Neurônios nas narinas detectam substâncias que induzem ao medo

Neurônios nas narinas detectam substâncias que induzem ao medo
Pesquisadores descobrem composto químico que, secretado por predadores, provoca o medo em camundongos. Descoberta, que foi capa da Cell, poderá ajudar a entender como atividade elétrica no cérebro gera comportamentos.
[Imagem: Reprodução]

Substância do medo

Um grupo de pesquisadores do Brasil e dos Estados Unidos descobriu uma substância química que, secretado por diversos predadores, provoca o comportamento de medo em camundongos.

A pesquisa, segundo os autores, contribui para aumentar a compreensão sobre o comportamento animal pode abrir caminho, no futuro, para entender como as informações sensoriais são processadas no cérebro humano.

O artigo que descreve os resultados do estudo - que mereceu a capa da edição da revista Cell - é assinado por Fabio Papes, professor do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Darren Logan e Lisa Stowers, pesquisadores do Instituto de Pesquisa Scripps, dos Estados Unidos.

Cheiro do medo

De acordo com Papes, metade de sua contribuição à pesquisa foi realizada durante seu pós-doutorado no instituto norte-americano, entre 2006 e 2008. De volta ao Brasil há um ano e oito meses, deu continuidade aos estudos na Unicamp.

Segundo ele, o estudo demonstrou que no órgão vomeronasal - órgão presente nas narinas de muitas espécies de animais e capaz de captar os mensageiros químicos conhecidos como feromônios - há neurônios específicos para detectar as moléculas que induzem ao medo.

Pelos próximos três anos, Papes estudará quais são os receptores que detectam essas moléculas, de que maneira essa detecção resulta em atividade elétrica no cérebro e como esse processo é interpretado para gerar um comportamento.

"A compreensão desse sistema poderá nos ajudar no futuro a controlar problemas como fobias, o estresse pós-traumático - que gera custos sociais muito grandes -, síndrome do pânico e esquizofrenia, por exemplo", disse Papes à Agência FAPESP.

Estímulo e comportamento

De acordo com Papes, nos sistemas sensoriais da visão, da audição e do olfato, os estímulos físicos - respectivamente a luz, o som e as moléculas - são transformados pelo sistema nervoso em atividade elétrica.

Esses impulsos elétricos transmitidos por células neurais, são interpretados e transformados em respostas comportamentais ou hormonais.

"O estudo dessa transformação é importante do ponto de vista médico, porque doenças mentais, neurodegenerativas e fobias estão ligadas a esse mecanismo. O sistema olfativo é um excelente modelo para o estudo dessa transformação, porque a ligação entre estímulo e comportamento é direta, independente do aprendizado e da memória. Os animais respondem de maneira inata a algumas moléculas", explicou.

Medo biológico

O medo, de acordo com Papes, por ser um comportamento que tem relação com o sistema olfativo e gera respostas inatas em animais, foi escolhido como foco do estudo.

Dados da literatura mostravam que camundongos de laboratório respondiam de maneira inata ao odor de seus predadores sem qualquer contato visual com eles - mesmo que jamais tivessem sido expostos a esses odores.

"Os animais reagiam com comportamento de medo mesmo sem qualquer experiência prévia com os predadores. Isso indicava que os camundongos tinham genes que os preparavam para detectar os odores e dar uma resposta comportamental. Decidimos então estudar a lógica dessas respostas sob o ponto de vista molecular: quais são os compostos envolvidos, quais são os receptores e como os neurônios envolvidos fazem a transformação do estímulo em comportamento de medo", disse Papes.

Órgão vomeronasal

O órgão vomeronasal, descoberto há cerca de 200 anos e presente em todos os vertebrados terrestres, segundo Papes, é um tubo de fundo cego que está conectado à cavidade nasal por um canículo.

A parede em torno de seu centro vazado é formada por neurônios expostos ao meio - algo incomum nos organismos.

"O órgão está envolvido na geração de diversos comportamentos, sejam eles sexuais, de agressividade e, como agora mostra a nova pesquisa, de medo", disse.

Camundongos mutantes

Com as novas tecnologias disponíveis, que permitem manipular geneticamente os camundongos, foram criadas linhagens de animais mutantes cujo órgão vomeronasal não possui função. Com isso, tornou-se possível determinar com certeza quando o órgão está ou não envolvido com uma resposta comportamental.

