Estudo mostra por que as primeiras horas do dia podem ser especialmente perigosas para a saúde

Resultados são dos cientistas do laboratório do professor Gad Asher no Departamento de Ciências Biomoleculares do Instituto Weizmann de Ciências, em Israel

Cientistas descobriram uma possível explicação do motivo do porque asma, ataques cardíacos e muitas outras condições de saúde tendem a atacar nas primeiras horas da manhã. Segundo eles, existe um componente-chave do relógio circadiano — o relógio molecular interno de 24 horas que funciona em cada célula — que regula a resposta do corpo à deficiência de oxigênio.

Os resultados são dos cientistas do laboratório do professor Gad Asher no Departamento de Ciências Biomoleculares do Instituto Weizmann de Ciências, em Israel. Segundo eles, como criaturas que respiram, nossa capacidade de sentir e responder à escassez de oxigênio é tão vital para nós quanto o ar que respiramos.

O estudo tem a ver com o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2019, que foi concedido a três pesquisadores que descobriram o fator induzível por hipóxia 1-alfa (HIF-1α), a proteína-chave que determina como cada célula responde à falta de oxigênio. Enquanto houver bastante oxigênio, a proteína permanece instável e se decompõe rapidamente; mas quando há escassez de oxigênio, ela se estabiliza, acumula e entra no núcleo das células, onde ativa vários genes vitais para responder à deficiência de oxigênio.

No novo estudo, conduzido no laboratório de Asher, a equipe descobriu que a proteína não é a única peça fundamental. Eles notaram uma outra proteína, chamada de BMAL1, um componente-chave dos nossos relógios circadianos, que também desempenha um papel importante na resposta do corpo à deficiência de oxigênio e é necessária para estabilizar e ativar a proteína HIF-1α.

Essas novas descobertas podem explicar por que a resposta do corpo à deficiência de oxigênio e seu enfrentamento com várias condições médicas mudam ao longo do dia e da noite.

Proteína diurna, proteína noturna
Pesquisadores do laboratório de Asher, que há anos estudam a conexão entre o metabolismo e os relógios circadianos, já haviam descoberto que o tecido hepático responde de forma diferente à escassez de oxigênio em diferentes momentos do dia.

Para aprofundar sua compreensão da relação entre oxigênio, tecido hepático e relógios circadianos, os cientistas criaram três grupos de camundongos geneticamente modificados que não conseguiam produzir uma ou ambas as proteínas mencionadas acima em seu tecido hepático: o primeiro grupo não produziu HIF-1α, a proteína que regula a resposta à deficiência de oxigênio; o segundo grupo não produziu BMAL1, o principal componente do relógio circadiano; e o terceiro não produziu nenhuma delas.

Eles então examinaram cada grupo individualmente e descobriram que, na ausência de BMAL1, a proteína HIF-1α falhou em acumular como acontece em uma resposta normal à escassez de oxigênio. Além disso, eles descobriram que essas duas proteínas — separadamente e juntas — são amplamente responsáveis por ativar a resposta genética necessária para lidar com a escassez de oxigênio.

"O mecanismo que descobrimos, que combina ambas as proteínas, é provavelmente o principal mecanismo pelo qual os mamíferos lidam com a deficiência de oxigênio. Essas e outras descobertas nos ajudaram a entender que o relógio circadiano não apenas responde à deficiência de oxigênio, como já era conhecido, mas que ele realmente ativa o mecanismo do corpo para lidar com a deficiência de oxigênio”, afirma Asher.

Os cientistas ficaram especialmente surpresos ao descobrir que, diferentemente dos camundongos no grupo de controle e daqueles cujo tecido hepático falhou em produzir uma das proteínas, os camundongos que não tinham ambas as proteínas tiveram taxas de sobrevivência muito baixas sob condições de deficiência de oxigênio de uma maneira dependente do tempo: suas taxas de mortalidade foram altas durante as horas de escuridão, mas não sob condições idênticas durante as horas de luz do dia.

Essas descobertas indicam que a combinação de HIF-1α e BMAL1 desempenha um papel significativo e dependente do tempo no tratamento da deficiência de oxigênio.

Os pesquisadores também esclareceram a causa da morte nos camundongos que foram geneticamente modificados para não produzir nenhuma das duas proteínas no fígado. Os animais tinham baixos níveis de oxigênio no sangue, mesmo antes de serem expostos a condições de escassez de oxigênio. Essas descobertas levaram à suspeita de que a causa da morte estava conectada a danos na capacidade dos pulmões de absorver oxigênio e não à resposta do fígado à deficiência de oxigênio.

Muitas pessoas com doença hepática, de todos os níveis de gravidade, também desenvolvem uma condição patológica chamada síndrome hepatopulmonar, na qual os vasos sanguíneos nos pulmões se dilatam, levando à aceleração do fluxo sanguíneo nos pulmões, o que reduz a capacidade de absorver oxigênio.

Os pesquisadores descobriram o mesmo fenômeno em camundongos sem HIF-1α e BMAL1 em seus fígados. Esses camundongos agora estão sendo usados como o primeiro modelo de pesquisa genética desse tipo para síndrome hepatopulmonar, em estudos que podem lançar luz sobre os mecanismos envolvidos nessa condição.

"Identificamos o aumento da produção de óxido nítrico nos pulmões, o que faz com que os vasos sanguíneos se dilatem. Como resultado, o sangue flui pelos pulmões muito mais rapidamente e não fornece oxigênio de forma eficiente. Ainda não sabemos por quais mecanismos o dano hepático afeta a função pulmonar, mas as descobertas iniciais do nosso modelo genético de camundongo apontam para um grupo interessante de proteínas que podem fazer parte da comunicação entre o fígado e os pulmões”, explica Asher.

Os pesquisadores acreditam que se essas proteínas também forem produzidas em pacientes humanos e estiverem de fato conectadas, podem servir como alvo para uma terapia futura.