Marcapasso em ascídias revela rejuvenescimento duradouro em pesquisa de Stanford

Tudo começou como um projeto científico de pandemia. Em 2020, no auge dos confinamentos da COVID, Jos Domen procurava algo estimulante para fazer com a filha adolescente enquanto a família permanecia em casa.

Domen, cientista sénior em operações com células-tronco na Stanford School of Medicine, decidiu transformar aquele período atípico numa investigação prática que os dois pudessem explorar juntos.

A ideia dele era simples e, ao mesmo tempo, inusitada: observar o que aconteceria ao aplicar um marcapasso aos corações minúsculos de uma colónia de ascídias.

A esposa dele, Kimberly Gandy, cirurgiã cardíaca congénita, sabia exactamente que tipo de dispositivo poderia servir para isso. A partir daí, surgiu uma das descobertas mais inesperadas da pesquisa recente sobre envelhecimento.

Impulsos curtos de estimulação eléctrica provocaram um rejuvenescimento intenso e duradouro nas ascídias, que ficaram maiores, mais saudáveis, mais férteis e com vida significativamente mais longa.

O mais surpreendente é que uma única sessão gerou efeitos que se mantiveram por meses. Quando o procedimento foi repetido ao longo do tempo, resultados semelhantes continuaram por mais de quatro anos.

Ascídias e biologia humana

As ascídias são pequenos animais marinhos gelatinosos e de cores vivas, com um aspecto que lembra, de longe, pétalas de flores.

À primeira vista, elas não parecem candidatas óbvias para representar a biologia humana. Ainda assim, partilham cerca de 70% do nosso material genético - herança de um ancestral comum de aproximadamente 500 milhões de anos.

O que as torna especialmente valiosas para estudos de envelhecimento é a ligação directa com as células-tronco - as “construtoras” principais do corpo.

Células-tronco conseguem tanto se renovar quanto amadurecer e dar origem aos diferentes tipos de células de que o organismo precisa.

Nas ascídias, praticamente todo o tecido do corpo é reconstruído em torno de uma vez por semana, o que deixa a actividade das células-tronco extraordinariamente fácil de acompanhar.

Em termos bem concretos, as ascídias só envelhecem quando as suas células-tronco envelhecem. Acompanhar esse fenómeno por mais de mil ciclos de regeneração deu aos pesquisadores de Stanford uma visão detalhada de como ocorre o envelhecimento das células-tronco.

O que os impulsos eléctricos fizeram

O experimento com marcapasso começou como uma curiosidade: será que acelerar - ou coordenar melhor - os batimentos cardíacos das ascídias teria algum impacto na fisiologia delas?

Numa colónia, cada indivíduo tem o próprio coração, e todos funcionam em conjunto para manter o sangue a circular por um sistema compartilhado.

À medida que o estímulo eléctrico elevava a frequência cardíaca, o sangue passou a fluir com mais facilidade. Em até 48 horas, a colónia já aparentava estar mais saudável no geral.

Nos dias seguintes, as ascídias individuais ficaram maiores e com coloração mais clara. Elas também passaram a crescer mais depressa e tornaram-se mais férteis - dois sinais clássicos de juventude fisiológica.

A equipa ajustou o protocolo até chegar ao ponto considerado ideal: três rondas de impulsos de cinco minutos. Depois disso, analisaram a expressão génica imediatamente após o tratamento e novamente 24 horas mais tarde.

O padrão observado foi marcante e descrito pelos autores como um “reinício e recuperação”. Muitos genes primeiro foram desligados e, em seguida, voltaram a ser activados com intensidade.

Alguns dos genes alterados nas ascídias após a estimulação são os mesmos que mudam em humanos depois de exercício físico intenso - primeiro aparecem sinais de stress e inflamação e, depois, sinais de reparo e fortalecimento.

Como o efeito funciona

“Este tratamento recarrega as células-tronco”, disse Ayelet Voskoboynik, professora assistente de biologia em Stanford.

“Compreender esse mecanismo é a chave para destravar como poderemos, um dia, desacelerar o envelhecimento das células-tronco e accionar vias de rejuvenescimento.”

A hipótese dos pesquisadores para explicar como isso acontece gira em torno das mitocôndrias - estruturas produtoras de energia dentro das células, cuja função é conhecida por declinar à medida que os organismos envelhecem.

Aparentemente, a estimulação eléctrica actua nessas mitocôndrias de um modo que revitaliza a eficiência delas, como se reensinasse as redes de energia da célula a operar da mesma forma que operavam em tecidos mais jovens.

A comparação que o grupo usa é a de um cabo auxiliar de bateria. Assim como uma corrente eléctrica externa pode “dar choque” num coração parado para o trazer de volta a um ritmo regular, um impulso bioeléctrico ajustado com precisão pode, ao que tudo indica, produzir algo semelhante em mitocôndrias esgotadas.

Direcções futuras de pesquisa

Um detalhe que aumenta a confiança dos pesquisadores é que o tipo de estimulação eléctrica usado no estudo não é experimental.

Trata-se do mesmo género de estímulo que é aplicado em humanos há anos para regular ritmos cardíacos.

A partir dos resultados, surgem várias linhas distintas de investigação.

Uma delas envolve conservação marinha. Pequenos dispositivos sem fio, capazes de fornecer aos recifes de coral o mesmo tipo de “reforço” eléctrico, poderiam potencialmente fortalecer o sistema imunitário de organismos marinhos.

Isso ajudaria a torná-los mais resistentes às águas mais quentes e mais ácidas que, actualmente, estão a devastar recifes em todo o mundo.

Implicações para a medicina

“Uma pergunta óbvia é se isso pode ser aplicado em humanos”, disse Domen.

“Isto teria uma forma diferente dos experimentos com ascídias e se concentraria em populações celulares específicas, como células-tronco do sangue que podem ser estimuladas de maneira semelhante.”

As células-tronco do sangue dão origem a todo o sistema sanguíneo e imunitário. O declínio delas com a idade está por trás de uma série de problemas, de anemia a disfunções imunitárias e a aumento do risco de cancro.

Por isso, um método para rejuvenescê-las seria relevante. E as semelhanças entre o que aconteceu nas ascídias e o que ocorre no envelhecimento de células-tronco humanas são próximas o suficiente para que a equipa veja um caminho plausível.

“Isto tem um potencial enorme para melhorar a sobrevivência de células-tronco em pessoas, tratar fertilidade e uma gama de outras aplicações”, disse Gandy.

“Não há motivo para acreditarmos que isso não seria possível em humanos. Existe um caminho claro para chegar à aplicação clínica.”

O grupo segue a trabalhar para compreender os mecanismos exactos envolvidos - passo a passo, o que a estimulação eléctrica está a fazer para gerar efeitos que persistem muito além do próprio tratamento, por meses e por anos.