É revelado como o peixe-zebra consegue reparar um coração danificado

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Um peixe-zebra adulto e seu coração, 7 dias após a criolesão. (Créditos: Laboratório da Dra. Panáková, MDC).

Traduzido por Julio Batista
Original de Clare Watson para o ScienceAlert

Peixes-zebra são criaturas maravilhosas. Eles não apenas são completamente transparentes, mas também podem desenvolver novos órgãos. Já sabíamos que esses peixinhos translúcidos poderiam regenerar o tecido da retina em seus olhos –  agora uma nova pesquisa mostra como o peixe-zebra pode reviver o tecido cardíaco após uma lesão.

“Queríamos descobrir como esse peixinho faz isso e se poderíamos aprender com ele”, disse o biólogo do desenvolvimento e autor do estudo Jan Philipp Junker, do Instituto de Biologia de Sistemas Médicos de Berlim, na Alemanha.

Publicado na Nature Genetics, o novo estudo liderado por Junker junto com Daniela Panáková, pesquisadora de sinalização celular do Centro Max Delbrück de Medicina Molecular, narra o efeito em cascata de eventos que levam à regeneração do coração em peixes-zebra.

Em humanos, as células do músculo cardíaco chamadas cardiomiócitos não podem se regenerar como as células do coração do peixe-zebra. Com a falta de oxigênio durante o ataque cardíaco, nossos cardiomiócitos ficam danificados e cicatrizes permanentes (chamadas fibrose) se formam no lugar do músculo perdido, deixando o coração mais fraco do que antes.   

O peixe-zebra, no entanto, é capaz de regenerar até 20% de seus corações de um milímetro dentro de dois meses após uma lesão cardíaca.

O que este novo estudo nos mostra é que as células do tecido conjuntivo chamadas fibroblastos são os condutores desse processo de regeneração do coração no peixe-zebra, produzindo proteínas que atuam como sinais de reparo.

Emocionantemente, as novas descobertas vêm na sequência de outros esforços promissores na medicina regenerativa – que procuram substituir ou reparar corações danificados com terapias baseadas em células ou drogas que imitam moléculas encontradas no peixe-zebra.

No início deste ano, cirurgiões implantaram um coração de porco em um paciente humano pela primeira vez (embora, infelizmente, o homem tenha morrido dois meses depois).

Em maio, pesquisadores também identificaram as células humanas que ajudam o coração humano a se recuperar após um ataque cardíaco.

E em junho, os cientistas conseguiram ‘curar’ um ataque cardíaco em camundongos com uma técnica de mRNA que fornece instruções genéticas às células do músculo cardíaco para se repararem.

Neste novo estudo, os pesquisadores eletrocutaram os pequenos corações dos animais com uma agulha ultra-fria para imitar um ataque cardíaco humano (também chamado de infarto do miocárdio) e observaram o que aconteceu.

“Surpreendentemente, a resposta imediata à lesão é muito semelhante”, disse Junker. “Mas enquanto o processo nos humanos para nesse ponto, ele continua nos peixes. Eles formam novos cardiomiócitos, que são capazes de se contrair.”

Usando técnicas de sequenciamento de células individuais, a equipe escaneou cerca de 200.000 células cardíacas isoladas de peixe-zebra antes e depois da lesão, extraindo informações genômicas de células individuais para ver quais estavam ativas em um coração danificado.

Eles descobriram que três tipos de fibroblastos entraram temporariamente em um estado ativado, ativando genes que codificam proteínas de construção muscular, como o colágeno XII, que promove o crescimento do tecido conjuntivo.

E quando os pesquisadores “silenciaram” esses genes no peixe-zebra, seus corações não puderam mais se regenerar.

“Afinal, eles se formam no local da lesão”, disse Junker sobre os fibroblastos que expressam colágeno.

Embora os fibroblastos possam desempenhar um papel fundamental, pesquisas anteriores com o peixe-zebra mostraram que as células inflamatórias chamadas macrófagos respondem rapidamente a ataques cardíacos e são necessárias para a regeneração do coração.

O epicárdio, a camada externa do coração, também foi identificado como um centro de regeneração do coração, algo que este novo estudo sustenta.

Depois de criar células com ‘códigos de barras’ genéticos únicos, os pesquisadores rastrearam os fibroblastos ativados e mostraram que eles eram feitos no epicárdio do peixe-zebra, e somente lá as células produziam colágeno XII.

Técnicas de sequenciamento de células individuais, como as que os pesquisadores usaram neste estudo para localizar células cardíacas que enviam sinais regenerativos, estão na vanguarda das tecnologias genômicas de rápido avanço.

Embora o sequenciamento de células individuais seja amplamente utilizado e forneça detalhes excepcionais sobre a atividade de células individuais, serão necessárias mais pesquisas para validar os resultados do estudo em outros organismos modelos. Não está claro se os mesmos mecanismos liderados por fibroblastos também são encontrados em mamíferos, como humanos e camundongos.

“A regeneração do coração é um processo complexo que é influenciado por muitas coisas diferentes”, disse o autor do estudo e biólogo do desenvolvimento Bastiaan Spajaard, também do Instituto de Biologia de Sistemas Médicos de Berlim.

“Os experimentos produziram enormes quantidades de dados. Filtrar os sinais biológicos corretos deles foi um grande desafio.”

A equipe também quer examinar mais de perto os genes que são ativados nos fibroblastos ativados, codificando proteínas que – pelo menos no peixe-zebra – parecem estimular as células do músculo cardíaco a se regenerarem.

Por enquanto, o estudo ajudam a esclarecer os processos biológicos que ocorrem em resposta a um ataque cardíaco, esclarecimentos  que podem, com o tempo, ajudar a evitar eventos cardíacos subsequentes que se tornam mais de risco após o primeiro ataque.

O estudo foi publicado na Nature Genetics.