Notícia

A vida econômica das células

Fonte

Universidade de Tóquio

Data

sexta-feira, 14 julho 2023 10:35

Áreas

Nutrição Clínica. Nutrição Coletividades. Saúde Pública

Uma equipe da Universidade de Tóquio, no Japão, combinou a teoria econômica com a biologia para entender como os sistemas naturais respondem às mudanças. Os pesquisadores notaram uma semelhança entre o comportamento de compra dos consumidores e o comportamento dos sistemas metabólicos, que convertem alimentos em energia em nossos corpos. A pesquisa foi publicada na revista científica Physical Review Letters

A equipe se concentrou em prever como diferentes sistemas metabólicos poderiam responder às mudanças ambientais usando uma ferramenta econômica chamada equação de Slutsky. Seus cálculos indicaram que sistemas metabólicos muito diferentes realmente compartilham propriedades universais anteriormente desconhecidas e podem ser compreendidos usando ferramentas de outros campos acadêmicos.

Os processos metabólicos são usados no desenvolvimento de medicamentos, bioengenharia, produção de alimentos e outras indústrias, portanto, ser capaz de prever como esses sistemas responderão às mudanças pode oferecer muitos benefícios.

De onde você tira sua energia? Talvez uma longa noite de sono, ou um bom café da manhã e algum exercício? Todas essas atividades podem ajudar, pois apoiam um metabolismo saudável, os processos químicos pelos quais nossos corpos convertem alimentos e bebidas em energia. Compreender como as reações metabólicas individuais se comportam e prever como elas podem mudar em diferentes circunstâncias é um grande desafio.

Há milhares de reações diferentes que nos permitem mover, pensar, crescer – em suma, viver. Nos últimos anos, tornou-se possível prever algumas reações por meio de simulações numéricas, mas isso requer grandes quantidades de dados. No entanto, pesquisadores da Universidade de Tóquio derivaram propriedades universais anteriormente desconhecidas de sistemas metabólicos aplicando a teoria microeconômica a seus dados.

“Até esta pesquisa, pensávamos que os sistemas metabólicos variavam tanto entre as espécies e os tipos de células que não havia propriedades comuns entre eles”, explicou o professor  Dr. Tetsuhiro Hatakeyama, da Graduate School of Arts and Sciences. “No entanto, ficamos muito empolgados em demonstrar que todos os sistemas metabólicos têm propriedades universais e que essas propriedades podem ser expressas por leis muito simples”.

De acordo com os pesquisadores, essa teoria não exige a coleta de dados de fundo tão detalhados quanto outros métodos. Também pode ser aplicado de forma eficaz se você está tentando entender o comportamento de todos os processos metabólicos em uma célula ou se concentrando em apenas uma parte – digamos, por exemplo, quanto oxigênio está usando.

O Dr. Tetsuhiro Hatakeyama, biofísico, estava olhando alguns diagramas do sistema metabólico quando notou uma notável semelhança com os diagramas usados na economia. Essa percepção o inspirou a tentar uma abordagem interdisciplinar e aplicar a teoria econômica, que ele havia estudado brevemente, à sua pesquisa em biologia.

Juntamente com o co-autor Jumpei Yamagishi, um estudante de pós-graduação no mesmo laboratório, o biofísico decidiu explorar como os consumidores e as células otimizam seus “gastos” para maximizar o ganho: enquanto nós, como consumidores, gastamos dinheiro, as células ‘gastam’ nutrientes. Eles raciocinaram que, se houvesse semelhanças dessa maneira, talvez as mesmas teorias usadas para identificar padrões no comportamento do consumidor em situações financeiras em mudança também pudessem identificar padrões no comportamento metabólico celular em ambientes em mudança.

Mais especificamente, os pesquisadores se concentraram na equação de Slutsky, usada para entender as mudanças na demanda do consumidor. Em particular, é usado para entender os chamados bens de Giffen, que contraintuitivamente aumentam a demanda quando o preço aumenta e diminuem a demanda quando o preço diminui.

Segundo o Dr. Tetsuhiro Hatakeyama, isso é semelhante ao comportamento metabólico celular em resposta a um distúrbio. Por exemplo, a demanda respiratória (os bens de Giffen, neste caso) nas células cancerígenas sobe, contra-intuitivamente, com o aumento da dosagem do medicamento (o “preço”), embora isso não seja benéfico para a taxa de crescimento do câncer. O resultado foi que a equipe descobriu uma lei universal sobre como os sistemas metabólicos respondem às mudanças.

Um dos principais benefícios dessa lei é que ela pode ser usada para entender sistemas metabólicos sobre os quais poucos detalhes são conhecidos. “Distúrbios nos sistemas metabólicos levam a uma variedade de doenças, e nossa pesquisa pode ser usada para propor novas estratégias de tratamento para doenças para as quais os tratamentos não são totalmente compreendidos”, disse o Dr. Tetsuhiro Hatakeyama.

“Além disso, muitos alimentos e remédios são feitos usando os sistemas metabólicos dos organismos. Aplicando a equação simples encontrada neste estudo, podemos saber como aumentar a produção de produtos feitos com esses sistemas.”  O Dr. Tetsuhiro Hatakeyama espera que, por meio de mais pesquisas interdisciplinares, mais leis universais possam ser descobertas, o que levará a uma variedade de aplicações úteis.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Tóquio (em inglês).

Fonte: Universidade de Tóquio. Imagem: Freepik.

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