Bateria a glicose

Marca-passos e outros aparelhos implantados no corpo humano poderão funcionar com eletricidade obtida do sangue

Os usuários de marca-passo precisam ao longo de cinco a oito anos passar por uma pequena cirurgia para substituir a bateria do aparelho. Para manter o dispositivo implantado sem necessidade dessa troca, alguns grupos de pesquisa no mundo estão trabalhando para desenvolver microbiobaterias que convertem a energia química em elétrica no interior de vasos sanguíneos, utilizando biocatalisadores (enzimas ou microrganismos) para acelerar as reações químicas e gerar corrente elétrica. Um dos projetos mais promissores está sendo desenvolvido pela equipe do professor Frank Crespilho, coordenador do Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces do Instituto de Química de São Carlos (IQ-SC), da Universidade de São Paulo (USP), que inclui também pesquisadores da Universidade Federal do ABC (UFABC), em Santo André (SP). Trata-se de uma biocélula a combustível (BFC, do inglês bio-fuel cells), que usa glicose do sangue de rato para produzir energia. Para testá-la, os pesquisadores implantaram esse dispositivo dentro da veia jugular de um roedor.

Crespilho começou a trabalhar com essas biocélulas em 2008 e a microcélula para implantes passou a ser desenvolvida no final de 2010. “O objetivo principal era desenvolver uma biocélula e utilizá-la como fonte de energia alternativa para aplicação em marca-passos, bombas de insulina, implantes neurais, bioestimuladores elétricos e liberação controlada de fármacos”, explica. “As biobaterias de glicose e oxigênio implantáveis, como a que estamos desenvolvendo, são atraentes porque podem gerar uma diferença de potencial maior que 1,0 volt [uma pilha do tipo AA, por exemplo, tem 1,5 volt]. Além disso, tanto a glicose quanto o oxigênio molecular estão disponíveis em muitas regiões do organismo humano.”

Uma das inovações da BFC do grupo de Crespilho é a escala e o tamanho de seus componentes. “A biocélula desenvolvida por nós é chamada de ‘microcélula’, por trabalhar com microvolumes. E o tamanho dos eletrodos possibilita o implante dentro da veia de um rato”, explica. Os eletrodos têm 20 micrômetros de diâmetro (seis vezes menor que um fio de cabelo), inseridos dentro de um cateter com 0,5 milímetro (mm) de diâmetro por 0,6 mm de comprimento. Como as pilhas comuns, a BFC criada em São Carlos possui dois eletrodos, o cátodo, o polo positivo, e o ânodo, negativo. O primeiro é feito com nanopartículas de platina e o segundo com a enzima glicose oxidase. Ambos são recobertos por um polímero e fixados num suporte de fibra flexível de carbono, que é o próprio eletrodo. “As células sanguíneas, como os glóbulos vermelhos e brancos, por exemplo, podem aderir à superfície dos eletrodos e bloquear a difusão da glicose”, explica Crespilho. “Por isso, nossa estratégia foi a utilização de um polímero especial, chamado dendrímero, que evita a adesão e o bloqueio dos eletrodos.”

As fibras flexíveis de carbono são outra inovação do grupo. Segundo Crespilho, quando a equipe decidiu desenvolver biocélulas a combustível para aplicações na área da medicina, a primeira percepção foi a necessidade de criar eletrodos flexíveis e compatíveis com o sistema biológico. “A partir daí começamos a utilizar fibras flexíveis de carbono”, conta. Fibras de carbono e os eletrodos já eram velhos conhecidos dos pesquisadores. No entanto, uma fibra flexível nunca havia sido relatada na literatura científica com esse objetivo. Por meio de novas técnicas de micromanipulação, eles extraíram diferentes tipos de fibra de tecidos de carbono comerciais usados para fabricar materiais de alta resistência e leveza, como carros de F1, pranchas de surfe e quadros de bicicletas, por exemplo.

