Identificando caminhos para retardar o envelhecimento cardíaco

A doença cardiovascular é a principal causa de morte em todo o mundo e é causada em parte pela disfunção estrutural cardíaca relacionada à idade. Uma equipe de bioengenheiros do laboratório do professor Adam Engler na Universidade da Califórnia em San Diego publicou um artigo em Natureza Envelhecimento em 22 de dezembro, que ajuda a avançar nossa compreensão de como o coração envelhece e lança luz sobre um possível caminho para retardar o envelhecimento cardíaco.

Natalie Kirkland, Ph.D., bolsista de pós-doutorado no Engler’s Lab e primeira autora do artigo, usou moscas da fruta para mostrar que a Lamin C, proteína responsável por manter a integridade estrutural dos núcleos das células cardíacas, declina com o envelhecimento das moscas. Este estudo descobriu que o declínio de Lamin é responsável pela remodelação estrutural induzida pela idade nos corações das moscas-da-fruta, e pode ser um alvo potencial para retardar ou até mesmo ajudar a reverter o envelhecimento cardíaco em humanos.

“Nosso trabalho demonstra que a remodelação nuclear dependente da idade desempenha um papel fundamental na função cardíaca”, disse Kirkland.

Kirkland, pesquisadores do Engler Lab e seus colaboradores do Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute e do National Institute on Aging do National Institutes of Health, usaram moscas-das-frutas (Drosophila Melanogaster) para este estudo por quatro razões:

1. A vida útil da mosca da fruta é entre seis e oito semanas, tornando-a prática para estudos relacionados à idade
2. As moscas da fruta e os humanos compartilham 82% de seus proteomas cardíacos.
3. Estudos nos anos 100 ou 1000 são possíveis.
4. As moscas-das-frutas têm uma genética simples e fácil de imitar.

Essas propriedades tornam as moscas-das-frutas um modelo relativamente rápido e fácil para identificar vias de preservação cardíaca de interesse para pesquisa humana. Kirkland e o estudante de bioengenharia do quarto ano Scott Skalak, coautor do artigo, usaram uma técnica de microdissecção no coração das moscas. Os corações foram então preservados e examinados com imunofluorescência e microscopia confocal.

“Foi assim que observei pela primeira vez que os núcleos estavam encolhendo e se tornando mais redondos em moscas mais velhas”, disse Kirkland.

A equipe então quantificou essa mudança segmentando e medindo a rigidez nuclear com microscopia de força atômica. Foi quando descobriram que os núcleos dos cardiomiócitos enrijecem durante o envelhecimento natural; depois de correr um análise genéticaos pesquisadores descobriram que a expressão de laminas nucleares diminui à medida que as moscas envelhecem.

A equipe pôde verificar que esses resultados também se aplicavam a camundongos e primatas, graças a colaboradores do National Institute on Aging. Isso indica que um papel para os lamins também pode se aplicar ao envelhecimento do coração humano, o que pode ter um tremendo valor terapêutico, já que o direcionamento das vias de estimulação do lamin pode ajudar a evitar essa alteração mecânica relacionada ao envelhecimento cardíaco.

“Encontramos um papel para os fatores de transcrição cardíaca na regulação da contratilidade do coração adulto e mostramos que a manutenção de Lamin C e a expressão do fator de transcrição cardíaca previnem o declínio cardíaco dependente da idade”, escreveram os pesquisadores no estudo. “Nossas descobertas são conservadas em primatas não humanos e camundongos idosos, demonstrando que a remodelação nuclear dependente da idade é um mecanismo importante que contribui para a disfunção cardíaca”.

Pesquisas futuras explorarão por que as laminas são perdidas com a idade e como a manutenção de certas expressões gênicas cardíacas pode melhorar coração função e vida útil.

Para Skalak, a experiência ajudou a solidificar sua decisão de se candidatar ao doutorado em bioengenharia. programas após se formar em 2023. Ele aprendeu como o planejamento e a comunicação são importantes para o processo de pesquisa, bem como uma variedade de habilidades em biologia molecular.

“As primeiras semanas e meses do meu envolvimento no laboratório e neste projeto envolveram-me ajudando o Dr. Kirkland onde eu podia, ao mesmo tempo em que refinava novas habilidades que me foram ensinadas”, disse Skalak. “Essas habilidades envolviam a criação e cuidado de Drosophila, imunofluorescência, microdissecção de Drosophila e microscopia confocal. Com o tempo, desenvolvi minhas novas habilidades, especialmente a dissecação de Drosophila, o que me permitiu realizar novos experimentos de forma independente. Isso me deu a oportunidade de realizar experimentos necessários para a revisão do artigo durante o início de 2022.”