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Pesquisadores da Universidade de Washington descobriram que a inflamação cerebral pode causar disfunção muscular ao liberar uma proteína que viaja para os músculos, prejudicando sua função. Em experimentos com moscas-das-frutas e camundongos, eles descobriram que essa proteína reduz a produção de energia nas mitocôndrias musculares. A pesquisa também identificou possíveis maneiras de bloquear esse processo, o que pode ajudar a tratar ou prevenir a perda muscular em condições como infecções bacterianas, Alzheimer e COVID longa. Crédito: SciTechDaily
Um estudo revela que a inflamação cerebral leva à liberação de uma proteína que prejudica a função muscular, sugerindo tratamentos potenciais para a fadiga muscular relacionada a doenças como Alzheimer e COVID longa.
Infecções e doenças neurodegenerativas são conhecidas por causar inflamação cerebral. No entanto, pacientes com inflamação cerebral frequentemente desenvolvem problemas musculares que são aparentemente independentes do sistema nervoso central.
Agora, pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade de Washington em St. Louis descobriram que a inflamação cerebral libera uma proteína específica que viaja do cérebro para os músculos, causando um declínio na função muscular. O estudo, conduzido com moscas-das-frutas e camundongos, também identificou maneiras de bloquear esse processo. Isso pode ter implicações significativas para tratar ou prevenir a perda muscular frequentemente vista em doenças inflamatórias, como infecções bacterianas, doença de Alzheimer e COVID longa.
Descobrindo caminhos do cérebro ao músculo
“Estamos interessados em entender a fadiga muscular muito profunda que está associada a algumas doenças comuns”, disse o autor sênior Aaron Johnson, PhD, professor associado de biologia do desenvolvimento. “Nosso estudo sugere que, quando ficamos doentes, proteínas mensageiras do cérebro viajam pela corrente sanguínea e reduzem os níveis de energia no músculo esquelético. Isso é mais do que uma falta de motivação para nos movermos porque não nos sentimos bem. Esses processos reduzem os níveis de energia no músculo esquelético, diminuindo a capacidade de nos movermos e funcionarmos normalmente.”
Em seu estudo, publicado recentemente em Ciência Imunologiaos pesquisadores investigaram os efeitos da inflamação cerebral na função muscular modelando três doenças: uma E. coli infecção bacteriana, uma SARS-CoV-2 infecção viral e Alzheimer. Quando o cérebro é exposto a proteínas inflamatórias características dessas doenças, substâncias químicas prejudiciais chamadas oxigênio reativo espécies acúmulo. As espécies reativas de oxigênio fazem com que as células cerebrais produzam uma molécula relacionada ao sistema imunológico chamada interleucina-6 (IL-6), que viaja pelo corpo através da corrente sanguínea. Os pesquisadores descobriram que a IL-6 em camundongos — e a proteína correspondente em moscas-das-frutas — reduziu a produção de energia nas mitocôndrias dos músculos, as fábricas de energia das células.
Pesquisa da Escola de Medicina da Universidade de Washington em St. Louis revela como a inflamação cerebral desencadeia fraqueza muscular extrema em várias doenças, incluindo infecção viral, infecção bacteriana e doença de Alzheimer. São mostrados músculos de moscas-das-frutas; a coloração violeta é uma medida de quão bem as mitocôndrias nas células musculares estão produzindo energia. À esquerda está um músculo saudável, e à direita está um músculo exposto à IL-6, uma molécula relacionada ao sistema imunológico produzida pelo cérebro em resposta a infecções ou doenças crônicas. Crédito: Shuo Yang
Impacto das proteínas da doença no desempenho muscular
“Moscas e camundongos que tinham proteínas associadas à COVID no cérebro apresentaram função motora reduzida — as moscas não escalaram tão bem quanto deveriam, e os camundongos não correram tão bem ou tanto quanto os camundongos de controle”, disse Johnson. “Vimos efeitos semelhantes na função muscular quando o cérebro foi exposto a proteínas associadas a bactérias e à proteína beta amiloide do Alzheimer. Também vemos evidências de que esse efeito pode se tornar crônico. Mesmo que uma infecção seja eliminada rapidamente, o desempenho muscular reduzido permanece por muitos dias a mais em nossos experimentos.”