Chegar à fibra flexível de carbono adequada à BFC foi uma das partes mais complicadas do projeto. Não é qualquer marca comercial que pode ser usada. “Levamos pelo menos dois anos para achar o tecido ideal, porque os eletrodos dependem muito de como os átomos de carbono estão alinhados e da qualidade dos materiais empregados na fabricação das fibras”, explica Crespilho. “Foi necessário desenvolver uma técnica para obtenção dessas fibras. Uma vez selecionadas, elas passam por um tratamento químico e podem ser usadas na biocélula.” Depois de pronta, a BFC é colocada dentro da veia jugular do rato. “O sangue passa por ela e leva glicose, que é o combustível para o ânodo, enquanto o oxigênio age no cátodo”, explica Crespilho. “A glicose reage na superfície do primeiro, que contém a enzima glicose oxidase, e ‘doa’ elétrons para a célula, processo conhecido como oxidação. No segundo, ocorre a redução de um agente oxidante, nesse caso o oxigênio dissolvido no sangue do animal. Nessa reação, esse elemento ganha elétrons.”

Os dois eletrodos possibilitam a passagem de elétrons de uma extremidade à outra. A eletricidade surge das duas reações, oxidação e redução, chamada de redox, em que os elétrons podem ser transportados para um circuito externo como, por exemplo, um marca-passo. Para que isso aconteça, a eletricidade gerada é transportada da BFC para o aparelho por fios que transpassam as paredes da veia. Assim a biocélula é constantemente alimentada porque o sangue contém oxigênio e glicose, que são repostos a todo o momento pela respiração e alimentação.

Maior densidade

Em artigo científico publicado na revista Lab on a Chip, os pesquisadores também comentam ser necessário novos estudos sobre alternativas para evitar a formação de inflamação e tecidos fibrosos sobre os eletrodos implantados nos vasos sanguíneos, o que diminui a vida útil do dispositivo. Além do grupo da USP de São Carlos e da UFABC, há outros três no mundo, dois nos Estados Unidos e um na França, desenvolvendo biocélulas. O pioneiro foi o do professor Serge Cosnier, da Universidade Joseph Fourier, na França, que em 2010 implantou uma BFC dentro do abdômen de um rato. Em 2012, Daniel Scherson, da Universidade Case Western Reserve, dos Estados Unidos, fez o mesmo em uma barata. No mesmo ano, o grupo de Evgeny Katz, da Universidade de Clarkson, implantou em um caramujo. “De todos esses trabalhos, foi o nosso grupo que desenvolveu a biobateria implantável com maior densidade de potência até hoje registrada, com cerca de 100 microwatts por centímetro quadrado”, garante Crespilho. Para levar adiante esse projeto, o grupo de São Carlos e de Santo André teve financiamento da FAPESP, além de recursos do Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica (Ineo) e da Rede de Nanobiomedicina (Nanobiomed), da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes).

Projeto
Interação entre biomoléculas e sistemas celulares com nanoestruturas OD, 1D e 2D utilizando métodos eletroquímicos (2009/15558-1); Modalidade Auxílio Regular a Projeto de Pesquisa; Coord. Frank Crespilho/USP; Investimento R$ 92.262,80 e US$ 50.821,57 (FAPESP).

Artigo científico: Sales, Fernanda C. P. F. et al. An intravenous implantable glucose/dioxygen biofuel cell with modified flexible carbon fiber electrodes. Lab on a Chip. v. 13, p. 468-74, 2013.

Fonte: Revista Fapesp on line  Edição 205 

Por: EVANILDO DA SILVEIRA

Comunicação interrompida

Bloqueio de sinal químico emitido pela versão saudável do príon pode originar terapia contra Alzheimer e tumor cerebral 

Belo e agressivo: astrócito, célula cerebral que se reproduz descontroladamente no glioblastoma

 

 

 

  Os biólogos celulares Marco Prado e Glaucia Hajj passaram a tarde de 13 de março último em uma sala escura de um palazzo gótico à margem do Grande Canal, a via de transporte mais agitada de Veneza. No Instituto Vêneto de Ciências, Letras e Artes eles ouviram por quase três horas pesquisadores estrangeiros discorrerem sobre seus trabalhos recentes associando a origem da doença de Alzheimer à interação entre o oligômero beta-amiloide, um aglomerado de fragmentos de proteína tóxico para as células cerebrais, e o príon celular, uma proteína naturalmente produzida pelo organismo que desempenha uma ação protetora no sistema nervoso central.

