Cientistas descobrem como o metabolismo energético é regulado em nível celular

Embora o jejum esteja presente em várias recomendações de saúde, sobretudo nas dietas de restrição calórica, não é o caso de pular o café da manhã, o que pode comprometer o sistema imunológico.
[Imagem: Sara Alaa/Pixabay]

Mecanismo metabólico

Cientistas brasileiros descobriram como dois processos fundamentais na regulação do metabolismo energético se correlacionam: A captação e liberação de íons de cálcio pela mitocôndria (organela que gera energia para as células) e a autofagia (processo pelo qual a célula degrada e reaproveita partes de seu próprio citoplasma) induzida por restrição calórica.

Isto pode ter implicações para o desenvolvimento de novas abordagens para o tratamento de problemas de saúde como a síndrome metabólica e a obesidade.

"Esse trabalho é importante porque fizemos o link entre esses processos. Tanto a mitocôndria quanto a autofagia estão envolvidas no metabolismo e, portanto, faz sentido que exista uma coordenação entre elas. Normalmente, quando a gente estuda biologia celular, as coisas são vistas separadamente, mas precisamos lembrar que, nas células, um processo depende do outro, regula o outro. E, apesar de ser um trabalho de ciência básica, que parece meio abstrato, esse conhecimento com certeza pode ser usado em contextos patológicos para o desenvolvimento de alvos terapêuticos," explicou o professor Vitor de Miranda Ramos, da USP.

Os pesquisadores demonstraram que o transportador responsável pelo efluxo de íons de cálcio das mitocôndrias, a proteína NCLX, é um importante nó regulador que integra mitocôndrias, controle de autofagia por íons de cálcio e respostas celulares à disponibilidade de nutrientes. Com isso, eles estabeleceram a ligação entre a autofagia e o cálcio mitocondrial.

Além de gerar energia para as células, as mitocôndrias participam diretamente de várias vias de regulação celular sensíveis ao cálcio, já que são capazes de captar, absorver e liberar íons desse elemento essencial - a captação mitocondrial move íons de cálcio para o espaço entre a membrana interna e a externa, em troca de íons de sódio.

O cálcio afeta quase todos os aspectos da vida celular. Íons de cálcio são segundos mensageiros conhecidos na sinalização metabólica e desempenham um papel importante na regulação da autofagia.

As imagens mostram a marcação de organelas responsáveis pelo processo de degradação autofágica em células, os autofagosomos (em amarelo) e sua forma madura, os autolisosomos (em vermelho). A célula com menos NCLX (direita) possui menos marcação do que uma célula normal (esquerda), demonstrando falha na formação dessas organelas.
[Imagem: Vitor de Miranda Ramos]

Reciclagem celular

A autofagia é um processo de degradação e reciclagem de componentes celulares, cuidando da manutenção da homeostase celular [estado de equilíbrio interno da célula]. Por sua habilidade em remover elementos indesejados e promover a disponibilidade de nutrientes, a autofagia é necessária para o controle de qualidade, a renovação dos tecidos e a regulação metabólica.

A autofagia também é ativada em resposta à diminuição da disponibilidade de nutrientes, sendo considerada um dos mecanismos responsáveis pelos benefícios da restrição calórica - por exemplo, comer menos calorias faz você viver mais.

Segundo os pesquisadores, mais estudos são necessários para elucidar os complexos mecanismos de controle da autofagia pelo cálcio citoplasmático. "Obviamente, a sinalização do cálcio é muito complexa, talvez promíscua na célula, pois muitas proteínas podem se ligar ao cálcio e ser reguladas por ele, então é difícil chegar a um mecanismo específico," comentou Vitor.

Embora se saiba que a restrição calórica seja benéfica também para o cérebro, o cérebro usa muita energia e precisa de muitas mitocôndrias. Assim, o acúmulo de danos nas células pode levar à morte celular e ao desenvolvimento de patologias. "Apesar de não termos olhado especificamente para contextos patológicos, esse link entre a sinalização de cálcio e a autofagia é interessante porque pode ser uma ideia de progressão em alguma doença. Ao perder a atividade desse transportador, mais danos são gerados, e o processo para limpar esses danos - a autofagia - está prejudicado. Isso abre perspectivas para trabalhos futuros," destacou a professora Alicia Kowaltowski, coordenadora do trabalho.