Lesão cerebral traumática é uma das principais causas de morte e incapacidade no mundo. Traumas causados por quedas graves ou acidentes de trânsito são responsáveis por inúmeras mortes ou que resultam em danos irreversíveis. Embora grande parte do dano cerebral ocorra instantaneamente – fase conhecida como lesão primária –, danos adicionais podem surgir minutos, dias ou até semanas após o impacto inicial, devido a processos químicos destrutivos desencadeados no organismo. Diferentemente da lesão primária, essa fase secundária pode ser potencialmente prevenida ao se direcionar o tratamento para as moléculas responsáveis pelos danos.
Um grupo de cientistas está desenvolvendo tratamentos para neutralizar os efeitos da lesão cerebral traumática secundária e reduzir a neurodegeneração. Eles criaram um material capaz de direcionar e neutralizar moléculas que causam danos cerebrais em camundongos, melhorando a recuperação cognitiva e oferecendo uma potencial nova terapia para humanos.
Na fase primária da lesão cerebral traumática, a barreira hematoencefálica – estrutura que protege o cérebro ao limitar a entrada de substâncias nocivas – pode ser gravemente danificada ou até destruída. Esse rompimento faz com que neurônios danificados ou o sistema imunológico liberem certos químicos que desencadeiam processos bioquímicos destrutivos. Um desses processos, chamado excitotoxicidade, ocorre quando há excesso de íons de cálcio nos neurônios, ativando enzimas que fragmentam o DNA e danificam as células, levando-as à morte. Outro processo, a neuroinflamação, resulta da ativação de células chamadas micróglias, que podem causar inflamação em áreas lesionadas do cérebro.
Esses processos da fase secundária também produzem moléculas prejudiciais conhecidas como espécies reativas de oxigênio. Essas moléculas, que incluem radicais livres, modificam quimicamente e deformam proteínas essenciais nas células, tornando-as inúteis. Além disso, podem quebrar fitas de DNA, levando a mutações genéticas potencialmente danosas. Se não forem controlados, os danos causados por esse estresse oxidativo podem ter consequências devastadoras para a saúde a longo prazo e a recuperação neurocognitiva. Pesquisadores associam as mudanças bioquímicas e os subprodutos dessa cascata de moléculas danosas ao desenvolvimento de doenças neurológicas que perduram, como Alzheimer, Parkinson e esclerose lateral amiotrófica (ELA), entre outras.
No entanto, compostos chamados antioxidantes podem direcionar esse estresse oxidativo e melhorar a recuperação neurocognitiva a longo prazo, ao interagir quimicamente com as espécies reativas de oxigênio e neutralizar suas propriedades prejudiciais. A equipe de pesquisadores investigou se um antioxidante chamado grupo tiol poderia ajudar no tratamento de lesões cerebrais traumáticas. Os tióis são compostos químicos que contêm um átomo de enxofre ligado a um átomo de hidrogênio. O enxofre, sendo muito maior que o hidrogênio, exerce uma forte atração sobre o elétron do hidrogênio, enfraquecendo a ligação entre eles e permitindo que o hidrogênio doe facilmente seu elétron para outros átomos. Isso faz com que os tióis interajam prontamente com várias espécies reativas de oxigênio, incluindo aquelas que danificam o DNA.
Para introduzir esses tióis no organismo, os pesquisadores os incorporaram em materiais chamados polímeros – longas cadeias de moléculas orgânicas compostas por unidades individuais chamadas monômeros. Como os tióis podem inibir o processo de polimerização, foi necessário criar um monômero com um grupo protetor que pudesse ser removido quimicamente após a polimerização. O ácido alfa-lipóico, um suplemento comum encontrado em farmácias, foi utilizado para criar o monômero devido à sua capacidade de proteger grupos tióis. Em seguida, os pesquisadores criaram uma cadeia desses monômeros usando um processo controlado chamado RAFT, que permite projetar polímeros que podem ser eliminados do corpo pela urina. Para isso, um co-monômero solúvel em água foi adicionado à cadeia, permitindo que o polímero se dissolvesse na corrente sanguínea. Finalmente, os polímeros foram tratados para remover o grupo protetor, resultando em polímeros de tiol prontos para testes.
Os pesquisadores testaram a eficácia desses polímeros de tiol na neutralização de espécies reativas de oxigênio. Utilizando uma técnica chamada espectrofotometria UV-visível, eles descobriram que o polímero de tiol neutralizou espécies reativas de oxigênio, como o peróxido de hidrogênio, em até 50%, e outras moléculas neurotóxicas, como a acroleína, em até 100%, protegendo os neurônios de danos. Testes adicionais com proteínas fluorescentes expostas a radicais livres mostraram que as proteínas tratadas com o polímero de tiol permaneceram intactas, enquanto as não tratadas foram destruídas.
Por fim, os polímeros de tiol foram injetados em camundongos com lesão cerebral traumática. Os exames cerebrais revelaram que o polímero não apenas se concentrou com sucesso na área danificada do cérebro, mas também forneceu proteção imediata contra mais lesões. O polímero de tiol reduziu as espécies reativas de oxigênio em camundongos lesionados para apenas 3% acima dos níveis normais encontrados em camundongos não lesionados. Em contraste, camundongos não tratados com lesão cerebral traumática apresentaram um aumento de 45% nessas moléculas.
Os resultados sugerem que esses polímeros de tiol podem servir como um tratamento potencial para a fase secundária da lesão cerebral traumática. Conduzir mais testes pode ajudar a determinar se esse material pode reduzir o risco de incapacidade permanente. Atualmente, os pesquisadores estão desenvolvendo um processo barato para incorporar tióis em nanopartículas, o que pode aumentar o número de tióis no material e melhorar a capacidade de circular na corrente sanguínea por mais tempo. Mais estudos em animais são necessários para confirmar a eficácia do material no tratamento de lesões cerebrais traumáticas. Se os resultados continuarem positivos, o objetivo é testar a eficácia do material em humanos por meio de ensaios clínicos. A esperança é que esses tratamentos possam prevenir danos irreversíveis para vítimas de acidentes de carro, quedas ou até lesões esportivas no cérebro.
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