Marco e Glaucia não se surpreenderam com o que viram. Os pesquisadores brasileiros e seus colaboradores em São Paulo e no Rio de Janeiro haviam demonstrado nos últimos anos que o príon celular (PrP^C) é fundamental para o desenvolvimento saudável e a sobrevivência dos neurônios. No ano passado o grupo comprovou que o beta-amiloide impede o funcionamento adequado do PrP^C, fenômeno que parece ser comum nos estágios iniciais do Alzheimer, antes que as células comecem a degradar e morrer.

Como ocorre com alguma frequência, nenhum palestrante se lembrou de mencionar as pesquisas brasileiras. Ao fim das apresentações, Marco concluiu: “Estão vendo agora o que observamos anos atrás. Em algum momento devem perceber que estão reinventando a roda”. E decidiu não se manifestar para não atrair a atenção dos grupos que atuam em instituições de pesquisa maiores e com mais experiência em Alzheimer. “Nesse caso me pareceu melhor agir como mineiro e comer pelas beiradas”, comentou o pesquisador dias depois, já de volta ao Canadá, onde dirige um laboratório na Universidade de Western Ontario.

Marco e seus colegas brasileiros têm boas razões para evitar exposição no momento. Ele e a bioquímica Vilma Martins, do Hospital A. C. Camargo, em São Paulo, aguardam para os próximos meses a publicação de dois artigos importantes sobre o papel do príon celular em doenças cerebrais. Um deles representa um passo à frente das ideias discutidas em Veneza. Nesse trabalho, sobre o qual Vilma e Marco só falam sem dar detalhes, eles apresentam evidências de que interferir na comunicação entre o beta-amiloide e o PrP^C pode evitar os efeitos tóxicos causados pelo oligômero, que se forma nos estágios iniciais do Alzheimer.

Em estudos publicados no Journal of Biological Chemistry e no Faseb Journal, eles haviam demonstrado que a sinalização celular intermediada pelo PrP^C envolve a participação de outras proteínas da membrana com papel importante no Alzheimer.

Os pesquisadores brasileiros foram os primeiros a investigar as proteínas que, assim como o beta-amiloide, também se ligam ao PrP^C – em especial, a stress inducible protein-1 ou STI-1. Vilma estuda essa proteína desde os anos 1990, quando começou a trabalhar com o oncologista Ricardo Brentani, e foi a primeira a produzir sua versão sintética. No início deste ano, ela e Marco obtiveram nos Estados Unidos a patente provisória para utilizá-la como um neuroprotetor.

Em experimentos feitos nesses 15 anos, Vilma e sua equipe demonstraram que a STI-1 é uma companheira quase inseparável do príon celular. Produzida por outra célula cerebral – o astrócito –, ela viaja no meio extracelular até a superfície do neurônio, onde adere à proteína príon celular e dispara comandos químicos que favorecem a sobrevivência da célula. Vilma tenta agora usá-la para bloquear o efeito tóxico do beta-amiloide.

Reunidos aos de outros grupos, esses resultados geram uma compreensão mais completa e complexa de como se instalam e evoluem as doenças neurodegenerativas associadas ao mau funcionamento da proteína príon celular.

O grupo brasileiro acredita que o PrP^C atua como um gerenciador de informações fora da célula. Moléculas do meio extracelular, como o beta-amiloide ou a STI-1, conectam-se ao PrP^C formando um complexo que desliza pela membrana da célula como uma balsa e interage com outras proteínas da superfície do neurônio: os receptores celulares, responsáveis por fazer a informação do meio externo alcançar o interior da célula. Dependendo de quem se associa ao PrP^C, os efeitos podem ser protetores ou tóxicos.

Apresentada há cinco anos pelos brasileiros, essa visão abre também caminho para a busca de novas estratégias de combater doenças como o Alzheimer e as encefalopatias espongiformes – entre elas, o mal da vaca louca e sua versão humana, as diferentes formas da doença de Creutzfeldt-Jakob, causadas por uma versão deformada do PrP^C.

