O coração é um cavalo de batalha espantoso de um órgão. A cada minuto que passa, o coração humano se agita sobre um galão de sangue que alimenta o resto do corpo com oxigênio e nutrientes. Na vida de uma pessoa comum, o coração baterá mais de três bilhões de vezes, bombeando sangue suficiente para encher cerca de 1.200 poços de tamanho olímpico.
Depois de anos trabalhando duro, no entanto, os músculos tendem a se desgastar. Como um elástico sobrecarregado, o coração acaba perdendo sua capacidade de resistência, aumentando constantemente o risco de insuficiência cardíaca.
Hoje, cientistas da Universidade da Califórnia, em San Diego, relatam que as moscas da fruta projetadas para manter altos níveis de uma proteína que remodela o coração têm uma vida útil muito mais longa. Suas descobertas são as primeiras a amarrar modificações estruturais no tecido muscular às conseqüências metabólicas que, em última análise, afetam a longevidade.
Enquanto as células cardíacas não têm a capacidade regenerativa de outros órgãos como o fígado, o coração vem preparado com um kit de reparo abrangente. Um coração humano pode carregar por décadas além de sua garantia esperada, implantando um bando de métodos de backup para reformar e remodelar estruturas antigas, mesmo quando as células começam a perder a forma. Quando a integridade estrutural de um coração é comprometida, um conjunto de proteínas rapidamente penetra para consertar as rachaduras na fundação.
Uma das ferramentas mais poderosas à disposição do coração é a vinculina - uma proteína semelhante à super cola das células. À medida que as células nas paredes do coração envelhecem, elas começam a se desfazer umas das outras e morrem, tornando mais difícil para o coração executar cada aperto rítmico. A vinculina ancora as células umas às outras e à matriz circundante, permitindo que o coração se comunique com o ambiente externo. Essa proteína se torna cada vez mais necessária após décadas de estresse no músculo, e a produção aumenta no coração com a idade, permitindo que as células consertem as fendas no tecido envelhecido. Tanto roedores quanto pacientes humanos com cópias quebradas do gene da vinculina apresentam risco particularmente alto de insuficiência cardíaca mais tarde na vida.
Em última análise, porém, a remodelação só vai tão longe: em alguns, o estado de abandono sobrecarrega até mesmo o poder de reforma de vinculin, e o coração pode falhar. E à medida que a expectativa de vida média global aumenta, aumentam também as preocupações com as complicações cardíacas dos idosos. Até 2030, um quarto dos americanos terá mais de 65 anos. Para continuar a evitar o aparecimento de doenças cardíacas em uma geração mais velha, o desenvolvimento da tecnologia deve acelerar para acompanhar a população humana.
Para estudar a intersecção entre a função cardíaca e a longevidade, os bioengenheiros Ayla Sessions e Adam Engler decidiram alavancar as ferramentas que a evolução já forneceu ao levar a capacidade de cura do coração aos seus limites.
Três anos atrás, o grupo do autor sênior Adam Engler demonstrou a importância da vinculina em manter os corações de animais bombeando na velhice. Depois de mostrar que os corações envelhecidos de camundongos e primatas não humanos fabricam mais vinculina, eles se perguntam sobre as conseqüências de aumentar a vinculina ou removê-la completamente.
Para contornar as dispendiosas e demoradas armadilhas da manipulação genética de roedores ou macacos, os pesquisadores modelaram seus experimentos em moscas-das-frutas. Com uma vida útil de pouco mais de um mês, esses insetos podem passar de juvenis a geriátricos em questão de semanas. E enquanto tendemos a ver os insetos como pragas estrangeiras, os humanos e as moscas realmente têm muito em comum. Órgãos de mosca da fruta compartilham uma quantidade surpreendente de semelhança estrutural com mamíferos como ratos e primatas, e mais de 80% dos genes que contêm as instruções para construir um coração de mosca são espelhados nas pessoas.
“Os corações das moscas-das-frutas são estruturalmente semelhantes às células humanas”, explica Engler. “Mas a fisiologia deles é tão simples. Isso os torna ideais para estudar. ”
E, assim como nos humanos, os corações das moscas velhas tendem a falhar.
Em seu trabalho original, Engler e sua equipe criaram uma variedade de moscas para chutar a produção de vinculina em overdrive no tecido cardíaco. Como esperado, corações reforçados com mais vinculina permaneceram fortes mesmo quando as moscas envelheceram, imitando a eficiência do bombeamento de tecido saudável.
