Genes por trás do fenômeno de Dehnel no musaranho-comum-eurasiático

Muitos animais, como os ursos, passam os meses que antecedem o inverno aumentando a massa corporal: acumulam gordura e, ao mesmo tempo, reduzem o metabolismo para atravessar o período de escassez.

Para o musaranho-comum-eurasiático (Sorex araneus), porém, esse caminho não faz sentido. Com uma expectativa de vida que mal passa de um ano, esse pequeno mamífero não pode se dar ao luxo de “hibernar” por meses sob a neve. Em vez disso, ele desenvolveu uma estratégia bem diferente para enfrentar os dias frios e escuros: encolhe órgãos que consomem muita energia para poupar as poucas reservas disponíveis.

O que é o fenômeno de Dehnel no musaranho-comum-eurasiático

Batizada de “fenômeno de Dehnel”, em homenagem ao zoólogo polonês August Dehnel, essa manobra de sobrevivência pode fazer o animal - que pesa apenas 5 a 12 gramas (cerca de 0,2 a 0,4 onça) - perder até 18 por cento do próprio peso conforme a temperatura cai. A redução é impressionante: inclui mais de um quarto da massa do cérebro. Na primavera seguinte, ele volta a regenerar os tecidos perdidos.

Agora, cientistas dos EUA, da Alemanha e da Dinamarca conseguiram apontar vários genes ligados a esse processo. O achado também revelou conexões curiosas com alterações genéticas em humanos associadas a diferentes condições de saúde, entre elas a doença de Alzheimer.

Esses resultados chegam apenas um ano depois de o mesmo grupo ter descrito diversas mudanças metabólicas no fígado, no córtex cerebral e no hipocampo do musaranho que acompanham o encolhimento sazonal - alterações que, segundo eles, poderiam ajudar a orientar abordagens para tratar doenças neurológicas em pessoas.

Como o estudo analisou genes no hipotálamo

No trabalho de acompanhamento, a equipe tentou entender melhor como o fenômeno de Dehnel evoluiu. Para isso, comparou a expressão gênica nos hipotálamos do musaranho com a de 15 outras espécies de mamíferos, abrangendo diferentes ordens.

O hipotálamo é um centro importante de controle do metabolismo, o que torna mudanças na sua atividade ao longo das estações um alvo óbvio para investigação. Com base em conjuntos de dados já existentes, os pesquisadores localizaram centenas de genes que estavam com expressão aumentada em musaranhos e que também tinham versões correspondentes expressas no cérebro de vários outros mamíferos - incluindo outros musaranhos, roedores e primatas.

“Gerámos um conjunto de dados único, com o qual conseguimos comparar o hipotálamo do musaranho entre estações e espécies”, afirma um dos líderes do estudo, o biólogo evolutivo William Thomas, da Stony Brook University, nos EUA.

“Encontrámos um conjunto de genes que muda ao longo das estações e que participa da regulação da homeostase energética, bem como genes que regulam a morte celular, o que propomos poder estar associado a reduções no tamanho do cérebro.”

Genes em destaque e ligações com a saúde humana

Entre os genes do musaranho cuja expressão variou conforme as estações, havia vários ligados ao sinalização de cálcio na barreira entre o sistema circulatório e o cérebro. Isso sugere adaptações que “abrem” canais de comunicação para o hipotálamo e potencializam a capacidade dessa região de reagir rapidamente a mudanças do ambiente.

Uma sequência que chamou atenção ao comparar a regulação gênica entre outono e primavera foi a BCL2L1, considerada importante no controlo da destruição de células individuais.

A equipe testou o efeito de transcritos de RNA intactos e embaralhados desse gene numa cultura de células cerebrais de furão. O resultado reforçou a suspeita e ajudou a compor um quadro complexo de sinalização e morte celular que “poda” o cérebro em resposta às mudanças sazonais.

Ao confrontar as sequências reguladas com genes semelhantes em diferentes espécies de mamíferos, os investigadores identificaram cinco genes que agora consideram relevantes para a evolução do fenômeno de Dehnel no musaranho. Entre eles estavam: um gene envolvido na reciclagem de proteínas de membrana; outro que media funções das membranas de sinapses em células nervosas; e um associado, em humanos, à obesidade e à doença de Alzheimer.

Para um animal que vive num ritmo de “vida rápida e morte precoce”, sacrificar neurónios para preservar uma bateria energética que se esgota depressa tende a compensar. Na nossa espécie, mudanças semelhantes teriam um custo fatal.

À medida que a pesquisa médica avança, fica cada vez mais claro que há uma sobreposição importante entre falhas no metabolismo e doenças neurodegenerativas. Isso indica que investigar mais a fundo a capacidade do musaranho de reduzir deliberadamente o próprio cérebro pode trazer pistas valiosas para o diagnóstico e o tratamento do declínio cognitivo.

Esta pesquisa foi publicada na eLife.