Como nosso cérebro usa o estado nutricional para regular o crescimento e a idade na puberdade





Um novo estudo revela como um receptor no cérebro chamado MC3R detecta estados nutricionais no corpo e regula tanto a taxa de crescimento quanto o tempo de puberdade.

Fonte: Uk Research and Innovation

Os cientistas descobriram como um receptor no cérebro, chamado MC3R, detecta o estado nutricional do corpo e regula o tempo de puberdade e taxa de crescimento em crianças e aumenta a massa muscular magra.

Essas descobertas, publicadas hoje na revista Nature, podem explicar como os seres humanos têm crescido mais alto e alcançado a maturidade sexual no início do século passado. Ao longo do século XX, a altura média aumentou cerca de 10 cm no Reino Unido, e até 20 cm em outros países.


Embora os cientistas tenham sugerido há muito tempo que esse fenômeno poderia estar relacionado ao acesso mais confiável aos alimentos para gestantes e crianças, até agora, precisamente como o corpo sente seu estado de nutrição e transforma essa informação em crescimento e maturação sexual não tinha sido compreendida.

Já se sabia que os sinais chegam ao cérebro para indicar o estado nutricional do corpo, como os hormônios leptina, produzidos em células adiposas (gordura), e insulina, produzidos em resposta ao aumento dos níveis de açúcar no sangue. Em uma parte do cérebro chamada hipotálamo, esses hormônios agem em um pequeno grupo de neurônios que produzem sinais chamados melanocortinas.

Os melanocortinas agem em uma variedade de receptores, dois dos quais estão presentes no cérebro. Um deles, o receptor de melanocortina 4 (MC4R) já foi mostrado anteriormente para regular o apetite e a falta de mc4R resulta em obesidade; no entanto, o sistema MC4R não controla o efeito da nutrição no crescimento e no tempo da puberdade.

Agora, um estudo, liderado por pesquisadores da Unidade de Doenças Metabólicas da MRC e da Unidade de Epidemiologia mrc (ambos parte do Wellcome-MRC Institute of Metabolic Science) na Universidade de Cambridge, com colaboradores da Queen Mary University of London, University of Bristol, University of Michigan e Vanderbilt University, descobriu um papel para o outro receptor de melanocortina do cérebro, que é conhecido como receptor de melanocortina 3 (MC3R).

Eles descobriram que, em resposta aos sinais nutricionais, o sistema MC3R controla a liberação de hormônios-chave que regulam o crescimento e o amadurecimento sexual.

Para mostrar a ligação em humanos, os cientistas procuraram entre meio milhão de voluntários no Uk Biobank por pessoas com mutações genéticas de ocorrência natural que interrompem a função do MC3R. Eles identificaram alguns milhares de pessoas que carregavam várias mutações no gene para MC3R e descobriram que essas pessoas eram, em média, mais curtas e entraram na puberdade mais tarde do que aquelas sem mutação.

Por exemplo, identificaram 812 mulheres que tiveram a mesma mutação em uma de suas duas cópias do gene MC3R. Esta mutação apenas reduziu parcialmente a capacidade do receptor de funcionar. Apesar desse efeito sutil, as mulheres que carregavam isso eram, em média, 4,7 meses mais velhas na puberdade do que aquelas sem a mutação.

Pessoas com mutações que reduziram a função de MC3R também eram mais curtas e tinham menores quantidades de tecido magro, como músculo, mas não tinha influência sobre a quantidade de gordura que carregavam.

Para confirmar esses achados em crianças, eles estudaram quase 6.000 participantes do Estudo Longitudinal de Pais e Filhos da Avon (ALSPAC) e identificaram seis crianças com mutações no MC3R. As seis crianças eram mais curtas e tinham menor massa magra e peso durante toda a infância, mostrando que esse efeito começa muito cedo na vida.

Todas as pessoas identificadas nesses estudos tiveram uma mutação em apenas uma das duas cópias do gene. Encontrar mutações em ambas as cópias do gene é muito raro, mas em outra coorte os pesquisadores foram capazes de identificar um indivíduo no estudo Genes and Health com uma mutação muito prejudicial em ambas as cópias do gene. Essa pessoa era muito baixa e entrou na puberdade depois dos 20 anos.