Para a surpresa de Engler, o surgimento de vinculina extra no coração também criou “superfly” com longevidade notavelmente aprimorada, às vezes mais do que duplicando o tempo de vida da mosca. Mas enquanto isso apoiava a ideia de que a vinculina era crítica para um ajuste do tecido cardíaco, os pesquisadores não entenderam como ou por que isso estava ajudando as moscas a viver mais tempo.
Em um esforço para resolver o mistério, a autora principal, Ayla Sessions, monitorou a saúde e a longevidade da mesma linhagem de moscas de diferentes ângulos. Mais uma vez, as superlheiras sobreviveram a seus pares regulares - mas as Sessões também descobriram que elas também exibiam habilidades atléticas superiores, usando seus novos poderes para atravessar pisos e escalar paredes consideráveis.
Além disso, como os atletas humanos, as moscas-varejeiras eram mais eficientes no uso de oxigênio e açúcar para alimentar seus movimentos. Quando Sessions alimentou as moscas com uma forma rotulada de glicose, ela viu que os açúcares da dieta das moscas estavam sendo canalizados para caminhos hiper-eficientes que produziam combustível extra para as células. Na verdade, essas moscas-varejeiras pareciam misteriosamente com moscas de vida longa de trabalhos anteriores de outros grupos - exceto que as moscas haviam sofrido modificações no estilo de vida (como restrição calórica), e não genéticas. De alguma forma, embora a cola estrutural extra de vinculina fosse relegada a apenas uma parte específica do corpo, essa mudança estava tendo consequências robustas e de longo alcance na saúde geral.
"De milhões de células [na mosca], apenas 102 células [no coração] acabam criando esse efeito sistêmico", diz Engler. "E isso foi bastante surpreendente para nós."
Esta é a primeira vez que os pesquisadores ligaram as mudanças na mecânica das células ao metabolismo, e podem fornecer informações sobre como ter um coração forte mantém um metabolismo saudável. Sessions e Engler teorizam que o aumento da força do coração superfino é o que faz toda a diferença. Com mais vinculina para juntá-las, as células de um coração ainda mais antigo precisam de menos combustível para contrair eficientemente - o que significa que o coração como um todo é melhor em utilizar energia. Isso não apenas libera açúcares para outros tecidos, mas também equipa o coração para melhor distribuir esse combustível para o resto do corpo. E voila: super vigor.
“É bom se concentrar em viver mais, mas se a qualidade de vida é ruim, não há benefício nisso”, diz Sessions. "Não só estamos aumentando a expectativa de vida, mas estamos aumentando o metabolismo e a utilização de energia mais tarde na vida."
Como os perfis das moscas produtoras de vinculina se assemelham aos de, digamos, moscas com restrição calórica, Engler acha que esse trabalho corrobora fortemente os achados de outros estudos de longevidade. "Você está aprimorando os mesmos caminhos, apenas através de diferentes mecanismos - mas eles alcançam os mesmos fins", explica ele.
"Ignorar o papel do sistema circulatório no metabolismo é um pouco unilateral", acrescenta Sessions. "Metabolismo e função cardíaca andam de mãos dadas."
Em trabalhos futuros, a equipe de Engler planeja continuar a descobrir as ligações entre a estrutura do tecido e o metabolismo, atenta ao fato de que essa informação pode algum dia contribuir para a síntese de drogas promotoras da longevidade - algumas das quais podem até atacar proteínas como a vinculina.
Kristine DeLeon-Pennell, professora de ciências cardiovasculares da Universidade de Medicina da Carolina do Sul, que não era afiliada ao estudo, elogia o trabalho de abertura de novas portas em futuros contextos clínicos. "Com as síndromes metabólicas em ascensão nos pacientes cardíacos, é realmente interessante que vinculina pode ser um link para o que estamos realmente vendo na clínica", diz ela, acrescentando que isso poderia equipar os médicos para monitorar melhor os pacientes idosos com baixos níveis de vinculina.
Mas Engler adverte que muito trabalho ainda precisa ser feito: estamos longe de capitalizar a vinculina nos corações humanos. "Nós não estamos tentando sugerir que há uma pílula que você pode tomar, ou que você precisa começar a modificar sua dieta para manter seu metabolismo por mais tempo", explica ele. "E certamente não é a fonte da juventude."
DeLeon-Pennell também enfatiza que o trabalho deve ser confirmado em organismos mais complexos, como os mamíferos, antes que a pesquisa possa progredir.
Por enquanto, ainda há boas notícias: as moscas podem ser criadas para viver mais tempo.
As más notícias? As moscas podem ser criadas para viver mais tempo.