Sob a coordenação de Rafael Linden, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Vilma, Marco, Iván Izquierdo, da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, e Ricardo Brentani, que era presidente da fundação mantenedora do A. C. Camargo e diretor-presidente da FAPESP quando morreu em novembro passado, fizeram a mais ampla revisão do papel da proteína príon celular. No trabalho, publicado em 2008 na Physiological Reviews, eles sugerem que a morte dos neurônios nas doenças causadas por príons não se deve só ao efeito tóxico do PrP^C deformado. Ela também se daria pela perda da proteção proporcionada pelo príon celular.

O que se imaginou para essas enfermidades, sugerem os brasileiros, parece ser aplicável aos estágios iniciais do Alzheimer. O elo entre as doenças causadas por príons e a enfermidade que apaga a memória é que, em ambos os casos, a sinalização do PrP^C está truncada.Mas por razões diferentes. No primeiro caso, por um defeito no próprio PrP^C. No segundo, por sua ação ser bloqueada pelo beta-amiloide. “Não estamos afirmando que a toxicidade não mata a célula”, diz Vilma. “Acreditamos que, além desse processo, a célula morre também porque o príon celular deixa de protegê-la.”

O funcionamento adequado do príon celular é essencial para manter os neurônios vivos. Na última década,Vilma, Marco, Brentani, Rafael e outros pesquisadores brasileiros acumularam diversas evidências de que, no cérebro, ele desencadeia reações químicas que protegem as células da morte programada e estimulam o desenvolvimento de neuritos, as ramificações que conectam os neurônios entre si. Além disso, o príon celular é fundamental para a formação da memória (ver Pesquisa FAPESP n^o 148).

Envelhecimento
Mas os efeitos benéficos só são observados no organismo saudável. À medida que envelhece, o corpo passa a processar de modo anormal uma proteína que atravessa a membrana dos neurônios, a proteína precursora do amiloide. O resultado é o acúmulo de fragmentos (peptídeos) que aderem uns aos outros e formam pequenos aglomerados, os oligômeros beta-amiloides.

Em 2009 o grupo de Stephen Strittmatter, da Universidade Yale, Estados Unidos, um dos palestrantes em Veneza, demonstrou que esses aglomerados se ligam ao príon celular. Essa descoberta causou grande impacto por estabelecer uma conexão inesperada entre as doenças causadas por príons, assustadoras, mas raras em seres humanos, e o Alzheimer, a enfermidade neurodegenerativa mais comum em idosos.

 

Neurônios saudáveis, com sinapses preservadas e neurônios afetados pelo beta-amiloide (em vermelho)

 Apresentado na Nature, o trabalho deu novo fôlego a laboratórios da Europa e dos Estados Unidos que investigavam a ação infecciosa dos príons e ficaram à míngua depois da crise econômica de 2008. Mas não respondia algo importante: o que acontece depois que o beta-amiloide se liga ao príon celular?

Em testes em cooperação com Fernanda De Felice e Sergio Ferreira, pesquisadores da UFRJ que estudam as origens do Alzheimer, as equipes de Marco e Vilma encontraram a resposta.

O beta-amiloide corrompe a transmissão de informações que vêm de fora para dentro do neurônio. Ao aderir ao PrP^C, o beta-amiloide impede que ele seja tragado pelo neurônio, em um mergulho temporário que orienta a célula a se ramificar. Fabiana Caetano, Flavio Beraldo e Glaucia mostram em 2011 no Journal of Neurochemistry que, sem o mergulho, os efeitos protetores podem desaparecer.

A constatação de que o beta-amiloide trava o PrP^C no exterior da membrana reforçou a hipótese de que, no Alzheimer, sobretudo nos estágios iniciais, o efeito tóxico dos oligômeros é antecedido pela alteração de funcionamento do príon celular. Outros trabalhos apoiam essa ideia. Em artigo a ser publicado em julho na revista Prion, Nigel Hooper, da Universidade Leeds, Inglaterra, outro dos que estavam em Veneza, afirma ter detectado níveis mais baixos de PrP^C no cérebro de pessoas com Alzheimer – mas apenas nos casos de Alzheimer espontâneo, de origem não hereditária.

