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Experimentos com animais, publicados na Aging Cell, indicam que cortar 40% das calorias protege neurônios de danos causados pelo excesso de cálcio associado a doenças como Alzheimer, além de aumentar a resiliência das células ao estresse oxidativo
Estudos com diferentes espécies animais sugerem haver uma relação entre comer menos e viver mais. Porém, ainda não são bem compreendidos os mecanismos moleculares pelos quais a restrição calórica pode proteger contra doenças e aumentar a longevidade.
Novas pistas para ajudar a solucionar o mistério foram apresentadas em artigo publicado este mês na revista Aging Cell pela equipe do Centro de Pesquisa em Processos Redox em Biomedicina (Redoxoma), um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).
Por meio de experimentos in vitro e in vivo, os cientistas observaram que uma redução de 40% nas calorias da dieta aumenta a capacidade da mitocôndria (organela celular responsável pela produção de energia) de captar cálcio em algumas situações nas quais o nível desse mineral no meio celular encontra-se patologicamente elevado. No cérebro, isso pode ajudar a evitar a morte de neurônios associada a doenças como Alzheimer, Parkinson, epilepsia e acidente vascular cerebral (AVC), entre outras.
“Mais do que promover as vantagens de comer pouco, nosso objetivo é compreender os mecanismos que fazem com que não exagerar na ingestão de calorias seja melhor para a saúde. Isso pode apontar novos alvos para o desenvolvimento de drogas contra diversas enfermidades”, comentou Ignacio Amigo, autor principal do artigo.
A investigação foi conduzida no Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP) durante o pós-doutorado de Amigo, com apoio da Fapesp e supervisão da professora Alicia Kowaltowski.
Conforme explicou o pesquisador, o cálcio é uma molécula que participa do processo de comunicação entre os neurônios. Porém, doenças como o Alzheimer podem causar uma superativação dos receptores para o neurotransmissor glutamato nos neurônios, resultando em uma entrada excessiva de íons de cálcio na célula. Tal condição é conhecida como excitotoxicidade e pode causar danos e até mesmo a morte de neurônios.
Com o objetivo de verificar o efeito da restrição calórica em uma condição de excitotoxicidade, os cientistas do Redoxoma compararam dois grupos de camundongos. O controle recebeu ração à vontade durante 14 semanas e, no final do experimento, estava com excesso de peso. O outro grupo experimental, durante o mesmo período, recebeu uma quantidade de ração controlada, com redução de 40% nas calorias ingeridas.
“Calculamos quantas calorias, em média, os animais controle ingeriam diariamente e oferecemos para os demais 40% a menos. Eles não ficavam abaixo do peso, estavam saudáveis, mas suplementamos com algumas vitaminas e minerais que ficariam abaixo do ideal com a diminuição na quantidade de comida”, contou Amigo.
O primeiro teste consistiu em injetar nos animais uma substância chamada ácido kaínico, molécula análoga ao neurotransmissor glutamato e com efeito semelhante (induzir a entrada de cálcio nos neurônios), porém mais persistente. Em camundongos, a droga pode provocar convulsões, dano e morte de células neuronais. É usada em laboratório para mimetizar a epilepsia.
“Usamos uma dose pequena para não causar a morte do animal. Ainda assim, todos os roedores do grupo controle tiveram convulsões. Já os camundongos submetidos à restrição calórica ficaram bem”, contou Amigo.
Segundo o pesquisador, estudos anteriores haviam mostrado que é possível proteger o cérebro de danos causados pelo excesso de cálcio induzindo um aumento na captação desse mineral pelas mitocôndrias.
“Decidimos então verificar, in vitro, se era o que estava acontecendo em nosso modelo. Isolamos as organelas do cérebro de ratos – também comparando roedores que comeram à vontade com aqueles submetidos à restrição de 40% das calorias. À medida que adicionávamos cálcio no meio, foi possível observar que a captação era maior nas mitocôndrias do grupo que ingeriu menos calorias”, contou.
Desvendando mecanismos
O passo seguinte foi observar o que acontecia ao tratar as mitocôndrias isoladas de ambos os grupos com a droga ciclosporina – sabidamente capaz de induzir um aumento na captação de cálcio. Enquanto as organelas do grupo controle de fato passaram a captar maior quantidade do mineral, aquelas do grupo submetido à restrição permaneceram iguais, ou seja, a diferença observada no teste anterior desapareceu.
“O alvo da ciclosporina na mitocôndria é bem conhecido: a droga inibe a ação de uma proteína chamada ciclofilina D e, quando isso acontece, a organela passa a captar mais cálcio”, explicou Amigo.
No entanto, análises revelaram que os níveis da proteína ciclofilina D eram iguais nos dois grupos de ratos. Os pesquisadores decidiram então avaliar a concentração de outras proteínas que poderiam interferir na ação da ciclofilina D no organismo.
“Descobrimos que a restrição calórica induziu um aumento nos níveis de uma proteína chamada SIRT3, que é capaz de modificar a estrutura da ciclofilina D. Ela remove um grupo acetil da molécula – processo conhecido como desacetilação – e isso inibe a atividade da ciclofilina D, fazendo as mitocôndrias captarem mais cálcio e tornando-as insensíveis à ciclosporina”, explicou Amigo.
Como já havia sido observado em trabalhos de outros grupos, a equipe do Redoxoma notou ainda que nas mitocôndrias do grupo submetido à restrição houve aumento de algumas enzimas antioxidantes, como glutationa peroxidase e glutationa redutase, e aumento da atividade da enzima superóxido dismutase (SOD). Segundo os cientistas, tais resultados sugerem um aumento na capacidade cerebral de lidar com o estresse oxidativo – condição que participa da gênese de várias doenças degenerativas.
A restrição calórica, seus efeitos metabólicos e de sinalização celular têm sido foco de muitos estudos do grupo de Kowaltowski no IQ-USP, realizados no âmbito de um Projeto Temático apoiado pela Fapesp. Segundo a pesquisadora, os novos achados devem abrir uma nova linha de investigação em seu laboratório.
“Dados preliminares sugerem que a mudança no transporte de cálcio mitocondrial induzida pela restrição calórica pode acontecer também em outros tecidos, além do cerebral, com diferentes repercussões. Parece ser algo importante e pretendemos investigar melhor”, comentou.
Na avaliação de Amigo, as proteínas que tiveram a atividade alterada pela intervenção nutricional no atual estudo são potenciais alvos a serem explorados no tratamento de doenças em que há perda neuronal por excitotoxicidade.
O artigo Caloric restriction increases brain mitochondrial calcium retention capacity and protects against excitotoxicity (doi: 10.1111/acel.12527) pode ser lido aqui.
