Nenhuma parte do nosso corpo é tão perecível quanto o cérebro. Poucos minutos depois de perder o fornecimento de sangue e oxigénio, a nossa delicada maquinaria neurológica começa a sofrer danos irreversíveis. O cérebro é o nosso órgão mais ávido por energia e, nas horas após a morte, as suas enzimas normalmente o devoram por dentro. À medida que as membranas celulares se rompem, o cérebro se liquefaz. Em poucos dias, os micróbios podem consumir os restos no fedorento processo de putrefação. Em poucos anos, o crânio se torna apenas uma cavidade vazia.
Em alguns casos, porém, os cérebros sobrevivem a todos os outros tecidos moles e permanecem intactos durante centenas ou milhares de anos. Os arqueólogos ficaram perplexos ao descobrir cérebros naturalmente preservados em antigos cemitérios, tumbas, valas comuns e até mesmo naufrágios. Cientistas da Universidade de Oxford publicaram um estudo no início deste ano que revelou que esses cérebros são mais comuns do que se pensava anteriormente. Ao pesquisar séculos de literatura científica, os pesquisadores contaram mais de 4.400 casos de cérebros preservados que tinham até 12.000 anos de idade.
“O cérebro decai muito rapidamente e é realmente estranho que o encontremos preservado”, diz Alexandra Morton-Hayward, cientista molecular em Oxford e principal autora do novo estudo. “Minha pergunta geral é: por que diabos isso é possível? Por que isso está acontecendo no cérebro e em nenhum outro órgão?”
Sobre apoiar o jornalismo científico
Se você está gostando deste artigo, considere apoiar nosso jornalismo premiado, assinando. Ao adquirir uma assinatura, você está ajudando a garantir o futuro de histórias impactantes sobre as descobertas e ideias que moldam nosso mundo hoje.
Esta preservação incomum envolve o “enrolamento incorreto” de proteínas – os blocos de construção celular – e apresenta semelhanças intrigantes com as patologias que causam algumas condições neurodegenerativas.
Como todo estudante de biologia aprende, as proteínas são formadas por cadeias de aminoácidos amarradas como contas em um colar. Cada proteína tem uma sequência única de aminoácidos – existem 20 tipos comuns no corpo humano – que determina como ela se dobra em sua estrutura tridimensional adequada. Mas perturbações no ambiente celular podem fazer com que o dobramento dê errado.
O mau dobramento e aglomeração de proteínas cerebrais é a causa subjacente de dezenas de doenças neurodegenerativas, incluindo a doença de Alzheimer, a doença de Parkinson, a esclerose lateral amiotrófica (ELA) e a doença do gado, a encefalopatia espongiforme bovina (BSE), também chamada de doença da vaca louca. Agora os cientistas estão a descobrir que algumas proteínas mal dobradas também podem formar aglomerados após a morte – e persistir durante centenas ou milhares de anos.
Somente nos últimos anos os cientistas começaram a investigar seriamente estes casos bizarros. Um grande avanço ocorreu em 2008, quando arqueólogos descobriram o Crânio de 2.500 anos de um homem que foi enforcado, decapitado e jogado num canal de irrigação em Heslington, Inglaterra. Todos os outros tecidos moles já haviam desaparecido há muito tempo, mas os investigadores ficaram surpresos ao descobrir que o crânio ainda continha um cérebro encolhido.
Uma equipe de neurocientistas da College School London analisou o cérebro antigo com uma técnica de análise química conhecida como cromatografia líquida – espectrometria de massa e identificou quase 800 proteínas preservadas – o maior número já descoberto em um espécime arqueológico. Eles concluíram que o cérebro antigo period preservado pela agregação de proteínas.
Quando o dobramento de proteínas dá errado
Nos organismos vivos, o enovelamento de proteínas depende muito do contexto e distúrbios no ambiente celular podem desviá-lo.
Um exemplo clássico é a clara de ovo. Normalmente, é um líquido transparente, mas quando as condições mudam – como quando um ovo é frito ou cozido – as suas proteínas desfazem-se, ficam emaranhadas e formam grumos. “Isso é um agregado”, diz Ulrich Hartl, pesquisador líder de doenças de dobramento de proteínas no Instituto Max Planck de Bioquímica em Martinsried, Alemanha. “A mesma coisa acontece em seu cérebro em nível microscópico.” Muitas doenças partilham um mecanismo subjacente semelhante: a proteína abandona o seu estado nativo saudável, desenrola-se e fica emaranhada numa massa confusa com outras proteínas mal dobradas.
