Saúde

Estudo descobriu que o cálcio direciona precisamente o fluxo sanguíneo no cérebro
Se o cérebro não leva o sangue para onde precisa, quando precisa, os neurônios ficam estressados ​​e, com o tempo, se deterioram, levando ao declínio cognitivo e problemas de memória.
Por Escola de Medicina da Universidade de Maryland - 21/07/2021


O cálcio (rosa) direciona o fluxo sanguíneo nos vasos sanguíneos do cérebro. Crédito: Thomas Longden

Ao contrário do resto do corpo, não há espaço suficiente no cérebro para a energia armazenada. Em vez disso, o cérebro depende de centenas de quilômetros de vasos sanguíneos dentro dele para fornecer energia nova por meio do sangue. No entanto, como o cérebro expressa a necessidade de mais energia durante o aumento da atividade e, em seguida, direciona seu suprimento de sangue para pontos quentes específicos era, até agora, mal compreendido.

Agora, a Escola de Medicina da Universidade de Maryland e os pesquisadores da Universidade de Vermont mostraram como o cérebro se comunica com os vasos sanguíneos quando precisa de energia e como esses vasos sanguíneos respondem relaxando ou contraindo para direcionar o fluxo sanguíneo para regiões específicas do cérebro.

Em seu novo artigo, publicado nesta quarta-feira, 21, na Science Advances , os pesquisadores dizem que entender como o cérebro direciona energia para si mesmo em detalhes intrincados pode ajudar a determinar o que dá errado em condições como a doença de Alzheimer e demência, onde o fluxo sanguíneo defeituoso é um indicador de comprometimento cognitivo. Se o cérebro não leva o sangue para onde precisa, quando precisa, os neurônios ficam estressados ​​e, com o tempo, se deterioram, levando ao declínio cognitivo e problemas de memória.

As grandes artérias alimentam vasos de tamanho médio, conhecidos como arteríolas, que então alimentam capilares ainda mais minúsculos - tão pequenos que apenas uma única célula do sangue pode passar de uma vez. Em um artigo da Nature Neuroscience de 2017 , os pesquisadores mostraram que os pulsos elétricos que percorrem os capilares direcionam o fluxo sanguíneo das arteríolas de tamanho médio que fornecem grandes regiões do cérebro. Para este último artigo, a equipe queria estudar o ajuste fino do sangue conforme ele flui através dos capilares para regular com precisão o fornecimento de energia para pequenas regiões do cérebro.

"Parece haver dois mecanismos trabalhando em conjunto para garantir que a energia na forma de sangue chegue a regiões específicas do cérebro: um amplo e o outro preciso", disse Thomas Longden, Ph.D., professor assistente de fisiologia na Escola de Medicina da Universidade de Maryland. "O primeiro mecanismo elétrico é como uma abordagem de marreta rudimentar para levar mais sangue para a vizinhança geral da atividade cerebral aumentada, controlando as arteríolas de tamanho médio, e então os sinais de cálcio capilar garantem um ajuste fino requintado para garantir que o sangue chegue exatamente o lugar certo na hora certa através dos minúsculos capilares. "

O Dr. Longden e seus colaboradores usaram uma proteína que emite luz verde quando o cálcio aumenta na célula. Devido aos esforços da equipe de Michael Kotlikoff na Universidade Cornell, eles foram capazes de ativar essa ferramenta nas células que revestem os vasos sanguíneos de camundongos. Os pesquisadores então olharam através de pequenas janelas no cérebro desses ratos para investigar o papel do cálcio no controle do fluxo sanguíneo nos capilares cerebrais. Quando as células que revestem os vasos sanguíneos receberam um influxo de cálcio, elas brilharam em verde. Eles detectaram 5.000 sinais de cálcio por segundo nos capilares na minúscula seção do cérebro visível através da janela, o que eles dizem ser cerca de 1.000.000 dessas respostas a cada segundo em todo o sistema de vasos sanguíneos do cérebro .
 
"Até implantarmos essa nova tecnologia, havia um mundo totalmente invisível de sinalização de cálcio no cérebro escondido da vista, e agora podemos ver uma tonelada de atividade dentro dos vasos sanguíneos do cérebro - eles estão constantemente disparando", diz o Dr. Longden.

O Dr. Longden e a equipe de pesquisa então dissecaram o intrincado mecanismo celular por trás do papel do cálcio no direcionamento do sangue, ramo por ramo, através dos minúsculos vasos do cérebro. Eles descobriram que, quando os neurônios disparam sinais elétricos, eles causam um aumento no cálcio nas células que revestem os vasos sanguíneos. Então, as enzimas detectam esse cálcio e direcionam as células para produzir óxido nítrico. O óxido nítrico é um hormônio (e um gás) que faz com que as células semelhantes a músculos ao redor dos vasos sanguíneos relaxem, o que então alarga os vasos, permitindo que mais sangue flua para dentro.

"Os capilares eram tradicionalmente considerados como simples condutos para os glóbulos vermelhos e a barreira entre o sangue e o cérebro", disse o coautor Mark T. Nelson, Ph.D., Professor e Catedrático de Farmacologia da Universidade de Vermont. "Aqui, nós revelamos um universo desconhecido de sinalização de cálcio nos capilares e, assim como os semáforos, esses sinais de cálcio direcionam nutrientes vitais para neurônios ativos próximos."

"O primeiro passo para descobrir o que há de errado nas doenças é determinar como o sistema funciona normalmente", diz E. Albert Reece, MD, Ph.D., MBA, Vice-presidente Executivo de Assuntos Médicos, UM Baltimore, e o Distinto Professor e Reitor John Z. e Akiko K. Bowers da Escola de Medicina da Universidade de Maryland. "Agora que os pesquisadores já sabem como esse processo funciona, eles podem começar a investigar como o fluxo sanguíneo é interrompido na doença de Alzheimer e na demência, a fim de descobrir maneiras de consertá-lo."

 

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