Um estudo recente descobriu um caminho direto entre o cérebro e a sua dura-máter protetora, desmascarando a noção de isolamento completo do cérebro. Através de imagens inovadoras, os pesquisadores identificaram pontos de saída do manguito aracnóide (ACE), cruciais para a eliminação de resíduos do cérebro e a interação com o sistema imunológico. O estudo também relaciona o processo de envelhecimento com a disfunção desses pontos, oferecendo insights sobre o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. Esta descoberta abre novos caminhos para o tratamento de problemas de saúde relacionados ao cérebro.
A colaboração com o NIH tem implicações para a compreensão das respostas do sistema neural-imune e do processo de envelhecimento.
Num estudo recente do sistema de drenagem de resíduos do cérebro, investigadores da Universidade de Washington em St. Louis, em colaboração com investigadores do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame (NINDS), uma parte do Instituto Nacional de Saúde (NIH), descobriram um ligação direta entre o cérebro e a sua robusta camada protetora, a dura-máter, através de um estudo centrado no sistema de eliminação de resíduos do cérebro.
Essas ligações podem permitir que os resíduos de fluidos saiam do cérebro, ao mesmo tempo que expõem o cérebro às células do sistema imunológico e a outros sinais provenientes da dura-máter. Isto desafia a sabedoria convencional que sugere que o cérebro está isolado do seu ambiente por uma série de barreiras protectoras, mantendo-o protegido de produtos químicos perigosos e toxinas que se escondem no ambiente.
“O fluido residual se move do cérebro para o corpo da mesma forma que o esgoto sai de nossas casas”, disse Daniel S. Reich, MD, Ph.D. do NINDS. “Neste estudo, perguntamos o que acontece quando os ‘tubos de drenagem’ saem da ‘casa’ – neste caso, o cérebro – e se conectam ao sistema de esgoto da cidade dentro do corpo.” O grupo de Reich trabalhou em conjunto com o laboratório de Jonathan Kipnis, Ph.D., professor da Universidade de Washington em St. Louis.
O laboratório de Reich usou imagens de ressonância magnética (MRI) de alta resolução para observar a conexão entre o cérebro e os sistemas linfáticos do corpo em humanos. Enquanto isso, o grupo de Kipnis estava usando de forma independente técnicas de células vivas e outras técnicas microscópicas de imagens cerebrais para estudar esses sistemas em camundongos.
Usando ressonância magnética, os pesquisadores examinaram os cérebros de um grupo de voluntários saudáveis que receberam injeções de gadobutrol, um corante magnético usado para visualizar rupturas na barreira hematoencefálica ou outros tipos de danos nos vasos sanguíneos. Sabe-se que grandes veias passam através da barreira aracnóide, transportando o sangue para longe do cérebro, e estas foram claramente observadas nas imagens de ressonância magnética. À medida que o exame avançava, um anel de corante apareceu ao redor dessas grandes veias que se espalhavam lentamente ao longo do tempo, sugerindo que o fluido poderia passar pelo espaço ao redor dessas grandes veias, onde elas passam pela barreira aracnóide em seu caminho para a dura-máter.
O laboratório de Kipnis estava fazendo observações semelhantes em ratos. Seu grupo injetou moléculas emissoras de luz em ratos. Tal como acontece com as experiências de ressonância magnética, o fluido contendo estas moléculas emissoras de luz foi visto a deslizar através da barreira aracnóide por onde passavam os vasos sanguíneos.
Descoberta dos pontos de saída do manguito aracnóide
Juntos, os laboratórios encontraram um “manguito” de células que circundam os vasos sanguíneos à medida que passam pelo espaço aracnóide. Essas áreas, chamadas de pontos de saída do manguito aracnóide (ACE), parecem atuar como áreas onde fluidos, moléculas e até mesmo algumas células podem passar do cérebro para a dura-máter e vice-versa, sem permitir a mistura completa dos dois fluidos. Em alguns distúrbios como Alzheimer doença, a eliminação deficiente de resíduos pode causar a acumulação de proteínas causadoras de doenças. Continuando a analogia do esgoto, Kipnis explicou a possível conexão com os pontos ACE:
“Se sua pia estiver entupida, você pode retirar a água da pia ou consertar a torneira, mas no final das contas você precisa consertar o ralo”, disse ele. “No cérebro, obstruções nos pontos ACE podem impedir a saída de resíduos. Se conseguirmos encontrar uma maneira de limpar essas obstruções, é possível que possamos proteger o cérebro.”
Uma implicação dos pontos ACE é que eles são áreas onde o sistema imunológico pode ser exposto e reagir às mudanças que ocorrem no cérebro. Quando os camundongos do laboratório do Dr. Kipnis foram induzidos a ter um distúrbio em que o sistema imunológico ataca a mielina no cérebro e na medula espinhal, as células imunológicas puderam ser vistas ao redor dos pontos ACE e até mesmo entre a parede dos vasos sanguíneos e as células do manguito; isso levou, com o tempo, a um colapso do próprio ponto ACE. Quando a capacidade das células imunológicas de interagir diretamente com os pontos ACE foi bloqueada, a gravidade da infecção foi reduzida.
“O sistema imunológico usa moléculas para comunicar que passam do cérebro para a dura-máter”, disse Kipnis. “Essa travessia precisa ser rigorosamente regulada, caso contrário, podem ocorrer efeitos prejudiciais à função cerebral.”
Reich e sua equipe também observaram uma ligação interessante entre a idade dos participantes e o vazamento dos pontos ACE. Nos participantes mais velhos, mais corante vazou para o fluido circundante e para o espaço ao redor dos vasos sanguíneos.
“Isso pode apontar para um colapso lento dos pontos da ECA ao longo do envelhecimento”, disse Reich, “e isso pode ter consequências, pois o cérebro e o sistema imunológico podem agora interagir de maneiras que não deveriam”.
A ligação com o envelhecimento e a ruptura de uma barreira que separa o cérebro e o sistema imunitário enquadra-se no que foi observado em ratos idosos e em doenças auto-imunes como a esclerose múltipla. Esta nova ligação entre o cérebro e o sistema imunitário também pode ajudar a explicar porque é que o nosso risco de desenvolver doenças neurodegenerativas aumenta à medida que envelhecemos, mas é necessária mais investigação para confirmar esta ligação.
Referência: “Identificação de conexões diretas entre a dura-máter e o cérebro” por Leon CD Smyth, Di Xu, Serhat V. Okar, Taitea Dykstra, Justin Rustenhoven, Zachary Papadopoulos, Kesshni Bhasin, Min Woo Kim, Antoine Drieu, Tornike Mamuladze, Susan Blackburn, Xingxing Gu, Maria I. Gaitan, Govind Nair, Steffen E. Storck, Siling Du, Michael A. White, Peter Bayguinov, Igor Smirnov, Krikor Dikranian, Daniel S. Reich e Jonathan Kipnis, 7 de fevereiro de 2024, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-023-06993-7
Este estudo foi apoiado pelo Programa de Pesquisa Intramural NINDS, pelo Instituto Nacional do Envelhecimento (AG034113, AG057496, AG078106) e pelo Cure Alzheimer’s Fund BEE Consortium.
