

Notavelmente, os mesmos benefícios também surgiram depois que os ratos se envolveram em exercícios 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 exercício melhora o metabolismo. O processo parece ser mediado pelo MOTS-c, aumentando o conjunto de pesquisas que sustentam o envolvimento metabólico do hormônio.

"Nosso cérebro é um centro de controle para muitas funções fisiológicas", disse Lee. "Este é um novo mecanismo de fisiologia do exercício que pode fornecer novos locais para o futuro desenvolvimento terapêutico de simuladores de exercício."

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 à insulina e neutralizar a resistência à insulina induzida por dieta e dependente da idade— efeitos comumente associados ao exercício. Em um artigo separado publicado em 20 de janeiro na Nature Communication , Lee, Cohen e colegas demonstraram que os níveis de MOTS-c aumentam com exercícios 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 benefícios do exercício à saúde para indivíduos frágeis ou deficientes que não podem se exercitar com segurança.

O estudo atual indica que o hormônio mitocondrial não está apenas agindo localmente dentro dos tecidos musculares, mas surgindo da sede do cérebro para o metabolismo, disse Lee.

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

 

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