Comportamentos repetitivos extremos, como bater as ma£os, balana§ar o corpo, cutucar a pele e cheirar, são comuns a vários distúrbios cerebrais, incluindo autismo , esquizofrenia , doença de Huntington e dependaªncia de drogas . Esses comportamentos, chamados de estereotipias, também são aparentes em modelos animais de dependaªncia de drogas e autismo.

Em um novo estudo publicado no European Journal of Neuroscience , pesquisadores do McGovern Institute for Brain Research identificaram genes que são ativados no cérebro antes do ini­cio desses comportamentos repetitivos graves.

“Nosso laboratório encontrou um pequeno conjunto de genes que são regulados em relação ao desenvolvimento de comportamentos estereotipados em um modelo animal de dependaªncia de drogas”, disse a professora Ann Graybie l do Instituto do MIT , autora saªnior do artigo. “Ficamos surpresos e interessados ​​em ver que um desses genes éum gene de suscetibilidade a  esquizofrenia. Essa descoberta pode ajudar a compreender a base biológica de comportamentos estereotipados e repetitivos, conforme visto em uma variedade de distúrbios neurola³gicos e neuropsiquia¡tricos, e em pessoas 'ta­picas' sob estresse.

No trabalho liderado pela pesquisadora Jill Crittenden, cientistas do laboratório Graybiel expuseram ratos a  anfetamina, um estimulante psicomotor que estimula a hiperatividade e estereotipias confinadas em humanos e animais de laboratório e que éusado para modelar sintomas de esquizofrenia.

Eles descobriram que a exposição a estimulantes que impulsiona os comportamentos repetitivos mais prolongados leva a  ativação de genes regulados pela Neuregulina 1, uma molanãcula sinalizadora que éimportante para uma variedade de funções celulares, incluindo o desenvolvimento neuronal e a plasticidade. Mutações no gene da neuregulina 1 são fatores de risco para esquizofrenia.

As novas descobertas destacam uma via molecular e de circuito compartilhada para estereotipias que são causadas por drogas de abuso e em distúrbios cerebrais, e tem implicações sobre por que a intoxicação por estimulantes éum fator de risco para o ini­cio da esquizofrenia.

“O tratamento experimental com anfetaminas tem sido usado hámuito tempo em estudos com roedores e outros animais em testes para encontrar melhores tratamentos para a esquizofrenia em humanos, porque existem algumas semelhanças comportamentais entre os dois contextos muito diferentes”, explica Graybiel, que também éinvestigador no Instituto McGovern e professor de cérebro e ciências cognitivas no MIT. “Foi impressionante encontrar Neuregulina 1 - potencialmente uma dica para mecanismos compartilhados subjacentes a algumas dessas semelhanças.”

Embora muitos estudos tenham medidomudanças na expressão gaªnica em modelos animais de dependaªncia de drogas, este estudo éo primeiro a avaliarmudanças em todo o genoma especificamente associadas a comportamentos repetitivos restritos.

As estereotipias são difa­ceis de medir sem observação direta trabalhosa, porque consistem em movimentos finos e comportamentos idiossincra¡ticos. Neste estudo, os autores administraram anfetaminas (ou controle de solução salina) a camundongos e então mediram com quebras de feixe fotogra¡fico o quanto eles correram. Os pesquisadores identificaram períodos prolongados em que os ratos não estavam correndo (ou seja, estavam potencialmente envolvidos em estereotipias confinadas) e, em seguida, filmaram os ratos durante esses períodos para avaliar a gravidade dos comportamentos repetitivos restritos (por exemplo, cheirar ou lamber estereotipias).

Eles deram anfetaminas a cada camundongo uma vez por dia durante 21 dias e descobriram que, em média, os camundongos mostraram muito pouca estereotipia no primeiro dia de exposição a  droga, mas que, no sanãtimo dia de exposição, todos os camundongos mostraram um período prolongado de estereotipia que gradualmente se tornou mais curta e mais curta nas duas semanas subsequentes.

“Ficamos surpresos ao ver a estereotipia diminuindo após uma semana de tratamento. Na verdade, hava­amos planejado um estudo com base em nossa expectativa de que os comportamentos repetitivos se tornassem mais intensos, mas então percebemos que essa era uma oportunidade de observar quaismudanças genanãticas eram exclusivas daquele dia de alta estereotipia ”, diz a primeira autora Jill Crittenden.

