Como os cientistas finalmente aprenderam que os nervos crescem – mesmo no cérebro adulto

BIlions de células nervosas enviam sinais que percorrem nosso corpo, servindo como condutos através dos quais o cérebro desempenha suas funções essenciais. Para os milênios, os médicos pensavam que os danos aos nervos eram irreversíveis. Na Grécia antiga, fundadores da medicina moderna, como Hipócrates e Galen, se recusaram a operar com nervos danificados por medo de causar dor, convulsões ou até morte.

O dogma ficou relativamente imóvel até os últimos dois séculos, durante os quais cirurgiões e cientistas encontraram evidências de que os neurônios no corpo e no cérebro podem se reparar e se regenerar após a lesão e que novas células nervosas podem crescer ao longo da vida útil. Nas últimas décadas, esse conhecimento inspirou tratamentos promissores para lesões nervosas e levou os pesquisadores a investigar intervenções para doenças neurodegenerativas.

Em humanos e outros vertebrados, o sistema nervoso é dividido em duas partes: o sistema nervoso central, composto pela medula espinhal e cérebro, e o sistema nervoso periférico, que conecta o cérebro ao restante do corpo.

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Tentativas de suturar juntas os fins de neurônios danificados no sistema nervoso periférico datam do século VII. Foi apenas no final do século XIX, no entanto, que os cientistas começaram a entender como, exatamente, os nervos se regeneram. Através de seus experimentos em sapos, o fisiologista britânico Augustus Waller descreveu em detalhes o que acontece com um nervo periférico após lesão. Então, nos anos 1900, o influente neuroanatomista espanhol Santiago Ramón y Cajal forneceu informações sobre como a regeneração nervosa ocorre no nível celular. Ainda assim, permaneceu um debate feroz sobre se os nervos costurarem mais prejudicariam do que ajudar.

Foi contra o cenário das sangrentas guerras mundiais do século XX que os médicos finalmente fizeram avanços significativos nas técnicas para restaurar os neurônios danificados. Para tratar soldados com feridas devastadoras que normalmente envolviam danos nos nervos, os médicos desenvolveram métodos como enxertos nervosos, nos quais pedaços de nervos são transplantados para a lacuna em um nervo quebrado.

Com o tempo, os médicos descobriram que algumas lesões no nervo periférico são mais propícias ao reparo do que outras. Fatores como o tempo, a localização e o tamanho da lesão, bem como a idade do paciente, podem impactar significativamente o sucesso de qualquer intervenção. Os nervos triturados são mais prováveis do que os cortados a serem reparados, e lesões que ocorrem mais próximas do tecido -alvo de um nervo têm uma chance maior de recuperar a função do que aquelas que ocorrem mais longe. Pegue o nervo ulnar, que se estende por todo o comprimento do braço e controla os músculos -chave no braço e na mão. Uma pessoa com dano ao nervo perto do pulso tem muito mais probabilidade de recuperar a função no braço e na mão após o tratamento do que alguém que machuca o mesmo nervo perto do ombro; nesse caso, deve se recuperar do ombro até o pulso.

Ainda hoje muitas lesões no nervo periférico permanecem difíceis de tratar, e os cientistas estão se esforçando para entender melhor os mecanismos de regeneração para facilitar a cura. Um desenvolvimento notável nos últimos anos, de acordo com o neurologista Ahmet Höke, da Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins, é uma “transferência de nervos”, na qual um ramo de um nervo próximo é redirecionado para um nervo danificado. Nos casos em que, por exemplo, um nervo é danificado longe de seu músculo alvo, as técnicas existentes podem não ser suficientes para permitir o rebrota nas longas distâncias envolvidas dentro de um período de tempo, permitindo a recuperação. Este desvio fornece uma via alternativa para recuperar a função. Susan Mackinnon, cirurgião plástico e reconstrutivo da Universidade de Washington, em St. Louis, impulsionou amplamente os avanços na transferência de nervos, permitindo que os pacientes usem seus membros após lesões no nervo periférico que anteriormente levariam a uma perda permanente de movimento neles.

Por exemplo, Oskar Hanson, um jogador de beisebol do ensino médio, perdeu a sensação e o movimento na maior parte do braço esquerdo após uma cirurgia para consertar uma lesão no ligamento, acabou prejudicando o nervo ulnar naquele braço. “Não havia esperança de que ele pudesse usar o braço novamente”, diz sua mãe, Patricia Hanson. Mas depois que Mackinnon realizou um procedimento de transferência de nervos, a maior parte da função retornou. “Ela salvou a vida dele com essa cirurgia”, diz Hanson.

