Novos insights sobre como a serotonina regula o comportamento

As taxas de ansiedade e depressão vêm aumentando em todo o mundo há décadas, uma tendência que foi acentuadamente exacerbada pela pandemia do COVID-19. Novas pesquisas lideradas por Frank Schroeder, do Boyce Thompson Institute, podem levar a novas terapias para ajudar a aliviar esse fardo global de saúde mental.

Descoberto pela primeira vez na década de 1930, serotonina é um neurotransmissor produzido em muitos animais que medeia inúmeros comportamentos, como alimentação, sono, humor e cognição. Drogas que alteram níveis de serotonina são a principal arma para tratar condições psicológicas como ansiedade e depressão, além de transtornos alimentares.

Como um modelo simples para pesquisa em neurobiologia, o verme microscópico Caenorhabditis elegans tem sido amplamente utilizado para estudar o papel da serotonina na regulação comportamento e ingestão de alimentos. Por muitos anos, os pesquisadores pensaram que a serotonina era produzida em C. elegans por uma via molecular específica, e que a serotonina era então rapidamente degradada. A equipe de Schroeder e colegas da Universidade de Columbia demonstraram agora que ambas as suposições não estavam totalmente corretas.

“Descobrimos uma segunda via biossintética paralela que responde por cerca de metade do total de serotonina produzida em nosso sistema modelo”, disse Schroeder.

Os resultados são descritos em um artigo publicado em Natureza Biologia Química em 10 de outubro.

O trabalho começou há cerca de três anos, quando os pesquisadores descobriram inesperadamente uma enzima que converte a serotonina em compostos derivados.

“A maioria das pessoas no campo pensava que a serotonina é produzida e rapidamente decomposta, mas descobrimos que, em vez disso, ela é usada como um bloco de construção para outros compostos que são responsáveis ​​por parte da atividade da serotonina”, explicou Schroeder. “Então, decidimos começar do início e ver como a serotonina é produzida e, uma vez produzida, como é convertida nessas novas moléculas”.

Jingfang Yu, estudante de pós-graduação no laboratório de Schroeder e primeiro autor do artigo, mostrou ainda que os novos derivados da serotonina afetam o comportamento alimentar.

“Quando os vermes não têm serotonina endógena, eles tendem a se mover rapidamente pelo gramado de bactérias em um prato de ágar e se virar com pouca frequência para explorar a comida”, disse Yu. “Descobrimos que esse comportamento pode ser aliviado tratando os vermes com derivados da serotonina, sugerindo que esses compostos recém-identificados contribuem para efeitos anteriormente atribuídos à serotonina”.

O verme C. elegans é um excelente modelo para estudar a serotonina porque as vias de sinalização molecular do composto são altamente conservadas em todas as espécies, inclusive em humanos. Por exemplo, os pesquisadores mostraram que em C. elegans uma grande parte da serotonina é produzida no intestino, o que também ocorre em humanos.

Schroeder disse que há indícios de que a serotonina humana seja convertida em metabólitos semelhantes aos identificados em C. elegans.

“Esta pesquisa abre as portas para muitos outros caminhos de pesquisa em humanos”, disse Schroeder, que também é professor do Departamento de Química e Biologia Química da faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Cornell.

“Os metabólitos análogos são importantes em humanos? Qual é o papel de uma via de fabricação versus a outra? Como essas vias de fabricação e metabólitos são importantes para comportamentos humanos, como saúde mental e comportamentos alimentares?” ele perguntou.

Os pesquisadores estão atualmente explorando como os novos derivados de serotonina afetam o comportamento em C. elegans e se existem metabólitos de serotonina semelhantes em humanos.