“A perda ou corrupção de função não é o único fator, mas é importante”, explica Vilma. Recentemente ela e Marco iniciaram um estudo para ver a eficácia da STI-1 em inibir a adesão do beta-amiloide ao príon celular em animais. Eles pretendem tratar camundongos geneticamente alterados para apresentar sintomas do Alzheimer e verificar se é possível conter o avanço da doença.

Vilma também explora a interação entre a STI-1 e o príon celular para tentar combater outra enfermidade grave do sistema nervoso central: o glioblastoma. Esse tumor cerebral agressivo, que leva à morte em meses, resulta da proliferação descontrolada de células derivadas dos astrócitos, que nutrem os neurônios e defendem o sistema nervoso central contra microrganismos invasores.

Os astrócitos lançam no meio extracelular essa proteína acionadora do príon, que age tanto sobre os neurônios quanto sobre os próprios astrócitos. Enquanto promove diferenciação nos neurônios e a autorrenovação de células precursoras neuronais, observada por Tiago Santos, do A.C. Camargo, e Marilene Lopes, da Universidade de São Paulo, a STI-1 bloqueia a reprodução dos astrócitos no cérebro saudável. No laboratório do bioquímico Vivaldo Moura Neto na UFRJ, o médico Rafael Erlich observou que células de glioblastoma também secretam STI-1. Nesse caso, porém, a proteína dispara a proliferação das células tumorais.

A estratégia imaginada pelo grupo é bloquear a atividade do príon celular, sem o qual a célula não prolifera, por meio de uma competição química. Desta vez, porém, sem usar a STI-1, que está na origem do problema. Para contornar essa dificuldade, eles optaram por usar um fragmento sintético dessa proteína que adere ao PrP^C sem o ativar. Patenteado por Vilma quando trabalhava no Instituto Ludwig de Pesquisa sobre o Câncer, o peptídeo já passou por um teste com camundongos com glioblastoma humano. Os resultados são promissores. O peptídeo retardou o crescimento do tumor e preservou a capacidade cognitiva dos animais, alterada nas fases avançadas da doença. Por ora, no entanto, não é possível prever se essas estratégias permitirão chegar a um medicamento. “O que funciona com animais”, lembra Vilma, “nem sempre produz os mesmos efeitos nas pessoas”.

Fonte: Revista Fapesp edição on line

Por: Ricardo Zorzetto

Perdidos no espaço

Falta do neurotransmissor acetilcolina prejudica a memorização de informações do ambiente

Corte do cérebro mostra, em verde, neurônios com produção de acetilcolina diminuída

 

A capacidade de aprender um caminho diferente para o trabalho ou de se situar em uma cidade nova depende em parte de um composto químico específico, naturalmente produzido pelo organismo e responsável pela troca de informações entre as células cerebrais. Esse composto é a acetilcolina, o primeiro neurotransmissor conhecido – identificado em 1921 pelo médico e farmacologista alemão Otto Loewi – e um dos quase 40 que atuam no cérebro.

O papel da acetilcolina na aquisição e na consolidação da memória espacial foi demonstrado agora por duas equipes de pesquisadores brasileiros em artigo publicado online em 8 de outubro na revista PNAS. O grupo coordenado pelo casal de bioquímicos Vania e Marco Antonio Prado, pesquisadores do Centro de Pesquisas Robarts e da Universidade de Western Ontario, no Canadá, e o time liderado pelo neurocientista Iván Izquierdo na Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul verificaram que camundongos com carência desse neurotransmissor em algumas regiões cerebrais tinham mais dificuldade para reconhecer um ambiente em que estiveram antes.

Esse feito ficou evidente em um teste no qual os pesquisadores colocaram os animais para nadar em uma piscina onde havia uma plataforma submersa. Embora sejam bons nadadores, os roedores não gostam de água e sempre buscam um lugar em que possam se manter secos, como a tal plataforma. Os animais que produzem níveis adequados de acetilcolina costumam memorizar rapidamente o caminho até a plataforma.

 Já no segundo dia de testes eles a localizaram facilmente com a ajuda de pistas deixadas pelos pesquisadores, como uma flor ou uma bandeira pendurados nas paredes da sala, próximo à piscina. Já os camundongos geneticamente alterados para secretar menos acetilcolina no hipocampo (região cerebral associada à formação da memória) encontraram muito mais dificuldade nessa tarefa. Embora fossem superativos e nadassem muito mais rapidamente, esses roedores tinham dificuldade em localizar a plataforma mesmo depois de 4 dias de treino.