Apesar dos saltos que foram feitos no tratamento de lesões no nervo periférico, a noção de que os neurônios dentro do sistema nervoso central – o cérebro e a medula espinhal – eram incapazes de rebrotar persistiram até o final do século XX.

Um momento crucial ocorreu no início dos anos 80, quando o neurocientista canadense Albert Aguayo e seus colegas demonstraram que, em ratos, os neurônios da medula espinhal e o tronco cerebral podiam regenerar quando segmentos de nervos periféricos eram enxertados no local da lesão. Essas descobertas revelaram que os neurônios do sistema nervoso central também podem se regenerar, Höke diz: “Eles só precisavam do ambiente apropriado”.

Nos anos seguintes, os neurocientistas trabalharam para descobrir como era exatamente esse ambiente. Para isso, eles procuraram diferenças nos sistemas nervosos periféricos e centrais que poderiam explicar por que o primeiro era mais capaz de reparar os neurônios danificados. Várias diferenças importantes surgiram. Por exemplo, apenas lesões dentro do sistema nervoso central levaram à formação de cicatrizes gliais – massas de células não neuronais conhecidas como células gliais. O objetivo dessas cicatrizes ainda é debatido, no entanto.

Hoje, a busca pelos mecanismos específicos que impedem ou permitem o rebroto dos neurônios – tanto no corpo quanto no cérebro – permanece uma área ativa de investigação. Além de descobrir os processos em jogo em humanos, os cientistas identificaram moléculas que permitem o reparo de células nervosas em outros organismos, como “fusógenos”, moléculas de brilho encontradas em nematóides. Os pesquisadores estão tentando aproveitar os fusógenos para ajudar com lesões nervosas humanas difíceis de tratar.

Os neurocientistas modernos também desafiaram outra doutrina de longa data no campo: a crença de que o cérebro adulto não se envolve na neurogênese, a criação de células nervosas novas.

Pistas precoces para a neurogênese no cérebro emergiram na década de 1960, quando pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts observavam sinais de neurônios que se dividem no cérebro de ratos adultos. Na época, essas descobertas foram recebidas com ceticismo, diz Rusty Gage, professor de genética do Instituto Salk de Estudos Biológicos em La Jolla, Califórnia. “Era muito difícil de acreditar”.

Então, no início dos anos 80, o neurocientista Fernando Nottebohm, da Universidade Rockefeller, descobriu que, nas aves canoras masculinas, o tamanho da região do cérebro associado à criação de músicas mudou com as estações. Nottebohm e seus colegas mostraram que as células nos cérebros dos animais morreram e se regeneraram com as estações. Inspirados por esses achados, os pesquisadores procuraram sinais de neurogênese adulta em outros animais. Em 1998, Gage e seus colegas revelaram evidências desse processo ocorrendo no cérebro de humanos adultos – especificamente dentro do hipocampo, uma região ligada ao aprendizado e à memória.

Embora o apoio à neurogênese adulta em humanos tenha acumulado ao longo dos anos, alguns especialistas ainda debatem sua existência. Em 2018, uma equipe co-lidada por Arturo Alvarez-Buylla, neurocientista da Universidade da Califórnia, São Francisco, que havia trabalhado com Nottebohm em pássaros canoros, publicou um estudo afirmando que a formação de novos neurônios era extremamente rara e provavelmente não existente, adulto, o cérebros humanos adultos.

Ainda assim, há um consenso crescente de que a neurogênese acontece mais tarde na vida – e que esse crescimento parece estar amplamente limitado a certas partes do cérebro, como o hipocampo. Em julho passado, uma equipe do Instituto Karolinska, na Suécia, relatou que as assinaturas moleculares dos precursores de neurônios, conhecidos como células progenitoras neurais, estavam presentes no cérebro humano ao longo da vida útil – da infância na velhice. Os pesquisadores agora estão tentando entender o objetivo dessas células nervosas e perguntando se podem oferecer pistas para o tratamento de distúrbios neurodegenerativos, como a doença de Alzheimer. Alguns cientistas estão até explorando se, visando a neurogênese, podem melhorar os sintomas de condições psiquiátricas, como o transtorno de estresse pós-traumático.

Entender que um neurônio pode regredir e ser reparado e identificar detalhes desse processo tem sido uma grande conquista, diz Massimo Hilliard, um neurobiologista celular e molecular da Universidade de Queensland, na Austrália. A próxima etapa, acrescenta, estará descobrindo como controlar esses processos: “Isso será fundamental”.