Esse mesmo fenômeno que liga os estoques adequados do corpo nutricional à maturidade reprodutiva é visto em todo o reino animal, de modo que os pesquisadores realizaram estudos em camundongos para confirmar que a via MC3R opera entre espécies.

O trabalho no laboratório do Dr. Roger Cone da Universidade de Michigan, que anteriormente havia demonstrado um papel para o MC3R no controle do crescimento e da massa magra em camundongos, mostrou que, enquanto ratos normais desligavam seu ciclo reprodutivo quando se submeteram a um período de privação alimentar, os ratos projetados para não ter o MC3R não.


Isso confirmou que o MC3R é uma parte necessária de como o estado nutricional controla a produção de hormônios sexuais.

O professor Sir Stephen O'Rahilly, autor sênior do estudo e diretor da Unidade de Doenças Metabólicas da MRC na Universidade de Cambridge, disse: "Esta descoberta mostra como o cérebro pode sentir nutrientes e interpretar isso para tomar decisões subconscientes que influenciam nosso crescimento e desenvolvimento sexual. Identificar o caminho no cérebro pelo qual a nutrição se transforma em crescimento e puberdade explica um fenômeno global de aumento da altura e diminuição da idade na puberdade que intriga os cientistas há um século.

"Nossos achados têm implicações práticas imediatas para o teste de crianças com sérios atrasos no crescimento e desenvolvimento pubertal para mutações no MC3R.

"Esta pesquisa pode ter implicações mais amplas além do desenvolvimento infantil e da saúde reprodutiva. Muitas doenças crônicas estão associadas à perda de massa magra, incluindo músculo, com fragilidade resultante. Isso responde mal a suplementos nutricionais simples, como bebidas ricas em proteínas. A constatação de que a atividade da via MC3R influencia a quantidade de massa magra transportada por uma pessoa sugere que pesquisas futuras devem investigar se drogas que ativam seletivamente o MC3R podem ajudar a redirecionar calorias para músculos e outros tecidos magros com a perspectiva de melhorar o funcional físico desses pacientes."

O professor John Perry, autor sênior do estudo da Unidade de Epidemiologia mrc da Universidade de Cambridge, disse: "Este é um momento tão emocionante para a genética humana. Analisando as sequências genéticas de um grande número de participantes da pesquisa, podemos agora entender processos biológicos fundamentais que permaneceram evasivos até agora. Combinando esses estudos com experimentos em modelos celulares e animais, continuaremos a descobrir novas percepções e entender os mecanismos por trás do crescimento humano e da doença metabólica."

A pesquisa foi financiada pelo Uk Medical Research Council, Wellcome e pelo National Institute for Health Research.

O Dr. Rob Buckle, Diretor científico do Conselho de Pesquisa Médica, que foi financiador da pesquisa, disse: "Essas descobertas têm o potencial de dar um passo significativo na gestão futura dos transtornos de crescimento e puberdade, e melhorias na saúde daqueles que sofrem de fragilidade causada por condições crônicas. Este estudo mostra o valor do investimento de longo prazo tanto em grandes coortes populacionais do Reino Unido quanto em pesquisas multidisciplinares para descobrir as causas subjacentes à saúde humana e à doença."

“MC3R links nutritional state to childhood growth and the timing of puberty” by B. Y. H. Lam, A. Williamson, S. Finer, F. R. Day, J. A. Tadross, A. Gonçalves Soares, K. Wade, P. Sweeney, M. N. Bedenbaugh, D. T. Porter, A. Melvin, K. L. J. Ellacott, R. N. Lippert, S. Buller, J. Rosmaninho-Salgado, G. K. C. Dowsett, K. E. Ridley, Z. Xu, I. Cimino, D. Rimmington, K. Rainbow, K. Duckett, S. Holmqvist, A. Khan, X. Dai, E. G. Bochukova, Genes & Health Research Team, R. C. Trembath, H. C. Martin, A. P. Coll, D. H. Rowitch, N. J. Wareham, D. A. van Heel, N. Timpson, R. B. Simerly, K. K. Ong, R. D. Cone, C. Langenberg, J. R. B. Perry, G. S. Yeo & S. O’Rahilly. Nature


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