Traduzido por Julio Batista
Original de Mike McRae para o ScienceAlert
Cada cor, cada flash, cada raio de sol afeta os tecidos sensíveis à luz na parte de trás de nossos olhos, produzindo materiais tóxicos que correm o risco de danificar as próprias células que nos permitem ver.
Felizmente, o pigmento responsável por escurecer nossos cabelos, pele e olhos aparece como uma equipe de limpeza, limpando um desses compostos perigosos antes que se acumule em aglomerados prejudiciais.
Uma investigação de pesquisadores da Universidade de Tubinga, na Alemanha, e da Universidade de Yale revelou que o processo de remoção é um tanto incomum no que diz respeito à bioquímica, contando com uma estranha peculiaridade do comportamento quântico.
Alinhando a parede posterior da superfície interna do nosso globo ocular está um tapete felpudo de células reativas à luz chamado retina. Cada fibra deste tapete é embalada com pilhas de discos semelhantes a panquecas contendo uma substância crucial que captura fótons de luz, iniciando uma cadeia de reações que resulta em um impulso nervoso que o cérebro interpreta como visão.
O primeiro passo neste processo de conversão é surpreendentemente perigoso. A substância, chamada retinal, se contorce em uma forma que interfere nas funções da célula, tornando-se efetivamente uma toxina.
A evolução nos preparou para esse inconveniente, fornecendo enzimas que transformam a forma retorcida da retina em uma forma segura e prática. Além do mais, o olho recicla constantemente as pilhas de discos, desmontando de um lado e embaralhando novos pacotes sensíveis à luz no lugar do outro.
Por mais eficiente que seja esse processo, ele está longe de ser perfeito. Em pessoas com uma condição rara chamada doença de Stargardt, uma única enzima deficiente causa um acúmulo de produtos tóxicos que levam à perda da visão clara na área focal da retina.
Mesmo em indivíduos com um conjunto funcional de enzimas que realizam o trabalho da forma mais eficiente possível, uma lacuna no processo de degradação corre o risco de outro composto potencialmente perigoso chamado lipofuscina se acumular e formar aglomerados perigosos.
Mais uma vez, a evolução tem uma resposta, aparentemente na forma do pigmento escuro melanina, que foi visto combinado com grânulos de lipofuscina nas retinas de indivíduos mais velhos.
“Está começando a parecer que a melanina é a solução da natureza para uma variedade de desafios da biologia”, disse o radiologista terapêutico de Yale, Douglas E. Brash.
O efeito da melanina pode diminuir à medida que envelhecemos. Com o tempo, esses agregados podem causar a deterioração do tecido, desta vez levando a uma forma muito mais comum de deficiência visual, a degeneração macular relacionada à idade (DMRI).
Embora estudos anteriores de outros membros do grupo de pesquisa apoiem o papel do pigmento na eliminação da lipofuscina, o mecanismo por trás da quebra permanece um mistério.
Uma pista pode ser encontrada na pesquisa revelando que a lipofuscina se desfaz após a introdução de reagentes que produzem formas altamente reativas de oxigênio chamadas radicais.
Sozinhos, os elétrons da melanina não estão em um estado de energia alto o suficiente para realizar tal tarefa, sendo bloqueados por leis da física quântica que os mantêm relativamente nivelados.
Mas há uma brecha bastante curiosa. Chamada quimexcitação, envolve a impressão quântica de materiais adicionais combinados de uma maneira que aumenta os elétrons além dos níveis que normalmente seriam evitados, permitindo que a melanina fique um pouco excitada e produza radicais de oxigênio quando necessário.
“Essas reações químicas quânticas excitam um elétron de melanina a um estado de alta energia e invertem seu spin, permitindo uma química incomum posteriormente”, disse Brash.
O processo em si não é desconhecido na biologia, embora geralmente seja reservado como uma maneira de impulsionar os elétrons para cima o suficiente para gerar luz quando eles rebatem de volta. Deixando de lado a bioluminescência, seu papel em outras vias – incluindo as que envolvem a melanina – só agora está sendo compreendido.
Combinando microscopia eletrônica de alta resolução, genética e farmacologia, Brash e seus colegas traçaram as origens dos grânulos de melanina e lipofuscina e demonstraram o lugar da melanina na via de remoção de compostos perigosos – mas também mostraram que a melanina usou seu estado quântico para degradar a lipofuscina.
Idealmente, o conhecimento pode ser aplicado na busca de produtos farmacêuticos que possam servir como uma alternativa à melanina em indivíduos idosos, fragmentando a lipofuscina antes que ela cause estragos nos tecidos da retina.
“Por 30 anos eu estava convencido de que os melanossomos – as organelas nas células que criam a melanina – degradam a lipofuscina, mas não conseguia identificar um mecanismo”, disse o autor sênior do estudo, Ulrich Schraermeyer, oftalmologista experimental da Universidade de Tübingen.
“A quimioexcitação é o elo perdido e deve nos deixar contornar o problema que a DMRI começa quando a melanina do olho diminui com a idade. Uma droga que é quimiexcitada diretamente pode ser um avanço para nossos pacientes.”
Esta pesquisa foi publicada no PNAS.
