Rumo à cura da ELA: estimulação magnética restaura motoneurônios prejudicados – Physics World

A esclerose lateral amiotrófica (ALS) é uma doença incurável grave na qual os motoneurônios – células nervosas no cérebro e na medula espinhal que enviam sinais aos músculos para controlar o movimento – são danificados. Sem motoneurônios funcionando, os músculos não recebem instruções e não funcionam mais, levando à paralisia progressiva, atrofia muscular e, eventualmente, falha do sistema respiratório.

Atualmente, não há tratamento bem-sucedido para ELA, com terapias medicamentosas tendo apenas um impacto marginal na sobrevida do paciente. Com o objetivo de resolver esse déficit, uma equipe de pesquisa interdisciplinar liderada pelo Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (hzdr) e TU Dresden está investigando o potencial do uso de campos magnéticos para restaurar motoneurônios danificados.

A influência da estimulação magnética em doenças neuronais tem sido amplamente investigada. No entanto, as aplicações em nervos periféricos são escassas. Neste último estudo, relatado em Células, os pesquisadores avaliaram se a estimulação magnética de motoneurônios periféricos poderia restaurar defeitos em motoneurônios derivados de células-tronco de pacientes com ELA com mutações no gene FUS (FUS-ALS).

A equipe – chefiada pelo físico Thomas Herrmannsdörfer, biólogo celular Arun Pal e médico Ricardo Funk, e apoiado por colegas da TU Dresden e da Universidade de Rostock – neurônios motores espinhais gerados pela reprogramação de células-tronco pluripotentes induzidas obtidas de biópsias de pele de indivíduos saudáveis ​​e pacientes com FUS-ALS. Eles projetaram e fabricaram bobinas eletromagnéticas que podem ser operadas em incubadoras de cultura de células e as usaram para expor os motoneurônios a campos magnéticos personalizados.

Cada estimulação magnética compreendeu quatro tratamentos consecutivos (várias horas de duração) usando frequências de ondas quadradas muito baixas de 2 a 10 Hz. Os tratamentos foram realizados após o amadurecimento das células por 30 a 45 dias in vitro, com as bobinas desligadas no meio. Após o tratamento final, a equipe manteve as células em cultura por dois dias antes de avaliar o impacto da estimulação magnética.

Restaurando defeitos axonais

Os motoneurônios possuem longas projeções chamadas axônios, que podem medir até 1 m de comprimento, que transportam substâncias e transmitem informações. Deficiências no transporte de organelas axonais, como mitocôndrias e lisossomos, contribuem para a degeneração neuronal na ELA. Assim, os pesquisadores usaram imagens de células vivas e coloração imunofluorescente para medir a motilidade dessas organelas em motoneurônios expostos a campos magnéticos.

Eles primeiro examinaram a velocidade média da organela. A análise de rastreamento quantitativo revelou uma velocidade média distal diminuída para mitocôndrias e lisossomos em motoneurônios FUS mutantes não tratados em comparação com células de controle (derivadas de doadores saudáveis). A exposição a campos magnéticos reverteu a velocidade média nos motoneurônios FUS de volta aos níveis de controle, com os melhores efeitos vistos usando frequências muito baixas de cerca de 10 Hz.

Outra marca registrada da ELA é a capacidade diminuída dos axônios de crescer e se regenerar após lesões ou durante o envelhecimento. Esse crescimento é crucial para manter a conectividade interneuronal nas terminações nervosas e transmitir informações. Para estudar se a estimulação magnética poderia melhorar tais defeitos, a equipe usou imagens ao vivo de células em câmaras microfluídicas para analisar o novo crescimento de cones de crescimento axonal após axotomia (corte de um axônio).

Os pesquisadores observaram uma redução da velocidade média de crescimento axonal em motoneurônios FUS não tratados em comparação com as células de controle. A estimulação magnética dos motoneurônios FUS a 10 Hz aumentou significativamente a velocidade média de crescimento de volta aos níveis de controle. Os campos magnéticos não afetaram a velocidade média de crescimento nos motoneurônios de controle.

Em numerosos experimentos, os pesquisadores mostraram que os motoneurônios de pacientes com ELA respondem aos campos magnéticos, com transporte axonal prejudicado de organelas reativadas por estimulação e regeneração axonal restaurada. É importante ressaltar que eles também demonstraram que as células saudáveis ​​não foram danificadas pela estimulação magnética.

O ultrassom pode permitir futuros tratamentos para doenças do neurônio motor

Embora essas descobertas pareçam promissoras, a equipe destaca a necessidade de estudos de longo prazo e in vivo estudos. “Consideramos estes in vitro resultados como uma abordagem encorajadora no caminho para uma nova terapia potencial para ALS, bem como outras doenças neurogenerativas”, disse Herrmannsdörfer em um comunicado à imprensa. “Também sabemos, no entanto, que estudos detalhados de acompanhamento são necessários para corroborar nossas descobertas”.

Agora trabalhando dentro do ThaXoniano projeto, Herrmannsdörfer e seus colegas estão planejando mais estudos para otimizar os parâmetros do campo magnético aplicado, entender a resposta celular a vários estímulos magnéticos e testar o tratamento em outras doenças neurodegenerativas, como as doenças de Parkinson, Huntington e Alzheimer.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/towards-a-cure-for-als-magnetic-stimulation-restores-impaired-motoneurons/