Nas doenças, a versão mal dobrada torna-se o estado termodinamicamente mais estável da proteína, muitas vezes tornando as agregações irreversíveis. Hartl diz que não ficaria surpreso se um mecanismo semelhante estivesse por trás da preservação do cérebro antigo. “É fascinante que o cérebro possa ser preservado por tanto tempo após a morte”, diz ele. “A questão que me interessa é: isso reflete, de alguma forma, o que está acontecendo durante a neurodegeneração?”
Cérebros Duradouros
A descoberta do cérebro de Heslington estimulou novas pesquisas sobre preservação do cérebro. O epicentro deste esforço é a Universidade de Oxford, e o seu principal investigador é Morton-Hayward, um antigo agente funerário que se tornou cientista molecular. Agora um Ph.D. candidata, ela reuniu a maior coleção mundial de cérebros antigos – mais de 600 espécimes de até 8.000 anos de idade de locais como Reino Unido, Bélgica, Suécia, EUA e Peru – e está analisando como eles foram preservados. (As amostras foram coletadas de acordo com as diretrizes de ética em pesquisa de Oxford.)
Para entender por que esses cérebros não se deterioraram, Morton-Hayward examinou tecidos cerebrais antigos com microscópios poderosos. Ela colocou cérebros de camundongos em potes de água ou sedimentos para medir como eles se decompõem ao longo do tempo. Ela empregou espectrometria de massa para identificar as proteínas e aminoácidos que persistem nos cérebros antigos. Ela identificou mais de 400 proteínas preservadas. (A mais abundante delas é a proteína básica da mielina, que ajuda a formar a bainha isolante em nossa fiação neural.) Ela cortou tecidos cerebrais antigos e levou as amostras para o síncrotron Diamond Mild Supply (o acelerador nacional de partículas do Reino Unido) para esmurrá-los. com elétrons viajando quase à velocidade da luz para compreender os metais, minerais e moléculas envolvidas no processo de preservação.
Os corpos podem evitar a decomposição através de embalsamamento, congelamento, bronzeamento ou desidratação, mas Morton-Hayward concentra-se nos casos em que os cérebros são os apenas tecidos moles restantes. Normalmente, os cérebros preservados vêm de ambientes funerários alagados e com baixo teor de oxigênio, como cemitérios baixos ou, no caso do cérebro de Heslington, uma vala de irrigação. O cérebro humano é composto por cerca de 80% de água, e o restante é dividido aproximadamente entre proteínas e lipídios (compostos gordurosos, cerosos ou oleosos que são insolúveis em água). Os investigadores de Oxford suspeitam que esta química única torna o tecido neural especialmente passível de preservação.
Foto de cérebro preservado na Universidade de Oxford.
Morton-Hayward acredita que os cérebros são preservados por um processo chamado reticulação molecular: restos de proteínas cerebrais e lipídios degradados formam um polímero esponjoso que resiste à decomposição. Este processo pode ser catalisado por metais, especialmente ferro. As fortes ligações covalentes (nas quais os electrões são partilhados) e os elevados pesos moleculares destas moléculas reticuladas podem tornar os cérebros encolhidos extremamente duráveis e quimicamente resistentes – e, portanto, capazes de desafiar a decomposição durante séculos.
Nos cérebros antigos, Morton-Hayward não encontra as fibrilas filiformes conhecidas como amilóides que caracterizam outras condições de dobramento de proteínas, como Alzheimer ou Parkinson. “Quando comecei esta viagem, perguntei-me se encontraríamos amiloide”, diz ela. “Mas não parece que estamos.” Em vez disso, diz ela, os aminoácidos de outras proteínas decompostas “ligam-se através dos mesmos tipos de mecanismos – e isso parece ser o que estamos a ver nestes cérebros antigos: agregações, mas de tipos diferentes”.
No entanto, diz ela, alguns aspectos da preservação do cérebro “são estreitamente paralelos à neurodegeneração”. Tanto nos tecidos cerebrais antigos como nas suas experiências de decaimento cerebral em ratos, ela encontrou evidências de danos oxidativos, que criam os ingredientes precursores da reticulação. Esses danos, causados pela desregulação do ferro, têm sido implicados no envelhecimento do cérebro e numa série de doenças neurodegenerativas.
“Talvez esses processos estejam acontecendo na vida à medida que envelhecemos naturalmente”, sugere Morton-Hayward, “e então, após a morte, eles simplesmente continuam”.