O desempenho foi ainda pior quando o teste se tornou um pouco mais complicado. Numa segunda bateria de experimentos, os pesquisadores trocaram a plataforma de lugar a fim de verificar se os animais eram capazes de esquecer a localização que conheciam e de aprender a nova posição da plataforma. Enquanto os roedores com níveis normais de acetilcolina descobriam o novo caminho nos primeiros dias após o novo teste, aqueles com menos acetilcolina no cérebro praticamente não a conseguiram localizar. “Os animais com carência desse neurotransmissor não têm essa flexibilidade”, explica Marco Antonio Prado, que começou a desenvolver camundongos geneticamente alterados para produzir menos acetilcolina há quase 10 anos, quando era pesquisador da Universidade Federal de Minas Gerais (ver Pesquisa FAPESP nº 128).

Em paralelo ao déficit de memória espacial, os camundongos com carência de acetilcolina no hipocampo também apresentaram alteração em um processo eletrofisiológico chamado potenciação de longa duração, necessário para a formação de vários tipos de memória de longa duração.

Há quase 30 anos se suspeita que a acetilcolina influenciasse a memória espacial. Mas os pesquisadores não dispunham de estratégias que permitissem confirmar esse efeito. As técnicas de reduzir a liberação de acetilcolina no cérebro eram menos refinadas e exigiam a destruição dos neurônios que produzem o neurotransmissor. O problema é que as mesmas células que fazem a acetilcolina também sintetizam outros neurotransmissores, como o glutamato. Assim, não era possível saber se dificuldade de se lembrar de informações do ambiente eram consequência da falta da acetilcolina ou do glutamato. Marco Antonio e Vania conseguiram eliminar esse problema ao inserir em camundongos um gene que bloqueava apenas a liberação de acetilcolina em algumas regiões cerebrais.

“A supressão da acetilcolina afetou uma forma de memória bastante específica, além de um fenômeno mais geral, comum à formação de várias formas de memória”, conta Izquierdo. Considerado um dos mais respeitados estudiosos da memória no mundo, ele começou a colaborar com o casal Prado alguns anos atrás, quando os três foram convidados pelo médico Ricardo Brentani, diretor-presidente da FAPESP até 2011, a investigar a função no organismo desempenhada pelo príon celular, a versão saudável da proteína causadora do mal da vaca louca (ver Pesquisa FAPESP nº 148).

“A falta de acetilcolina impede que a memória espacial se fixe”, explica Izquierdo. Para ele, essa constatação é importante por sua potencial aplicabilidade. Pessoas com Alzheimer – a doença neurodegenerativa mais comum em idosos, caracterizada pela perda progressiva da memória – em geral apresentam redução nos níveis de acetilcolina em algumas regiões cerebrais. Por essa razão, uma das classes de medicamentos mais usados para amenizar os efeitos da doença tenta reverter a carência desse neurotransmissor. Compostos como tacrine, galantamina e rivastagmina ajudam a aumentar a disponibilidade de acetilcolina no sistema nervoso central, mas seus benefícios costumam ser moderados.

Os resultados apresentados na PNAS ajudam a entender por quê. No Alzheimer, explica Izquierdo, são afetadas as memórias visual, auditiva, de números e de reconhecimento de rostos, além da espacial. E o fato de outras formas de memória sofrerem prejuízo sugere que o nível de outros neurotransmissores, como o glutamato, também possam estar alterados, o que não seria corrigido pelos medicamentos que tentam aumentar a concentração de acetilcolina. “Agora que conhecemos a influência da acetilcolina sobre a memória espacial”, diz Izquierdo, “talvez se possa pensar em desenvolver estratégias de tratamento mais adequadas, porque sabemos que é preciso interferir em outros mecanismos além da liberação de acetilcolina”.

Artigo científico

MARTYN, A.C. et al. Elimination of the vesicular acetylcholine transporter in the forebrain causes hyperactivity and deficits in spatial memory and long-term potentiation. PNAS. 8 de out. 2012.