Johnson, juntamente com colaboradores da Universidade da Flórida e o primeiro autor Shuo Yang, PhD — que fez este trabalho como pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Johnson — defendem que os mesmos processos são provavelmente relevantes em pessoas. Por exemplo, a infecção bacteriana do cérebro meningite é conhecida por aumentar os níveis de IL-6 e pode estar associada a problemas musculares em alguns pacientes. Entre COVID 19 pacientes, proteínas inflamatórias do SARS-CoV-2 foram encontradas no cérebro durante a autópsia, e muitos pacientes com COVID longa relatam fadiga extrema e fraqueza muscular mesmo muito tempo após a infecção inicial ter desaparecido. Pacientes com doença de Alzheimer também apresentam níveis aumentados de IL-6 no sangue, bem como fraqueza muscular.
Tratamentos potenciais e implicações clínicas
O estudo aponta alvos potenciais para prevenir ou tratar fraqueza muscular relacionada à inflamação cerebral. Os pesquisadores descobriram que a IL-6 ativa o que é chamado de via JAK-STAT no músculo, e é isso que causa a produção reduzida de energia das mitocôndrias. Vários tratamentos já aprovados pela Food and Drug Administration para outras doenças podem bloquear essa via. Inibidores de JAK, bem como vários anticorpos monoclonais contra IL-6 são aprovados para tratar vários tipos de artrite e controlar outras condições inflamatórias.
“Não temos certeza do porquê o cérebro produz um sinal de proteína que é tão prejudicial à função muscular em tantas categorias diferentes de doenças”, disse Johnson. “Se quisermos especular sobre as possíveis razões pelas quais esse processo permaneceu conosco ao longo da evolução humana, apesar dos danos que causa, pode ser uma maneira do cérebro realocar recursos para si mesmo enquanto luta contra doenças. Precisamos de mais pesquisas para entender melhor esse processo e suas consequências em todo o corpo. Enquanto isso, esperamos que nosso estudo incentive mais pesquisas clínicas sobre esse caminho e se os tratamentos existentes que bloqueiam várias partes dele podem ajudar os muitos pacientes que sofrem desse tipo de fadiga muscular debilitante.”
Financiamento: Este trabalho é apoiado pela Instituto Nacional de Saúde (NIH), o Plano Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento da China, a Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, o Projeto Shenzhen San-Ming para Prevenção e Pesquisa sobre Doenças Transmitidas por Vetores, a New Cornerstone Science Foundation por meio do New Cornerstone Investigator Program, o Prêmio Xplorer da Tencent Foundation, a Fundação de Ciências Naturais da Província de Heilongjiang, o Programa do Fundo Científico para Jovens Acadêmicos Distintos (no Exterior) e o Fundo de Startups do Laboratório da Baía de Shenzhen.
Referência: “Infecção e doença crônica ativam um eixo de sinalização sistêmico cérebro-músculo” por Shuo Yang, Meijie Tian, Yulong Dai, Rong Wang, Shigehiro Yamada, Shengyong Feng, Yunyun Wang, Deepak Chhangani, Tiffany Ou, Wenle Li, Xuan Guo, Jennifer McAdow, Diego E. Rincon-Limas, Xin Yin, Wanbo Tai, Gong Cheng e Aaron Johnson, 12 de julho de 2024, Ciência Imunologia.
DOI: 10.1126/sciimmunol.adm7908
Financiamento: Este trabalho é apoiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH), o Plano Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento da China, a Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, o Projeto Shenzhen San-Ming para Prevenção e Pesquisa sobre Doenças Transmitidas por Vetores, a New Cornerstone Science Foundation por meio do New Cornerstone Investigator Program, o Prêmio Xplorer da Tencent Foundation, a Fundação de Ciências Naturais da Província de Heilongjiang, o Programa do Fundo Científico para Jovens Acadêmicos Distintos (no Exterior) e o Fundo de Startups do Laboratório da Baía de Shenzhen.