Notícia

Como o cérebro usa o estado nutricional para regular o crescimento

Fonte

UKRI – Agência de Pesquisa e Inovação do Reino Unido

Data

sexta-feira, 5 novembro 2021 11:05

Áreas

Nutrição Clínica. Nutrição Coletividades. Nutrição Materno Infantil. Saúde Pública

Descobertas publicadas na revista científica Nature, podem explicar como os humanos têm crescido mais alto e alcançado a maturidade sexual. Ao longo do século 20, a altura média aumentou cerca de 10 cm no Reino Unido e até 20 cm em outros países.

Os cientistas há muito sugerem que esse fenômeno pode estar relacionado a um acesso mais confiável a alimentos para mulheres grávidas e crianças. Até agora, não se sabia exatamente como o corpo sente seu estado de nutrição e transforma essa informação em crescimento e maturação sexual.

Já se sabia que chegam ao cérebro sinais para indicar o estado nutricional do corpo, tais como: os hormônios leptina, produzidos nas células adiposas (gordura) insulina, produzida em resposta a aumentos nos níveis de açúcar no sangue. Em uma parte do cérebro chamada hipotálamo, esses hormônios atuam em um pequeno grupo de neurônios que produzem sinais chamados melanocortinas.

Melanocortinas

As melanocortinas atuam em uma variedade de receptores, dois dos quais estão presentes no cérebro. Um deles, o receptor de melanocortina 4 (MC4R), foi mostrado anteriormente para regular o apetite e a falta de resultados de MC4R na obesidade. No entanto, o sistema MC4R não controla o efeito da nutrição no crescimento e no período da puberdade.

Agora, um estudo descobriu um papel para o outro receptor de melanocortina do cérebro, que é conhecido como receptor de melanocortina 3 (MC3R). É liderado por pesquisadores da Unidade de Doenças Metabólicas do Conselho de Pesquisa Médica (MRC) e da Unidade de Epidemiologia do MRC.

Ambos fazem parte do Wellcome-MRC Institute of Metabolic Science da University of Cambridge. O estudo tem colaboradores de: Queen Mary University de Londres,  Universidade de Bristol, Universidade de Michigan, Universidade Vanderbilt.

Eles descobriram que, em resposta aos sinais nutricionais, o sistema MC3R controla a liberação dos principais hormônios que regulam o crescimento e a maturação sexual.

Mutações

Para mostrar a ligação em humanos, os cientistas procuraram entre meio milhão de voluntários no Biobank do Reino Unido por pessoas com mutações genéticas naturais que interrompem a função do MC3R. Eles identificaram alguns milhares de pessoas que carregavam várias mutações no gene para MC3R e descobriram que essas pessoas eram em média mais baixas e entraram na puberdade mais tarde do que aquelas sem mutação.

Por exemplo, eles identificaram 812 mulheres que tinham a mesma mutação em uma de suas duas cópias do gene MC3R. Essa mutação reduziu apenas parcialmente a capacidade do receptor de funcionar. Apesar desse efeito sutil, as mulheres que o carregavam eram em média 4,7 meses mais velhas na puberdade do que aquelas sem a mutação.

Pessoas com mutações que reduziam a função do MC3R também eram mais baixas e tinham menor quantidade de tecido magro, como músculo, mas isso não tinha influência na quantidade de gordura que carregavam.

Para confirmar essas descobertas em crianças, eles estudaram quase 6.000 participantes do Estudo Longitudinal de Pais e Filhos da Avon (ALSPAC) e identificaram seis crianças com mutações no MC3R. As seis crianças eram mais baixas e apresentavam menor massa magra e peso ao longo da infância, mostrando que esse efeito começa muito cedo.

Todas as pessoas identificadas nesses estudos tinham uma mutação em apenas uma das duas cópias do gene. Encontrar mutações em ambas as cópias do gene é extremamente raro, mas os pesquisadores foram capazes de identificar um indivíduo no estudo Genes and Health com uma mutação muito prejudicial em ambas as cópias do gene. Essa pessoa era muito baixa e entrou na puberdade depois dos 20 anos.

Entre as espécies

Este mesmo fenômeno que liga os estoques nutricionais adequados à maturidade reprodutiva é visto em todo o reino animal, então os pesquisadores conduziram estudos em camundongos para confirmar que a via MC3R opera em todas as espécies.

O trabalho no laboratório do Dr. Roger Cone na Universidade de Michigan, nos Estados Unidos,  mostrou que, enquanto os camundongos normais desligaram seu ciclo reprodutivo quando passaram por um período de privação de comida, os ratos modificados para não ter o MC3R não o fizeram. Isso confirmou que o MC3R é uma parte necessária de como o estado nutricional controla a produção de hormônios sexuais.

O trabalho do Dr. Roger Cone já havia demonstrado um papel para o MC3R no controle do crescimento e da massa magra em camundongos.

O Professor Sir Stephen O’Rahilly, autor sênior do estudo e Diretor da Unidade de Doenças Metabólicas MRC da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, disse:

“Esta descoberta mostra como o cérebro pode sentir os nutrientes e interpretar isso para tomar decisões subconscientes que influenciam nosso crescimento e desenvolvimento sexual.”

“Identificar o caminho no cérebro pelo qual a nutrição se transforma em crescimento e puberdade explica um fenômeno global de aumento da altura e diminuição da idade na puberdade que intrigou os cientistas por um século.”

“Nossos resultados têm implicações práticas imediatas para o teste de crianças com atrasos graves no crescimento e desenvolvimento puberal para mutações no MC3R.”

“Esta pesquisa pode ter implicações mais amplas para além do desenvolvimento infantil e da saúde reprodutiva. Muitas doenças crônicas estão associadas à perda de massa magra, inclusive muscular, com consequente fragilidade. Isso responde mal a suplementos nutricionais simples, como bebidas ricas em proteínas.”

“A descoberta de que a atividade da via MC3R influencia a quantidade de massa magra transportada por uma pessoa sugere que pesquisas futuras devem investigar se as drogas que ativam seletivamente o MC3R podem ajudar a redirecionar calorias para o músculo e outros tecidos magros com a perspectiva de melhorar o funcionamento físico de tais pacientes.”

Processos biológicos fundamentais

O professor Dr. John Perry, autor sênior do estudo da Unidade de Epidemiologia MRC da Universidade de Cambridge, disse:

“Este é um momento tão emocionante para a genética humana. Ao analisar as sequências genéticas de um grande número de participantes de pesquisas, podemos agora compreender os processos biológicos fundamentais que permaneceram indefinidos até agora.”

“Ao combinar esses estudos com experimentos em modelos celulares e animais, continuaremos a descobrir novos insights e compreender os mecanismos por trás do crescimento humano e das doenças metabólicas.”

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Agência de Pesquisa e Inovação do Reino Unido (em inglês).

Fonte: UKRI – Agência de Pesquisa e Inovação do Reino Unido. Imagem: Freepik.

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