O cérebro humano engole até 10 vezes mais energia do que o resto do corpo, consumindo 20% de nossa ingestão de combustível, em média, quando estamos descansando.
Mesmo em pacientes comatosos que se diz “morte cerebral”, apenas duas a três vezes menos energia é consumida pelo cérebro.
É um dos grandes mistérios da neurociência humana: por que um órgão amplamente inativo continua a exigir tanta energia?
Um novo estudo atribui a resposta a um pequeno e secreto bebedor de combustível, escondido dentro de nossos neurônios.
Quando uma célula cerebral passa um sinal para outro neurônio, faz isso por meio de uma sinapse, ou um pequeno intervalo entre eles.
Primeiro, o neurônio pré-sináptico envia um monte de vesículas para o final de sua cauda, mais próximo da sinapse. Essas vesículas sugam os neurotransmissores de dentro do neurônio, agindo como uma espécie de ‘envelopes’ que contêm mensagens que precisam ser enviadas pelo correio.
Esses ‘envelopes’ preenchidos são então transportados até a borda do neurônio, onde eles ‘se encaixam’ e se fundem à membrana, liberando seus neurotransmissores na lacuna sináptica.
Uma vez aqui, esses transmissores se conectam a receptores na célula ‘pós-sináptica’, continuando assim a mensagem.
Já sabemos que as etapas desse processo fundamental requerem uma quantidade substancial de energia do cérebro, especialmente no que diz respeito à fusão das vesículas. As terminações nervosas (terminais) mais próximas da sinapse não podem armazenar moléculas de energia suficientes, o que significa que precisam sintetizá-las por conta própria para conduzir mensagens elétricas no cérebro.
Portanto, faz sentido que um cérebro ativo consuma muita energia. Mas o que acontece com esse sistema quando o disparo neural silencia e a vesícula nunca se fixa na membrana? Por que o órgão continua a consumir energia?
Para descobrir isso, os pesquisadores desenvolveram vários experimentos em terminais nervosos, que compararam o estado metabólico da sinapse quando ativa e quando inativa.
Mesmo quando os terminais nervosos não estavam disparando, os autores descobriram que as vesículas sinápticas tinham alta demanda de energia metabólica.
A bomba responsável por empurrar os prótons para fora da vesícula e, assim, sugar os neurotransmissores parece nunca parar. E requer um fluxo constante de energia para funcionar.
Na verdade, essa bomba “oculta” foi responsável por metade do consumo metabólico da sinapse em repouso nos experimentos.
Isso porque essa bomba tende a vazar, dizem os pesquisadores. Assim, as vesículas sinápticas estão constantemente derramando prótons por meio de suas bombas, mesmo que já estejam cheias de neurotransmissores e o neurônio esteja inativo.
“Dado o vasto número de sinapses no cérebro humano e a presença de centenas de SVs em cada [um] desses terminais nervosos, esse custo metabólico oculto de retornar sinapses rapidamente em um estado ‘pronto’ vem ao custo de grande [energia pré-sináptica ] e gasto de combustível, provavelmente contribuindo significativamente para as demandas metabólicas e vulnerabilidade metabólica do cérebro “, concluem os autores.
Mais pesquisas são necessárias para compreender como os diferentes tipos de neurônios podem ser afetados por tais cargas metabólicas elevadas, porque nem todos respondem da mesma maneira.
Alguns neurônios no cérebro, por exemplo, podem ser mais vulneráveis à perda de energia, e descobrir por que poderia nos permitir preservar esses mensageiros, mesmo quando privados de oxigênio ou açúcar.
“Essas descobertas nos ajudam a entender melhor por que o cérebro humano é tão vulnerável à interrupção ou enfraquecimento de seu suprimento de combustível”, disse o bioquímico Timothy Ryan da Weill Cornell Medicine, em Nova York.
“Se tivéssemos uma maneira de reduzir com segurança esse dreno de energia e, assim, desacelerar o metabolismo cerebral, isso poderia ter um grande impacto clínico.”
Publicado em 05/12/2021 17h40
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