Fonte: Revista Fapesp edição on line

Por: Ricardo Zorzetto 

Imagem: © XAVIER DE JAEGER / ROBARTS RESEARCH INSTITUTE

Sistema para aprimorar diagnóstico de transtornos mentais

Instituto Nacional de Saúde Mental (NIHM) dos Estados Unidos apresenta método diagnóstico de transtornos como a depressão, a esquizofrenia e o transtorno bipolar 

Agência FAPESP – Pesquisadores ligados ao Instituto Nacional de Saúde Mental (NIHM) dos Estados Unidos estão desenvolvendo um novo sistema de diagnóstico de transtornos mentais, como a depressão, a esquizofrenia e o transtorno bipolar.

A mais recente versão do sistema foi apresentada por Bruce Cuthbert, diretor da Divisão de Desenvolvimento de Pesquisa Translacional e Tratamento de Adultos da NIHM, durante a São Paulo School of Advanced Science for Prevention of Mental Disorders (Y Mind).

Promovida pela Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), em parceria com a Universidade de São Paulo (USP), a Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), a Universidade Columbia, nos Estados Unidos, e o King’s College, da Inglaterra, o evento, realizado no âmbito do Programa Escola São Paulo de Ciência Avançada (ESPCA), da FAPESP, ocorreu nos dias 25 a 29 de março no campus da Unifesp, em São Paulo.

Foram selecionados 102 estudantes de pós-graduação para participar da Escola, dentre os 270 inscritos, dos quais 25 eram provenientes do Estado de São Paulo, 27 de outros estados do Brasil e 50 do exterior, advindos de 25 países.

O diagnóstico dos transtornos mentais é realizado atualmente com base na observação clínica de um conjunto de sinais e sintomas apresentados pelos pacientes em um determinado período.

Segundo Cuthbert, apesar de útil e estar disseminado amplamente pelos serviços médico, legal e social, o sistema está defasado por ter sido desenvolvido em uma época em que o conhecimento em genética, neurociências e ciências do comportamento humano era limitado.

“É preciso integrar genética, neurobiologia, ambiente, comportamento e outros componentes fundamentais para desenvolver medidas confiáveis e válidas de transtornos mentais que possam ser utilizadas em estudos básicos e clínicos para esclarecer suas causas”, disse.

O NIHM estabeleceu em seu plano estratégico de 2008 a meta de desenvolver, para fins de pesquisa, novas maneiras de classificar as bases do transtorno mental na dimensão do comportamento observável e em medidas neurobiológicas.

Desde então, pesquisadores da instituição têm se dedicado a identificar e incorporar recentes descobertas de componentes genéticos, neurobiológicos e comportamentais que podem ser extensivos a diversos tipos de transtornos mentais em seus estudos, com o intuito de aprimorar o diagnóstico e o tratamento dos pacientes.

“Um distúrbio mental tem muitos mecanismos e cada mecanismo abrange muitos tipos de transtornos”, afirmou Cuthbert. “É necessário mudar de uma visão tradicional da fenomenologia clínica vigente hoje – calcada nos aspectos de cognição, emoção, mente e cérebro – para uma abordagem do comportamento baseada na análise de circuitos cerebrais importantes.”

Análise global

De acordo com Cuthbert, atualmente não são exploradas abordagens baseadas nos circuitos cerebrais para o desenvolvimento de diagnóstico e tratamento relevantes, que possam indicar a classificação e mensurar um transtorno mental.

A fim de preencher essa lacuna, o novo método, denominado NIHM Research Domain Criteria Project (RDoc), incluirá a análise dos circuitos cerebrais dos pacientes como uma das unidades de estudo para diagnosticar e medir seus níveis de transtorno mental.

“A análise dos circuitos cerebrais dos pacientes com transtorno mental pode fornecer caminhos para a fisiopatologia [estudo dos mecanismos e causas que levam ao aparecimento de uma doença]. As doenças mentais são estudadas agora especificamente como distúrbios de circuitos cerebrais”, disse Cuthbert.

Além dos circuitos cerebrais, outras unidades de análises candidatas a integrar o novo modelo de classificação de transtornos mentais desenvolvidos pelo NIHM são genes, moléculas, células, fisiologia, comportamento e relatos pessoais, os quais incluem sintomas.

