A atividade cerebral de experiências comuns, como explorar novos locais, surpreendentemente danifica o ADN, insinuando que tais interrupções podem ser uma parte fundamental do pensamento, aprendizagem e memória, dizem os pesquisadores.
Este dano normalmente cura rápido, mas as proteínas anormais observadas na doença de Alzheimer podem aumentar este dano adicional, talvez sobrecarregar a capacidade das células do cérebro para o curar. A investigação sobre a prevenção deste dano pode ajudar a tratar doenças do cérebro, acrescentaram os cientistas.
Cientistas analisaram ratos adultos jovens depois de serem colocados em gaiolas novas, maiores e com brinquedos e odores diferentes, que eles foram autorizados a explorar durante duas horas. Eles mediram os níveis cerebrais de uma proteína conhecida como gama-H2A.X, que se acumula quando quebras ocorrem em moléculas de cadeia dupla de ADN.
"O ADN vem em fitas duplas, e tem a forma de uma escada torcida", disse o pesquisador Lennart Mucke, neurologista e neurocientista do Instituto Gladstone de Doenças Neurológicas e da Universidade da Califórnia. "As interrupções de uma fita, num trilho da escada, ocorrem muito frequentemente, mas a quebra de ambas traz um pouco de dano e, no cérebro, pensa-se acontecer principalmente no contexto de doença".
Inesperadamente, os pesquisadores descobriram que tais interrupções também acontecem nos neurónios de ratos perfeitamente saudáveis, com até seis vezes mais rupturas nos neurónios de ratos exploradores do que nos ratos que permaneceram nas suas gaiolas. "As quebras de fitas duplas de ADN parecem ser uma parte da atividade normal do cérebro saudável", disse Mucke ao LiveScience.
Estes intervalos de ADN ocorrem em várias regiões do cérebro, especialmente no giro dentado, uma área necessária para a memória espacial. "É tanto romance e intrigante, a equipa está a descobrir que a acumulação e reparação de DSBs [pausas de fita dupla] pode ser parte da aprendizagem normal", disse o neurocientista Gage Fred, do Instituto Salk, que não fez parte do estudo.
Ainda não se sabe porque a atividade cerebral provoca quebras de ADN. Neurónios ativos geram danos nos produtos químicos do DNA, como os radicais livres, mas os neurónios em laboratório não têm quebras significativamente menores quando dadas moléculas antioxidantes que neutralizam os radicais livres. Em vez disso, os pesquisadores sugerem que essas quebras poderia realmente ajudar a ligar a atividade genética à atividade mental.
"Estamos muito animados para explorar porque a atividade dos neurónios fazem com que essas quebras no ADN - se essas quebras de alguma forma facilitam a rápida conversão de genes em proteínas envolvidas na memória e aprendizagem e no processamento de todas as informações que você toma quando você faz algo novo", disse Mucke.
Muitas das quebras de ADN foram reparadas em 24 horas através de mecanismos de reparação do ADN nas células. No entanto, os ratos geneticamente modificados para produzir um fragmento de proteína conhecida como beta-amilóide, que se acumula nos cérebros dos pacientes de Alzheimer, teve mais rupturas de ADN do que o normal no cérebro, um problema que piorou durante a exploração.
Ratos que produzem beta-amilóide no cérebro humano têm, frequentemente, atividade anormal do cérebro, incluindo crises epilépticas, o que também pode ocorrer em pacientes com Alzheimer. Os pesquisadores descobriram que o bloqueio desta atividade cerebral anormal com o fármaco levetiracetam, anti-epiléptico amplamente utilizado, reduziu o número de quebras de ADN nos neurónios dos ratos.
Os cientistas também descobriram que quando os ratos não tinham uma proteína conhecida como tau, o excesso de beta-amilóide não causou mais rupturas do ADN. "O Tau está intimamente envolvido no Alzheimer e parece cooperar com a beta-amilóide", disse Mucke.
"Na ausência de tau, a beta-amilóide não parece provocar efeitos prejudiciais. Estamos no processo de desenvolvimento de estratégias para manipular o tau na doença de Alzheimer, e estes resultados encorajam-nos a intensificar e acelerar esses esforços". Os cientistas detalharam as suas descobertas online a 24 de março na revista Nature Neuroscience.
