Novo estudo revela a estrutura molecular de cérebros com doença de Alzheimer

Um novo estudo revelou, pela primeira vez, a estrutura molecular de cérebros afetados pela doença de Alzheimer.

Os investigadores criaram modelos tridimensionais das proteínas presentes no cérebro, incluindo duas particularmente associadas à doença de Alzheimer: a beta-amiloide e a tau.

À medida que a ciência avança na procura de tratamentos para esta doença neurodegenerativa, é essencial compreender o máximo possível sobre os seus mecanismos.

Proteínas beta-amiloide e tau na doença de Alzheimer

Os aglomerados destas proteínas no cérebro podem ser uma causa da doença de Alzheimer ou uma consequência da mesma - ainda não se sabe ao certo qual das hipóteses está correta. Contudo, uma equipa da Universidade de Leeds, no Reino Unido, conseguiu agora observar com enorme pormenor a forma como estas proteínas se organizam, até à escala microscópica mais reduzida.

«Este primeiro vislumbre da estrutura das moléculas no interior do cérebro humano oferece mais pistas sobre o que acontece às proteínas na doença de Alzheimer», afirma o neurocientista René Frank, da Universidade de Leeds.

«Mas [isto] também estabelece uma abordagem experimental que pode ser aplicada para compreender melhor uma vasta gama de outras doenças neurológicas devastadoras.»

Para analisar tecido cerebral post-mortem de doentes com Alzheimer, os investigadores recorreram a várias técnicas avançadas de imagiologia, entre as quais a tomografia crioelectrónica (cryoET). Esta técnica utiliza medições obtidas através de feixes de eletrões para mapear estruturas tridimensionais de tecido imobilizado a temperaturas muito baixas.

A cryoET permite obter imagens sem que a fixação química ou a desidratação alterem a estrutura do tecido biológico. Assim, os cientistas podem agora reconstruir volumes de tecido em 3D com resoluções um milhão de vezes inferiores ao tamanho de um grão de arroz.

«A caracterização microscópica por luz do amiloide no cérebro com doença de Alzheimer constituiu a base do diagnóstico e da classificação da doença», escrevem os investigadores no artigo publicado.

«A estrutura in situ do amiloide no cérebro humano é desconhecida.»

A organização dos aglomerados proteicos no cérebro

Ao observar estas proteínas tão de perto, espera-se compreender melhor como se formam os aglomerados e de que modo afetam o cérebro.

Nas proteínas beta-amiloide, foi identificada uma combinação de estruturas microscópicas filamentosas, denominadas fibrilhas, e de outras estruturas. Nas proteínas tau, verificaram-se conjuntos de filamentos dispostos em linhas retas, embora a organização pareça variar consoante a zona do cérebro em que as proteínas se encontram.

Embora os aglomerados apresentassem semelhanças entre si, surgiram diferenças na organização espacial: tanto na orientação e torção dos filamentos tau como no tamanho das fibrilhas de beta-amiloide.

Esta é a primeira vez que estas proteínas são observadas com este grau de detalhe, pelo que ainda é demasiado cedo para determinar a importância das descobertas. Agora que foi demonstrado que a técnica funciona, poderá ser aplicada a tecido proveniente de uma gama mais ampla de dadores de cérebro.

Desta forma, será possível saber mais sobre o aspeto destas diferentes proteínas em vários momentos da progressão da doença de Alzheimer. Ao comparar as estruturas ao longo do tempo, deverá ser possível acompanhar o desenvolvimento da doença.

De facto, a equipa responsável pelo novo estudo considera que esta abordagem poderá ser útil para analisar as causas profundas de diversos tipos de doenças neurodegenerativas, pelo que é provável que surjam mais informações sobre esta técnica no futuro.

«Coortes maiores de dadores diversos com doença de Alzheimer, abrangendo diferentes regiões cerebrais e fases mais precoces da doença de Alzheimer, poderão revelar de que forma a organização espacial do amiloide com diferentes estruturas se relaciona com perfis neuropatológicos individuais», escrevem os investigadores.

«Será também importante aplicar estas abordagens a outras doenças neurodegenerativas, muitas das quais partilham tipos relacionados, ou sobrepostos, de neuropatologia amiloide.»

A investigação foi publicada na Nature.