Cuthbert explica que estudos têm demonstrado que certas variações genéticas podem aumentar o risco de desenvolver um transtorno mental. Já influências ambientais e experiências, como o estresse traumático, podem interagir com variações genéticas específicas durante períodos sensíveis do desenvolvimento humano.

“A complexa interação entre genética, ambiente, experiências e desenvolvimento pode agravar risco para transtornos mentais, alterando a estrutura e função de vias neurais relevantes para algumas formas de comportamento adaptativo”, disse.

O desafio, no entanto, é demonstrar como as interações entre genes, ambiente, experiência e trajetória de desenvolvimento pessoal contribuem para a formação e a função dos circuitos neurais. Ainda se sabe pouco, por exemplo, sobre como a informação é armazenada nos circuitos neurais.

“Melhorar a nossa compreensão das causas dos transtornos mentais fornecerá a base necessária para aumentar a precisão do diagnóstico e intervenção clínica”, afirmou Cuthbert.

Foco nos jovens

Na avaliação de Jair de Jesus Mari, professor do Departamento de Psiquiatria da Unifesp e um dos coordenadores da Y Mind, o novo sistema de diagnóstico de transtornos mentais em desenvolvimento pelo NIHM deverá contribuir para o diagnóstico precoce das doenças mentais que surgem especialmente na adolescência, quando o cérebro humano está se reorganizando.

Por conta disso, de acordo com Jesus Mari, as ações de prevenção ao transtorno mental no Brasil – a exemplo do que vem sendo feito em outros países – devem ser focadas nos jovens.

“Estudos realizados no Brasil e no exterior apontam que, se pudermos intervir mais precocemente nesse grupo populacional nessa fase crítica do desenvolvimento, em que os transtornos mentais surgem, será possível diminuir a incidência de transtornos mentais graves, atrasar o seu início ou, pelo menos, reduzir os prejuízos durante a sua progressão. Por isso, queremos desenvolver um modelo de saúde mental que priorize mais a questão da adolescência”, disse Jesus Mari.

Os pesquisadores brasileiros pretendem replicar no Brasil uma experiência realizada em países como a Austrália, que implementou centros de prevenção a transtornos mentais em jovens – denominados Headspace Centres –, de modo a diagnosticar adolescentes que apresentam ou estão expostos a fatores de risco que potencializam o desenvolvimento de adicções, estados depressivos e transtornos mentais graves, como esquizofrenia e transtorno afetivo bipolar.

Outro projeto que pode ser implantado no Brasil, segundo Jesus Mari, é o desenvolvimento de um currículo sobre o que é saúde mental para jovens, como ocorre no Canadá.

O plano dos pesquisadores é a criação de um centro de convivência que ofereça atividades socioeducativas, como oficinas de leitura, teatro, música e esportes, e concentre diversas ações de prevenção em saúde mental. “A ideia é que nesse espaço realizemos uma ação articulada com a escola, com agentes de saúde e com as famílias desses jovens”, disse Jesus Mari.

Algumas das ações possíveis são a disseminação de comportamentos sexuais saudáveis, o estímulo a atividades físicas e esportivas e socioculturais e a conscientização sobre os riscos do consumo de álcool, drogas e o tabagismo na adolescência.

Por meio da articulação com outros setores, como o de educação e o judiciário, os especialistas pretendem identificar mais precocemente jovens com maior probabilidade de desenvolver transtornos mentais e que tenham dificuldade de adaptação social.

Entre eles, estão estudantes que praticam bullying nas escolas, que são candidatos a apresentar comportamento agressivo e ter problemas com a justiça, além de jovens alvos de violência física ou psicológica no ambiente escolar ou que começaram a usar drogas pesadas.

“Precisamos ter um sistema de saúde mais aberto que permita a esses jovens se comunicar com os profissionais de saúde e estabelecer um diálogo franco. Isso pode contribuir para a identificação precoce e possível redução da morbidade associada aos transtornos mentais que se iniciam na infância e adolescência”, disse Jesus Mari.

Fonte: Revista Fapesp - Edição Online 4/04/13

Por: Elton Alisson