"O experimento inicial consistiu em avaliar a resposta de medo de camundongos a odores de diversos predadores, como gatos, cobras, ratos e furões.Ao contrário dos camundongos normais, que têm respostas comportamentais a esses odores, os animais mutantes não tiveram resposta apropriada. Ao contrário, a resposta originalmente defensiva se transformou em resposta atrativa: os mutantes eram atraídos pelo odor dos predadores", afirmou.

Além da exposição aos odores, os camundongos também foram colocados juntos aos predadores anestesiados. O resultado foi surpreendente: os camundongos mutantes foram atraídos pelos predadores, ainda que os outros sistemas sensoriais não estivessem alterados. Com essa abordagem genética e celular, os pesquisadores confirmaram o envolvimento do órgão vomeronasal com as respostas comportamentais.

Resposta comportamental

O próximo passo consistia em descobrir quais são as moléculas e os odores que induzem à resposta comportamental. Não se trata de uma busca trivial: os odores são formados de compostos complexos, em concentração muito baixa. "São moléculas soltas no ar", disse Papes.

O grupo decidiu estudar os odores que induzem à resposta de medo na urina de ratos. O material foi submetido a um fracionamento bioquímico, isto é, a mistura complexa foi dividida em diversas frações de compostos purificados.

"Testamos cada uma das frações em ensaios comportamentais até identificar o composto purificado que induz ao comportamento de medo em resposta à urina de rato. Analisamos esse composto com espectrometria de massas para identificar seus componentes e descobrimos que se tratava de proteínas - algo incomum, pois a maior parte dos odores correspondem a moléculas pequenas e voláteis", disse.

Proteína do medo

A proteína descoberta, segundo Papes, pertence à família das Proteínas Majoritárias da Urina (MUP, na sigla em inglês), que são secretadas na urina, na saliva, no suor, e no sangue. Um experimento complementar foi feito para provar que a proteína era de fato responsável pelo estímulo: a molécula foi produzida sinteticamente, a fim de garantir que não houve qualquer contaminação, e os animais foram novamente expostos a ela. O fenômeno comportamental permaneceu semelhante ao observado com o odor da urina de rato.

Em seguida, os cientistas procuraram determinar quais eram as células sensoriais envolvidas. O tubo do órgão vomeronasal é recoberto por neurônios que não são homogêneos: cada um tem um receptor diferente. A complexidade do sistema olfativo é muito ampla, segundo Papes. Na retina há três tipos de receptores, o que permite enxergar milhões de cores diferentes. Enquanto isso, no sistema olfativo, existem mais de 1.500 receptores - é a maior família de proteínas existente na natureza.

"Isso acontece porque a quantidade de moléculas detectadas pelo sistema olfativo é muito mais ampla que as faixas do espectro de luz. No caso dos humanos, o sistema visual suplantou a capacidade olfativa, mas para todas as espécies de mamíferos o olfato é o principal sistema sensorial", disse o cientista.

Neurônios detectores do medo

Se cada neurônio dentro do tubo do órgão vomeronasal expressa proteínas diferentes, os cientistas queriam saber se existem células específicas para detectar exclusivamente os "feromônios do medo". Para entender a lógica celular do processo, os pesquisadores realizaram mais um experimento, utilizando a técnica conhecida como cálcio intracelular.

Esse experimento consistiu em colocar dentro de uma célula neuronal um corante fluorescente que responde ao cálcio. Quando a célula é ativada, o cálcio penetra em seu interior e se liga ao corante.

Com uma técnica especial de microscopia, o grupo conseguiu observar com precisão quando a célula neuronal com corante era ativada. Como se trata de um pequeno órgão no interior da cabeça, o experimento não podia ser feito in vivo. Assim, o órgão vomeronasal foi removido e os neurônios foram estudados in vitro.

Atividade elétrica no cérebro

"Expusemos esses neurônios com corante fluorescente aos odores. Assim pudemos constatar que de fato as proteínas que identificamos - esse 'feromônio do medo' - eram detectados, no órgão vomeronasal, por uma população de neurônios específica para esse tipo de estímulo", afirmou Papes.

A partir de agora, o cientista se dedicará a estudar quais são os receptores que, nesses neurônios especiais, detectam as MUP e de que maneira essa detecção resulta em atividade elétrica dentro do cérebro.


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