Envelhecimento do cérebro do rato atlas revela mudanças na substância branca ao longo do tempo

Aug 12, 2023

Crédito: Natalia Misintseva/1425352403/iStock/Getty Images Plus

A causa da desaceleração reveladora do envelhecimento na memória e na cognição permanece obscura, e os fatores moleculares são ainda mais desconhecidos. Agora, um estudo em ratos sugere que as mudanças mais pronunciadas que ocorrem ao longo do tempo estão na substância branca – neurônios que são essenciais para a transmissão de sinais através do cérebro. A pesquisa também examinou como dois tratamentos antienvelhecimento – restrição calórica e infusões de plasma de ratos jovens – afetam diferentes regiões do cérebro. Qual deles retardou melhor o declínio relacionado à idade? O plasma jovem.

Os resultados oferecem informações sobre o declínio cognitivo do envelhecimento normal, bem como a forma como o envelhecimento contribui para condições neurodegenerativas, como as doenças de Alzheimer e Parkinson e a esclerose múltipla.

Esta pesquisa foi publicada na Cell, no artigo “Atlas do envelhecimento do cérebro do rato revela a substância branca como focos vulneráveis”.

“Vi este estudo como uma forma de explicar essa vulnerabilidade regional um tanto misteriosa”, disse Tony Wyss-Coray, PhD, professor de neurologia e ciências neurológicas na Stanford Medicine e diretor da Iniciativa Phil e Penny Knight para Resiliência Cerebral no Wu de Stanford. Instituto de Neurociências Tsai.

Os pesquisadores traçaram o perfil de 1.076 amostras de 15 regiões em ambos os hemisférios do cérebro de 59 camundongos fêmeas e machos em sete idades (de 3 a 27 meses). Eles identificaram e classificaram os principais genes expressos pelas células encontradas em cada região do cérebro. Eles identificaram 82 genes que são frequentemente encontrados e variam em concentração em 10 ou mais regiões.

As descobertas sugerem que a substância branca, que se encontra nas profundezas do cérebro e contém fibras nervosas protegidas por mielina de cor branca, apresentou as primeiras e mais pronunciadas alterações na expressão genética em ratos com 12 e 18 meses de idade.

Mais especificamente, os autores escrevem que identificaram uma “assinatura genética de envelhecimento em todo o cérebro nas células gliais, que exibia mudanças de magnitude espacialmente definidas”. Ao integrar a transcriptômica espacial e de núcleo único, eles descobriram que o envelhecimento glial “foi particularmente acelerado na substância branca em comparação com as regiões corticais, enquanto populações neuronais especializadas mostraram alterações de expressão específicas da região”.

“Não podemos dizer com certeza como as mudanças na expressão genética na substância branca afetam a memória e a cognição. Isso exigiria mais manipulação genética e trabalho de neurobiologia”, disse Wyss-Coray. “Mas sabemos que a matéria branca é a fiação que conecta as diferentes regiões do cérebro.”

Trabalhos anteriores mostraram que o envelhecimento perturba um padrão de expressão genética no cérebro, que de outra forma seria estável, ativando genes que regulam a inflamação e a resposta imunitária, e desligando genes responsáveis ​​pela síntese de proteínas e colagénio. A inflamação e a resposta imunológica afetam a integridade da bainha de mielina, a camada de isolamento que envolve os nervos responsável pela transmissão de sinais através do cérebro.

“A substância branca tem sido uma área bastante negligenciada na investigação do envelhecimento, que geralmente se concentra nas regiões densas em neurónios, como o córtex ou o hipocampo”, disse Oliver Hahn, PhD, anteriormente pós-doutorando no laboratório Wyss-Coray e agora investigador principal. na Calico Life Sciences. “O facto de a matéria branca estar a emergir nos nossos dados como uma área de particular vulnerabilidade ao envelhecimento abre hipóteses novas e intrigantes.”

Durante o estudo, a equipe explorou duas intervenções – restrição calórica e injeções de plasma de camundongos jovens – para avaliar se elas protegiam contra as mudanças específicas da região na expressão genética. Cada intervenção começou quando os ratos tinham 19 meses de idade e durou quatro semanas.

Os pesquisadores descobriram que a restrição calórica causou a ativação de genes associados aos ritmos circadianos, enquanto a intervenção plasmática ativou genes envolvidos na diferenciação de células-tronco e na maturação neuronal que levou à reversão seletiva da expressão genética relacionada à idade.

“As intervenções pareciam agir em regiões muito diferentes do cérebro e [induzir] efeitos surpreendentemente diferentes”, disse Hahn. “Isso sugere que existem múltiplas regiões e vias no cérebro que têm o potencial de melhorar o desempenho cognitivo na velhice.”