Corações auto-curativos
Como é que o peixe-zebra regenera as células do músculo cardíaco
O peixe-zebra pode substituir completamente as células do músculo cardíaco danificadas: O órgão afetado volta a ser totalmente funcional. Como é que conseguem fazer isto? Investigadores da Universidade de Ulm descobriram que um sinal específico de comunicação entre células ajuda-os a lidar melhor com o stress de replicação. Este stress ocorre durante a divisão celular e inibe a regeneração dos tecidos nos seres humanos e nos mamíferos à medida que envelhecem. No peixe-zebra, pelo contrário, uma proteína de sinalização assegura que as células do órgão danificado continuam a dividir-se e, por conseguinte, a multiplicar-se. Os resultados foram publicados na revista Nature Communications.
Peixe-zebra
Elvira Eberhardt
Nos seres humanos, um ataque cardíaco conduz frequentemente a danos permanentes porque o tecido afetado não se regenera suficientemente. O peixe-zebra, por outro lado, consegue compensar lesões no coração que cobrem até um terço do órgão. "Uma atividade de divisão suficientemente bem sucedida das células do músculo cardíaco é crucial para a regeneração bem sucedida do tecido lesionado", explica o Professor Gilbert Weidinger do Instituto de Bioquímica e Biologia Molecular (iBMB) da Universidade de Ulm. O cientista coordenou um estudo que revela porque é que o peixe-zebra é tão melhor do que os humanos na reparação de danos nos tecidos do coração. A equipa de investigação descobriu que um sinal especial de comunicação célula a célula é crucial. A chamada proteína de sinalização BMP ajuda o peixe-zebra a lidar com o stress de replicação.
O stress de replicação impede a divisão celular nos seres humanos, mas não no peixe-zebra
Quando o ADN é replicado durante a divisão celular, a célula pode ficar sob stress de replicação: As lesões do ADN, as quebras de cadeia ou mesmo a falta de nucleótidos - os blocos de construção do ADN - provocam um abrandamento ou mesmo uma paragem da replicação. As células deixam de se poder dividir e multiplicar suficientemente e o tecido deixa de se regenerar. "Os resultados da nossa investigação mostraram que as células do peixe-zebra também estão expostas a este stress durante a reparação de danos nos tecidos, mas são muito mais capazes de lidar com ele", explica Weidinger. A proteína de sinalização BMP ajuda-as a fazer isso. A abreviatura BMP significa "Bone Morphogenetic Protein" (proteína morfogenética óssea). As BMP fazem parte de um sistema de sinalização que desempenha um papel fundamental no desenvolvimento embrionário e no desenvolvimento dos órgãos. Estas moléculas de sinalização, que actuam localmente nas células circundantes, ajudam as células do peixe-zebra a explorar todo o seu potencial de regeneração. "Mesmo com lesões que afetam até um terço das células do músculo cardíaco, o peixe-zebra é capaz de restaurar o número original de cardiomiócitos em 30 dias", diz Denise Posadas Pena. A doutoranda do iBMB é coautora do estudo publicado na Nature Communications.
A equipa de investigação também conseguiu, experimentalmente, melhorar significativamente a capacidade regenerativa das células humanas. Os cientistas testaram esta capacidade em células estaminais e progenitoras hematopoiéticas (HSPCs) e em células da pele. Quando estas células são submetidas a um stress de replicação em cultura, a sinalização BMP pode protegê-las desse stress. "Os resultados da investigação podem ajudar a desenvolver novas abordagens terapêuticas para uma melhor regeneração dos tecidos. Para que o tecido lesionado se possa curar melhor", acredita Gilbert Weidinger.
"Os nossos resultados mostram que a regeneração do coração do peixe-zebra pode servir de modelo para processos anti-envelhecimento. Ajudam-nos a identificar factores que podem aliviar ou mesmo inverter os processos de envelhecimento", afirma o Professor Hartmut Geiger, especialista em células estaminais. O diretor do Instituto de Medicina Molecular de Ulm também participou no estudo. Participaram no projeto de investigação cientistas de Ulm, Bona, Heidelberg, Bolonha, Oxford e Zurique. O estudo foi financiado no âmbito do Centro de Investigação Colaborativa de Ulm SFB 1506 "Aging at Interfaces".
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Publicação original
Mohankrishna Dalvoy Vasudevarao, Denise Posadas Pena, Michaela Ihle, Chiara Bongiovanni, Pallab Maity, Dominik Geissler, Hossein Falah Mohammadi, Melanie Rall-Scharpf, Julian Niemann, Mathilda T. M. Mommersteeg, Simone Redaelli, Kathrin Happ, et al. "BMP signaling promotes zebrafish heart regeneration via alleviation of replication stress"; Nature Communications, Volume 16, 2025-2-17
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