Enzima induzida pelo exercício protege o cérebro ao manter a integridade da barreira hematoencefálica

Pesquisadores da UC San Francisco descobriram um mecanismo que pode explicar como o exercício melhora a cognição ao reforçar a barreira protetora do cérebro. A pesquisa foi publicada na revista Cell.

Com o envelhecimento, a rede de vasos sanguíneos chamada barreira hematoencefálica torna-se mais permeável, permitindo a entrada de compostos nocivos no cérebro. Isso provoca inflamação, que está associada ao declínio cognitivo e é observada em condições como a doença de Alzheimer.

Há seis anos, a equipe identificou uma enzima rejuvenescedora do cérebro chamada GPLD1 que os camundongos produziam no fígado quando se exercitavam. Mas eles não conseguiam entender como ela funcionava, porque ela não consegue entrar no cérebro.

O novo estudo responde a essa pergunta. Os pesquisadores descobriram que a GPLD1 estava atuando por meio de outra proteína chamada TNAP. À medida que os camundongos envelhecem, as células que formam a barreira hematoencefálica acumulam TNAP, o que a torna mais permeável. Mas, quando os camundongos se exercitam, seus fígados produzem GPLD1. Ela viaja até os vasos que circundam o cérebro e remove TNAP das células.

Para começar a entender como a GPLD1 atua no cérebro, a equipe considerou sua principal função: cortar determinadas proteínas da superfície das células. Em seguida, eles buscaram tecidos que tivessem proteínas em sua superfície que pudessem ser cortadas pela enzima. Eles supuseram que alguns tecidos provavelmente acumulavam mais dessas proteínas com a idade.

As células que compõem a barreira hematoencefálica se destacaram. Elas tinham vários alvos da GPLD1 espalhados pela superfície, mas, quando os pesquisadores expuseram cada um desses alvos à GPLD1 em tubos de ensaio, ela cortou apenas um deles: a TNAP.

Camundongos jovens, modificados para ter mais TNAP na barreira hematoencefálica, perderam suas capacidades cognitivas como se fossem idosos.

Quando os pesquisadores usaram ferramentas de engenharia genética para reduzir a quantidade de TNAP em camundongos de dois anos — o equivalente a 70 anos humanos —, a barreira hematoencefálica tornou-se menos permeável, e a inflamação cerebral diminuiu. Os camundongos também tiveram melhor desempenho em testes de memória.

“Conseguimos acessar esse mecanismo tardiamente na vida, no caso dos camundongos, e ele ainda funcionou”, disse um pesquisador de pós-doutorado no laboratório e co-primeiro autor do estudo.

Encontrar medicamentos capazes de remover proteínas como a TNAP pode ser uma nova forma de rejuvenescer a barreira hematoencefálica, mesmo após ela ter sido degradada pelo envelhecimento.

“Essa descoberta mostra o quanto o corpo é relevante para entender como o cérebro declina com a idade”, disse o autor sênior do artigo, diretor associado do UCSF Bakar Aging Research Institute. “Estamos revelando uma biologia que a pesquisa em Alzheimer em grande parte negligenciou. Isso pode abrir novas possibilidades terapêuticas além das estratégias tradicionais que se concentram quase exclusivamente no cérebro.”