A imagem em tempo real mostra como o equilíbrio da energia dos neurônios muda durante as condições semelhantes a acidente vascular cerebral

Uma equipe de pesquisa do Instituto de Fisiologia Carl Ludwig da Universidade de Leipzig, pela primeira vez, demonstrou como os níveis de energia dos neurônios individuais no cérebro mudam durante as chamadas despolarizações de espalhamento-ondas de atividade que ocorrem em vários distúrbios cerebrais.

Os resultados fornecem fundamentos importantes para a compreensão do metabolismo energético em casos de isquemia cerebral aguda, como a que ocorre durante um derrame. O estudo acaba de ser publicado no Anais da Academia Nacional de Ciências.

A adenosina trifosfato, ou ATP, é uma fonte de energia essencial nos neurônios. No novo estudo, pesquisadores do Instituto de Fisiologia Carl Ludwig usaram um modelo de camundongo especialmente desenvolvido cujos neurônios cerebrais produzem uma proteína sensor fluorescente. Isso lhes permitiu visualizar a quantidade disponível de energia em neurônios individuais.

Utilizando microscopia de fluorescência de alta resolução, a equipe conseguiu observar, em tempo real, como os níveis de ATP em neurônios únicos mudaram durante a espalhamento despolarizações. Essas ondas – em que os neurônios despolarizam um após o outro, como um curto -circuito – estão ligados a danos progressivos do tecido após o derrame. Até agora, não estava claro como ATP, o transportador de energia central do cérebro se comporta em neurônios individuais durante essas ondas.

“Nosso estudo é o primeiro a fornecer informações de alta resolução sobre como e quando os neurônios perdem suas reservas de energia durante uma incompatibilidade aguda entre oferta e demanda de energia, como em um derrame”, diz o Dr. Karl Schoknecht, do Instituto Carl Ludwig de Fisiologia, principal autor do estudo.

“Curiosamente, as reservas de energia não são esgotadas uniformemente, mas estão associadas à espalhamento de despolarizações. O modelo será usado em outros projetos para testar terapias em potencial destinadas a impedir a severa perda de energia desencadeada por essas ondas”, explica o pesquisador da Faculdade de Medicina.

Os achados do estudo mostram que, mesmo em tecido cerebral “saudável”, essas ondas causam uma queda temporária nos níveis de ATP. O efeito de espalhar as despolarizações tornou -se particularmente pronunciado sob condições de privação energética – como as que ocorrem durante um derrame. Nesses casos, as ondas aceleraram bastante a perda de ATP, levando à exaustão das reservas de energia dos neurônios.

No entanto, mesmo após a espalhamento de despolarizações, a maioria dos neurônios ainda era capaz de reabastecer suas lojas ATP – forneceu que a glicose e o oxigênio foram reabastecidos. Isso significa que o colapso do metabolismo energético ainda é reversível.

Neste estudo, a equipe simulou as condições de AVC removendo glicose e oxigênio da solução nutritiva. Ao mesmo tempo, eles registraram despolarizações espalhadas usando métodos eletrofisiológicos. Os resultados contribuem para o entendimento do metabolismo da energia cerebral.