Os autores compararam asmudanças na expressão gaªnica no cérebro de camundongos tratados com anfetamina por um dia, sete dias ou 21 dias. Eles levantaram a hipa³tese de que asmudanças genanãticas associadas especificamente a sete dias de tratamento com drogas altamente estereotipadas eram as mais prova¡veis ​​de serem a base de comportamentos repetitivos extremos e poderiam identificar genes de fatores de risco para esses sintomas na doena§a.

Trabalhos anteriores do laboratório de Graybiel mostraram que a estereotipia estãodiretamente correlacionada a  ativação do gene circunscrito no estriado, uma regia£o do prosencanãfalo que éa chave para a formação do ha¡bito. Em animais com a estereotipia mais intensa, a maior parte do estriado não mostra ativação gaªnica, mas a indução gaªnica precoce imediata permanece alta em aglomerados de células chamados estriossomas. Recentemente, foi demonstrado que os estriossomas tem um controle poderoso sobre as células que liberam dopamina, um neuromodulador que éseveramente prejudicado na dependaªncia de drogas e na esquizofrenia. Surpreendentemente, os estriossomas contem altos na­veis de Neuregulina 1.

“Nossos novos dados sugerem que a regulação positiva de genes responsivos a  neuregulina em animais com comportamentos severamente repetitivos refletemudanças genanãticas nos neura´nios do estroma que controlam a liberação de dopamina”, explica Crittenden. “A dopamina pode impactar diretamente se um animal repete uma ação ou explora novas ações, então nosso estudo destaca um papel potencial para um circuito estriossa´mico no controle da seleção de ação na saúde e na doença neuropsiquia¡trica.”

Os na­veis de expressão do gene estriado foram medidos por sequenciamento de RNAs mensageiros (mRNAs) em tecido cerebral dissecado. Os mRNAs são lidos a partir de genes “ativos” para instruir o maquina¡rio de sa­ntese de protea­nas sobre como fazer a protea­na que corresponde a  sequaªncia do gene. As protea­nas são os principais constituintes de uma canãlula, controlando assim a função de cada canãlula. O número de vezes que uma determinada sequaªncia de mRNA éencontrada reflete a frequência com que o gene estava sendo lido no momento em que o material celular foi coletado.

Para identificar genes que foram lidos no mRNA antes do período de estereotipia prolongada, os pesquisadores coletaram tecido cerebral 20 minutos após a injeção de anfetaminas, o que écerca de 30 minutos antes do pico da estereotipia. Eles então identificaram quais genes tinham na­veis significativamente diferentes de mRNAs correspondentes em camundongos tratados com drogas do que em camundongos tratados com solução salina.

Uma ampla variedade de genes mostrou aumentos modestos de mRNA após a primeira exposição a  anfetamina, o que induziu hiperatividade leve e uma variedade de comportamentos como caminhar, cheirar e criar nos ratos.

No sanãtimo dia de tratamento, todos os ratos estavam engajados por períodos prolongados em um comportamento repetitivo especa­fico, como cheirar a parede. Da mesma forma, houve menos genes que foram ativados no sanãtimo dia em relação ao primeiro dia de tratamento, mas eles foram fortemente ativados em todos os camundongos que receberam o tratamento com anfetaminas indutoras de estereotipia.

No 21º dia de tratamento, os comportamentos de estereotipia eram menos intensos, assim como a regulação positiva do gene - menos genes foram fortemente ativados e mais foram reprimidos, em relação aos outros tratamentos. “Parece que os ratos desenvolveram tolera¢ncia a  droga, tanto em termos de resposta comportamental quanto em termos de resposta de ativação gaªnica”, diz Crittenden.

“Tentar buscar padraµes de regulação gaªnica comea§ando com o comportamento éum trabalho correlativo e não provamos a 'causalidade' neste primeiro pequeno estudo”, explica Graybiel. “Mas esperamos que os paralelos impressionantes entre o escopo e a seletividade do mRNA e asmudanças comportamentais que detectamos ajudem a trabalhar no objetivo tremendamente desafiador de tratar o va­cio.”

Este trabalho foi financiado pelo Instituto Nacional de Saúde Infantil e Desenvolvimento Humano, Fundação Saks-Kavanaugh, Fundo Broderick para Pesquisa de Fitocanabinoides no MIT, Fundo de Pesquisa James e Pat Poitras, Fundação Simons e Centro Stanley de Pesquisa Psiquia¡trica em o Broad Institute.