Saúde

Os cientistas descobrem como nosso cérebro usa o estado nutricional para regular o crescimento e a idade na puberdade
Cientistas de Cambridge descobriram como um receptor no cérebro, chamado MC3R, detecta o estado nutricional do corpo e regula o momento da puberdade e a taxa de crescimento em crianças e aumenta a massa muscular magra.
Por Cambridge - 13/11/2021


Moça - Crédito: Katie Gerrard


"Esta descoberta mostra como o cérebro pode sentir os nutrientes e interpretar isso para tomar decisões subconscientes que influenciam nosso crescimento e desenvolvimento sexual"

Sir Stephen O'Rahilly

Essas descobertas, publicadas hoje na revista Nature , podem explicar como os humanos têm crescido e alcançado a maturidade sexual no início do século passado. Ao longo do século 20, a altura média aumentou cerca de 10 cm no Reino Unido e até 20 cm em outros países.

Embora os cientistas há muito tenham sugerido que esse fenômeno poderia estar relacionado a um acesso mais confiável a alimentos para mulheres grávidas e crianças, até agora não havia sido compreendido exatamente como o corpo sente seu estado de nutrição e transforma essa informação em crescimento e maturação sexual.

Já se sabia que chegam ao cérebro sinais para indicar o estado nutricional do organismo, como os hormônios leptina, produzida nas células adiposas (gordurosas), e a insulina, produzida em resposta a aumentos nos níveis de açúcar no sangue. Em uma parte do cérebro chamada hipotálamo, esses hormônios atuam em um pequeno grupo de neurônios que produzem sinais chamados melanocortinas. 

As melanocortinas atuam em uma variedade de receptores, dois dos quais estão presentes no cérebro. Um deles, o receptor de melanocortina 4 (MC4R) já havia demonstrado regular o apetite e a falta de resultados de MC4R na obesidade; entretanto, o sistema MC4R não controla o efeito da nutrição no crescimento e no período da puberdade.

Agora, um estudo, liderado por pesquisadores da MRC Metabolic Diseases Unit e da MRC Epidemiology Unit (ambas parte do Wellcome-MRC Institute of Metabolic Science) da University of Cambridge, com colaboradores da Queen Mary University of London, University of Bristol , University of Michigan e Vanderbilt University, descobriu um papel para outro receptor de melanocortina do cérebro, que é conhecido como receptor de melanocortina 3 (MC3R).

Eles descobriram que, em resposta aos sinais nutricionais, o sistema MC3R controla a liberação dos principais hormônios que regulam o crescimento e a maturação sexual.

Para mostrar a ligação em humanos, os cientistas procuraram entre meio milhão de voluntários no Biobank do Reino Unido por pessoas com mutações genéticas naturais que interrompem a função do MC3R. Eles identificaram alguns milhares de pessoas que carregavam várias mutações no gene para MC3R e descobriram que essas pessoas eram em média mais baixas e entraram na puberdade mais tarde do que aquelas sem mutação.

Por exemplo, eles identificaram 812 mulheres que tinham a mesma mutação em uma de suas duas cópias do gene MC3R. Essa mutação reduziu apenas parcialmente a capacidade do receptor de funcionar. Apesar desse efeito sutil, as mulheres que o carregavam eram em média 4,7 meses mais velhas na puberdade do que aquelas sem a mutação.

Pessoas com mutações que reduziam a função do MC3R também eram mais baixas e tinham menor quantidade de tecido magro, como músculo, mas isso não tinha influência na quantidade de gordura que carregavam.

Para confirmar essas descobertas em crianças, eles estudaram quase 6.000 participantes do Estudo Longitudinal de Pais e Filhos da Avon (ALSPAC) e identificaram seis crianças com mutações no MC3R. As seis crianças eram mais baixas e apresentavam menor massa magra e peso ao longo da infância, mostrando que esse efeito começa muito cedo.

Todas as pessoas identificadas nesses estudos tinham uma mutação em apenas uma das duas cópias do gene. Encontrar mutações em ambas as cópias do gene é extremamente raro, mas em outra coorte os pesquisadores foram capazes de identificar um indivíduo no estudo Genes and Health com uma mutação muito prejudicial em ambas as cópias do gene. Essa pessoa era muito baixa e entrou na puberdade depois dos 20 anos.

Este mesmo fenômeno ligando os estoques nutricionais adequados à maturidade reprodutiva é visto em todo o reino animal, então os pesquisadores conduziram estudos em camundongos para confirmar que a via MC3R opera em todas as espécies. Trabalho no laboratório do Dr. Roger Cone na Universidade de Michigan, que havia demonstrado anteriormente um papel para o MC3R no controle do crescimento e da massa magra em camundongos, mostrou que, enquanto os camundongos normais desligaram seu ciclo reprodutivo quando passaram por um período de privação de comida, camundongos projetados para não ter o MC3R não. Isso confirmou que o MC3R é uma parte necessária de como o estado nutricional controla a produção de hormônios sexuais.

O professor Sir Stephen O'Rahilly, autor sênior do estudo e diretor da MRC Metabolic Diseases Unit da University of Cambridge, disse: “Esta descoberta mostra como o cérebro pode sentir nutrientes e interpretar isso para tomar decisões subconscientes que influenciam nosso crescimento e desenvolvimento sexual. Identificar o caminho no cérebro pelo qual a nutrição se transforma em crescimento e puberdade explica um fenômeno global de aumento da altura e diminuição da idade na puberdade que intrigou os cientistas por um século.

“Nossos resultados têm implicações práticas imediatas para o teste de crianças com graves atrasos no crescimento e no desenvolvimento puberal para mutações no MC3R.

“Esta pesquisa pode ter implicações mais amplas além do desenvolvimento infantil e da saúde reprodutiva. Muitas doenças crônicas estão associadas à perda de massa magra, incluindo músculos, com a resultante fragilidade. Isso responde mal a suplementos nutricionais simples, como bebidas ricas em proteínas. A descoberta de que a atividade da via MC3R influencia a quantidade de massa magra transportada por uma pessoa sugere que pesquisas futuras devem investigar se as drogas que ativam seletivamente o MC3R podem ajudar a redirecionar calorias para o músculo e outros tecidos magros com a perspectiva de melhorar o funcionamento físico de tais pacientes. ”

O professor John Perry, autor sênior do estudo da Unidade de Epidemiologia MRC da Universidade de Cambridge, disse: “Este é um momento tão emocionante para a genética humana. Ao analisar as sequências genéticas de um grande número de participantes da pesquisa, podemos agora compreender os processos biológicos fundamentais que permaneceram indefinidos até agora. Ao combinar esses estudos com experimentos em modelos celulares e animais, continuaremos a descobrir novos insights e entender os mecanismos por trás do crescimento humano e doenças metabólicas. ”

A pesquisa foi financiada pelo UK Medical Research Council, Wellcome e National Institute for Health Research. 

O Dr. Rob Buckle, Chief Science Officer do Medical Research Council, que foi um dos financiadores da investigação, disse: “Estas descobertas têm o potencial de dar um passo significativo na gestão futura de distúrbios de crescimento e puberdade e melhorias na saúde daqueles que sofrem de fragilidade causada por condições crônicas. Este estudo mostra o valor do investimento de longo prazo em grandes grupos populacionais do Reino Unido e em pesquisas multidisciplinares para descobrir as causas básicas da saúde e das doenças humanas. ”

 

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