A nova investigação derrubou uma antiga suposição de que os cérebros se preservam recorrendo à adipocera, ou “cera de sepultura”, que se forma quando as gorduras corporais se transformam numa substância semelhante a sabão cor de sebo (muitas vezes quando os cadáveres são submersos). Embora rico em lipídios, o cérebro contém apenas pequenas quantidades de gorduras triglicerídeos que normalmente se transformam em cera grave. “A adipocere se forma no tecido adiposo – isto é, nádegas, braços, bochechas”, diz Sonia O’Connor, arqueóloga e pesquisadora pioneira de cérebros antigos na Universidade de Bradford, na Inglaterra. “Não há tecido adiposo no cérebro. É a química errada.”
Mas a nova investigação mostra que os cérebros têm a química certa para a interligação autopsy e a agregação de proteínas – tornando o nosso órgão mais perecível, paradoxalmente, também o nosso tecido mole mais comumente preservado.
Desordem Eterna
O que torna essas agregações de proteínas tão duradouras? Parte da resposta pode surgir de uma capacidade essencial do cérebro humano – a sua plasticidade.
Até ao início deste século, as proteínas eram frequentemente descritas como encaixando-se entre si de uma forma previsível de “fechadura e chave”, mas ao longo das últimas duas décadas, tornou-se claro que algumas proteínas são muito mais versáteis. Proteínas com regiões intrinsecamente desordenadas, incluindo proteínas intrinsecamente desordenadas (IDPs), compreendem cerca de um terço de todas as proteínas humanas e podem assumir muitas configurações e parceiros de ligação – um atributo chave que lhes permite adaptar as suas estruturas e funções. A proteína básica da mielina é um excelente exemplo de proteína desordenada. Esta “cola molecular” na bainha isolante gordurosa que envolve os neurônios deve ser adaptável para formar circuitos neurais únicos em cada indivíduo e mudar ao longo da vida.
Ao contrário das proteínas normais, os IDPs não possuem uma estrutura tridimensional estável e podem assumir uma ampla variedade de formas. Eles são notórios por sua capacidade de se relacionar com muitos parceiros. Infelizmente, esta versatilidade torna as proteínas desordenadas vulneráveis ao mau enrolamento e desempenham papéis proeminentes em patologias como Alzheimer, Parkinson, doença de Huntington, ELA, doenças priónicas em humanos e BSE em bovinos.
Vladimir Uversky, biofísico da Universidade do Sul da Florida e importante investigador de proteínas desordenadas, leu sobre o cérebro de Heslington e imediatamente suspeitou que os deslocados internos desempenhavam um papel. Ao analisar o conjunto de dados de proteínas extraídas do cérebro antigo, ele confirmou que as proteínas preservadas mais abundantes eram marcadas por altos níveis de desordem.
Ele levanta a hipótese de que os deslocados internos atuam como “argamassa molecular”, colando moléculas em agregados rígidos que agem como “conservantes de longa duração”. Uversky chama a este fenómeno “estabilidade da instabilidade”, e ajuda a explicar porque é que as agregações de proteínas se tornam tão persistentes em condições neurodegenerativas – e mesmo entre os mortos. Tal como os investigadores de Oxford, ele acredita que a reticulação molecular reforça a durabilidade destes restos mortais.
Outra característica insidiosa de uma agregação de proteínas é que ela se torna uma semente para o crescimento de patologias. “Vai sugar tudo”, diz Uversky. “A coisa funcionará como um buraco negro.”
Na vida, temos defesas contra o mau enrolamento das proteínas, mas elas enfraquecem à medida que envelhecemos e cessam totalmente após a morte. Nos cérebros autopsy, a ligação cruzada e a agregação podem ficar descontroladas, limitadas apenas pelas leis da química e da física.
Na verdade, as moléculas teimosas nos cérebros antigos são distintas das patologias proteicas observadas nos pacientes vivos. Mesmo assim, os pesquisadores estão intrigados com as semelhanças assustadoras. Muitos cérebros preservados provêm do que Morton-Hayward chama de “locais de sofrimento” – como valas comuns, cemitério de um asilo vitoriano, asilos para doentes mentais e locais de morte violenta. Ela suspeita que o estresse oxidativo durante a vida pode desencadear processos moleculares que continuam na sepultura.
“Nesse caso”, diz ela, “poderíamos estudar o envelhecimento numa trajetória muito maior do que apenas a expectativa de vida humana”.
