A dor é boa. É a maneira do corpo impedir que um animal se machuque ou repita um erro perigoso. Mas às vezes a sensação debilitante pode atrapalhar. Portanto, a evolução criou maneiras de conter essa resposta em certas circunstâncias.
Pesquisadores da UC Santa Barbara identificaram o caminho nas moscas da fruta que reduz a sensação de dor causada pelo calor. Notavelmente, apenas um único neurônio de cada lado do cérebro do animal controla a resposta. Além disso, a molécula responsável por suprimir essa sensação nas moscas adultas tem papel oposto nas larvas de moscas. Os resultados surpreendentes aparecem em biologia atual.
O cérebro de uma mosca da fruta tem cerca de um milhão de vezes menos neurônios do que o nosso. “No entanto, não previmos que um único par de neurônios teria um papel tão importante na supressão da dor”, disse o autor sênior Craig Montell, professor de Duggan e professor distinto de biologia molecular, celular e do desenvolvimento.
“Nós os chamamos de ‘Epione’, ou neurônios Epi, para a deusa grega da dor calmante”, disse o primeiro autor Jiangqu Liu, um pós-doutorando no laboratório de Montell.
Os autores são rápidos em esclarecer um ponto. “A dor é uma interpretação”, disse Montell. “Um forte tapa nas costas de um companheiro de equipe após uma vitória pode ser ótimo, mas não de um valentão no parquinho. Como não podemos perguntar às moscas-das-frutas sobre sua interpretação de temperaturas altas, um termo mais preciso é ‘nocicepção’, que se refere a como o corpo sente um estímulo potencialmente prejudicial e, em seguida, retransmite a informação para induzir uma resposta de evitação”.
Os seres humanos são bem conhecidos por serem capazes de suprimir a dor em algumas situações. No entanto, os cientistas não sabem muito sobre a supressão da nocicepção em moscas, que são burros de carga para pesquisas sensoriais. Montell e seu laboratório queriam determinar se as moscas têm esse sistema e, em caso afirmativo, localizar os neurônios envolvidos e entender o mecanismo.
Os pesquisadores se concentraram na nocicepção em resposta ao calor. Eles primeiro precisavam de uma maneira de medir como os animais reagiam às altas temperaturas. Eles colocaram as moscas em uma placa quente e mediram o número que saltou em 10 segundos. Quase todas as moscas saltaram entre 38° e 44° Celsius (aproximadamente 100° a 111° Fahrenheit). Agora, a equipe decidiu identificar os neurônios que suprimem sua aversão a altas temperaturas e reduzem a resposta de salto.
Localizando os neurônios
Os autores se perguntaram se os neurônios envolvidos na supressão da dor térmica poderiam expressar um determinado neuropeptídeo. Os neuropeptídeos são um pouco como os neurotransmissores, exceto que os neurotransmissores fazem a mediação entre os neurônios adjacentes, enquanto os neuropeptídeos podem ter um efeito mais sistêmico. Como resultado, eles afetam muitos comportamentos. Diferentes conjuntos de neurônios tendem a expressar diferentes neuropeptídeos. Liu, Montell e seus co-autores usaram os segmentos de DNA que controlam a expressão de 35 diferentes genes de neuropeptídeos para conduzir a expressão de uma proteína que ativa os neurônios.
Dos 35 grupos diferentes de neurônios, um reduziu claramente a tendência das moscas de pular da placa quente. Esses neurônios produzem o neuropeptídeo AstC, que está relacionado a um composto de mamíferos que contribui para a supressão da dor em humanos.
Os pesquisadores então expressaram a codificação do gene para um canal sensível à luz neste grupo de neurônios. Isso permitiu que eles ativassem os neurônios usando luz. Como esperado, estimular esses neurônios reduziu a tendência das moscas de pular da placa quente.
Os autores então usaram a seção de DNA que controla a expressão de AstC para controlar um gene para a proteína verde fluorescente. Agora eles podiam finalmente ver quais neurônios estavam sendo ativados. Foi quando eles descobriram que ativar apenas um único neurônio em cada lado do cérebro (os neurônios Epi) suprimiu a resposta nociceptiva.
Encontrando o gatilho
Uma vez que a equipe encontrou os neurônios responsáveis pela supressão da dor térmica, eles ficaram curiosos para saber se os neurônios Epi eram termossensíveis ou estavam recebendo um sinal de alguns outros neurônios.
Os pesquisadores expressaram um gene que codifica uma proteína que fluoresce quando os íons de cálcio inundam os neurônios Epi. Eles descobriram que os níveis de cálcio aumentavam com o aumento da temperatura, mesmo quando usavam uma substância química para bloquear a comunicação entre os neurônios. Essas descobertas indicaram que os neurônios Epi estavam detectando diretamente a alta temperatura.
Os pesquisadores determinaram que um canal iônico específico na membrana celular dos neurônios Epi era responsável por detectar o calor. Este canal, denominado “Painless”, é membro da família de canais TRP. Os canais TRP têm papéis amplos na sensação, incluindo a sensação de temperatura. Na verdade, Painless também é necessário para nocicepção térmica em larvas de moscas. “So Painless pode ter papéis opostos na resposta ao calor nocivo”, disse Montell. “Em alguns neurônios, o canal é necessário para o animal escapar de temperaturas quentes, enquanto nos neurônios Epi, o Painless é necessário para suprimir a nocicepção. Essa é uma reviravolta interessante e surpreendente.”
“Esta é a primeira vez, que eu saiba, que um canal TRP detecta calor nocivo não para induzir uma resposta nociceptiva, mas para suprimi-la”, acrescentou Montell.
Recapitulando: os autores descobriram que existe um mecanismo para suprimir a nocicepção térmica em moscas e descobriram que ela é mediada por um único par de neurônios, chamados neurônios Epi. Eles também descobriram que os neurônios Epi respondem diretamente ao calor e que essa capacidade depende de um canal TRP conhecido anteriormente chamado Painless, que pode realmente desencadear nocicepção em larvas de moscas. A equipe também descobriu que o calor ativa os neurônios Epi diretamente, fazendo com que eles liberem o neuropeptídeo AstC. Este composto então se liga ao receptor AstC-R1 em outros neurônios relacionados aos receptores opioides de mamíferos.
A equipe planeja investigar mais profundamente os caminhos envolvidos nessa resposta antinociceptiva. Por exemplo, eles esperam identificar os neurônios que funcionam a jusante daqueles que expressam AstC-R1. Seu trabalho levanta a questão de saber se um canal TRP ativado termicamente também pode suprimir a nocicepção em mamíferos. Se assim for, Montell suspeita que seria encontrado em nossas extremidades e não no cérebro, uma vez que os mamíferos mantêm uma temperatura interna constante, ao contrário das moscas-das-frutas.