Problemas de memória não precisam ser uma parte inevitável do envelhecimento. Novas descobertas da Universidade Técnica da Virgínia indicam que a perda de memória relacionada à idade resulta de mudanças moleculares específicas no cérebro, e que o ajuste desses processos pode ajudar a restaurar a função da memória.
Em dois estudos complementares, Timothy Jarome, professor associado na Escola de Ciências Animais do College of Agriculture and Life Sciences, e seus alunos de pós-graduação utilizaram ferramentas avançadas de edição genética para abordar essas mudanças moleculares e melhorar o desempenho da memória em ratos mais velhos. Ratos são frequentemente usados como modelos para entender como a memória diminui com a idade.
“A perda de memória afeta mais de um terço das pessoas acima de 70 anos, e é um importante fator de risco para a doença de Alzheimer,” disse Jarome, que também atua na Escola de Neurociências. “Este trabalho mostra que o declínio da memória está ligado a mudanças moleculares específicas que podem ser alvo de estudos. Se conseguirmos entender o que a impulsiona em nível molecular, poderemos começar a desvendar o que dá errado na demência e, eventualmente, usar esse conhecimento para orientar novas abordagens de tratamento.”
Ajustando os Caminhos da Memória no Hipocampo e na Amígdala
No primeiro estudo, publicado na Neuroscience e liderado por Jarome e pela estudante de doutorado Yeeun Bae, os pesquisadores investigaram um processo molecular chamado poliubiquitinação K63. Este processo atua como um sistema de sinalização que orienta as proteínas dentro das células do cérebro sobre como se comportar. Quando funciona corretamente, ajuda os neurônios a se comunicarem efetivamente e a formarem memórias.
A equipe descobriu que o envelhecimento altera esse processo em duas regiões cerebrais importantes. No hipocampo, responsável pela formação e recuperação de memórias, os níveis de poliubiquitinação K63 aumentam com a idade. Usando um sistema de edição genética chamado CRISPR-dCas13, o grupo reduziu esses níveis e observou uma melhora na memória dos ratos mais velhos.
Por outro lado, na amígdala – uma região crucial para a memória emocional – a poliubiquitinação K63 diminui com a idade. Quando os pesquisadores reduziram ainda mais essa atividade, o desempenho da memória também melhorou.
“Juntas, essas descobertas revelam as funções importantes da poliubiquitinação K63 no processo de envelhecimento do cérebro,” explicou Jarome. “Em ambas as regiões, ajustar esse único processo molecular ajudou a melhorar a memória.”
Reativando um Gene Inativo para Melhorar a Memória
O segundo estudo, publicado no Brain Research Bulletin e liderado por Jarome e pela estudante de doutorado Shannon Kincaid, focou no IGF2, um gene do fator de crescimento conhecido por apoiar a formação da memória. À medida que o cérebro envelhece, a atividade do IGF2 diminui à medida que o gene se torna quimicamente silenciado dentro do hipocampo.
“O IGF2 é um dos poucos genes do nosso DNA que está imprimido, o que significa que é expresso apenas a partir de uma cópia parental,” disse Jarome. “Quando essa única cópia começa a se desligar com a idade, você perde seus benefícios.”
A equipe descobriu que esse silenciamento ocorre através da metilação do DNA, um processo natural que adiciona marcadores químicos ao DNA, desativando o gene. Usando o sistema de edição genética CRISPR-dCas9, eles removeram essas marcas e reativaram com sucesso o IGF2. Os ratos mais velhos mostraram uma melhoria significativa na memória uma vez que o gene foi novamente ativado.
“Basicamente, nós reativamos o gene,” disse Jarome. “Quando fizemos isso, os animais mais velhos tiveram um desempenho muito melhor. Animais de meia-idade que ainda não apresentavam problemas de memória não foram afetados, o que nos diz que o momento é importante. Você precisa intervir quando as coisas começam a dar errado.”
Múltiplos Sistemas Moleculares Influenciam o Envelhecimento Cerebral
Esses estudos mostram que a perda de memória durante o envelhecimento não resulta de uma única causa. Em vez disso, envolve vários sistemas moleculares que mudam ao longo do tempo.
“Tendemos a olhar para uma molécula de cada vez, mas a realidade é que muitas coisas estão acontecendo ao mesmo tempo,” afirmou Jarome. “Se quisermos entender por que a memória declina com a idade ou por que desenvolvemos a doença de Alzheimer, precisamos olhar para o quadro mais amplo.”
Pesquisa Colaborativa Liderada por Cientistas de Pós-Graduação
Ambos os projetos foram impulsionados por pesquisadores de pós-graduação no laboratório de Jarome e realizados com colaboradores da Universidade Rosalind Franklin, da Universidade de Indiana e da Penn State. Yeeun Bae liderou o estudo da poliubiquitinação K63, enquanto Shannon Kincaid conduziu o projeto do IGF2.
“Esses projetos representam o tipo de pesquisa colaborativa liderada por pós-graduação que define nosso trabalho,” disse Jarome. “Nossos alunos estão profundamente envolvidos no desenho dos experimentos, na análise dos dados e na formulação das perguntas científicas que buscamos.”
A pesquisa foi financiada pelos Institutos Nacionais de Saúde e pela Federação Americana para a Pesquisa do Envelhecimento.
“Todos experimentam alguma perda de memória ao envelhecer,” acrescentou Jarome. “Mas quando isso se torna anormal, o risco de desenvolver a doença de Alzheimer aumenta. O que estamos aprendendo é que algumas dessas mudanças que ocorrem em nível molecular podem ser corrigidas – e isso nos dá um caminho a seguir para potenciais tratamentos.”
