Esquizofrenia: raios X revelam neurônios diferentes ligados à doença

Descoberta pode abrir caminho para futuros tratamentos de um distúrbio mental que afeta milhões de pessoas no mundo

Imagens 3D de neurônios no cérebro de um paciente com esquizofrenia que mostram neurites (lesões dos nervos) onduladas e distorcidas, o que indica que a condição pode estar ligada à forma dos neurônios. As imagens de raios X foram obtidas na Advanced Photon Source. Crédito: Ryuta Mizutani

A esquizofrenia, uma doença neurológica cerebral crônica, afeta milhões de pessoas em todo o mundo. Isso causa uma ruptura entre os pensamentos, sentimentos e comportamento de uma pessoa. Os sintomas incluem delírios, alucinações, dificuldade em processar pensamentos e uma falta geral de motivação. Pacientes com esquizofrenia apresentam maior taxa de suicídio e mais problemas de saúde do que a população em geral, além de menor expectativa de vida.

Não há cura para a esquizofrenia, mas a chave para tratá-la com mais eficácia é entender melhor como ela surge. E isso, segundo Ryuta Mizutani, professor de bioquímica aplicada da Universidade Tokai, no Japão, significa estudar a estrutura do tecido cerebral. Especificamente, significa comparar os tecidos cerebrais de pacientes com esquizofrenia com os de pessoas com boa saúde mental, para ver as diferenças o mais claramente possível.

“O tratamento atual para esquizofrenia é baseado em muitas hipóteses que não sabemos como confirmar”, disse Mizutani. “O primeiro passo é analisar o cérebro e ver como ele é constituído de forma diferente.”

Alta resolução

Para fazer isso, Mizutani e seus colegas de várias instituições internacionais coletaram oito pequenas amostras de tecido cerebral – quatro de cérebros saudáveis ​​e quatro de pacientes com esquizofrenia, todas coletadas post-mortem – e as trouxeram para a linha de luz 32-ID do Advanced Photon Source (APS), uma instalação do Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA no Laboratório Nacional Argonne, em Illinois.

No APS, a equipe usou poderosos raios X e óptica de alta resolução para capturar imagens tridimensionais desses tecidos. (Os pesquisadores coletaram imagens semelhantes na instalação de fonte de luz Super Photon Ring 8-GeV [SPring-8] no Japão.) A resolução da óptica de raios X usada no APS pode ser tão alta quanto 10 nanômetros. Isso é cerca de 700 vezes menor que a largura média de uma célula vermelha do sangue, e há 5 milhões dessas células em uma gota de sangue.

“Existem apenas alguns lugares no mundo onde você pode fazer essa pesquisa”, disse Mizutani. “Sem a análise 3D dos tecidos cerebrais, esse trabalho não seria possível.” O estudo foi publicado na revista “Translational Psychiatry”.

Segundo Vincent De Andrade, físico da Divisão de Ciência de Raios X do Argonne, capturar imagens em alta resolução é um desafio, já que os neurônios visualizados podem ter centímetros de comprimento. O neurônio é a unidade básica de trabalho do cérebro, uma célula do sistema nervoso que transmite informações a outras células para controlar as funções do corpo. O cérebro humano tem cerca de 100 bilhões desses neurônios, em vários tamanhos e formas.

Diferenças peculiares

“A amostra tem que se mover através do feixe de raios X para rastrear os neurônios através da amostra”, explicou De Andrade. “O campo de visão do nosso microscópio de raios X é de cerca de 50 mícrons, mais ou menos a largura de um cabelo humano, e você precisa seguir esses neurônios por vários milímetros.”

O que essas imagens mostraram é que as estruturas desses neurônios são exclusivamente diferentes em cada paciente com esquizofrenia. Segundo Mizutani, isso é uma evidência de que a doença está associada a tais estruturas. As imagens de neurônios saudáveis ​​eram relativamente semelhantes. Já os neurônios de pacientes com esquizofrenia mostravam muito mais desvios, tanto dos cérebros saudáveis ​​quanto entre si.

Mais estudos são necessários, disse Mizutani, para descobrir exatamente como as estruturas dos neurônios estão relacionadas ao aparecimento da doença e para desenvolver um tratamento que possa aliviar os efeitos da esquizofrenia. À medida que a tecnologia de raios X continua a melhorar – o APS, por exemplo, está programado para passar por uma grande atualização que aumentará seu brilho em até 500 vezes –, o mesmo acontecerá com as possibilidades para neurocientistas.

Avanços próximos

“A atualização do APS permitirá uma melhor sensibilidade e resolução para imagens, tornando o processo de mapeamento de neurônios no cérebro mais rápido e preciso”, disse De Andrade. “Precisaríamos de resoluções superiores a 10 nanômetros para capturar conexões sinápticas, que é o Santo Graal para um mapeamento abrangente de neurônios. Isso deve ser alcançado com a atualização.”

De Andrade também observou que, embora a microscopia eletrônica tenha sido usada para mapear o cérebro de pequenos animais – moscas-das-frutas, por exemplo –, essa técnica levaria muito tempo para criar imagens do cérebro de um animal maior, como um rato, quanto mais um cérebro humano completo. Raios X ultrabreves e de alta energia como os do APS, disse ele, podem acelerar o processo. Os avanços na tecnologia ajudarão os cientistas a obter uma imagem mais completa do tecido cerebral.

Para neurocientistas como Mizutani, o objetivo final é menos pessoas sofrendo de doenças cerebrais como a esquizofrenia.

“As diferenças na estrutura do cérebro entre pessoas saudáveis ​​e esquizofrênicas devem estar ligadas a transtornos mentais”, disse ele. “Precisamos encontrar uma maneira de tornar as pessoas saudáveis.”

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