Genes que regulam o ritmo circadiano mostram uma expressão significativamente diferente em idades avançadas em comparação com idades mais jovens. Essa função biológica parece estar no cerne de muitos processos de envelhecimento, como sugere um estudo da Universidade de Medicina de Halle, publicado na revista Aging Cell. A pesquisa analisou a atividade gênica em camundongos de diferentes idades com a ajuda de inteligência artificial. Isso pode levar a novas abordagens terapêuticas para combater os processos de envelhecimento.
O envelhecimento é influenciado por fatores ambientais externos, estilo de vida e informações genéticas dos pais (genes), bem como pela forma como esses genes se manifestam: todos os processos no corpo são regulados por genes e seus produtos. A informação genética é primeiro traduzida e replicada antes que, por exemplo, proteínas funcionais possam ser produzidas. Ao examinar as variações na quantidade desses produtos gênicos, as mudanças no corpo podem ser rastreadas.
„Especialmente na pesquisa do envelhecimento, onde inúmeros processos celulares estão envolvidos, a análise das quantidades de produtos gênicos pode ajudar a descobrir fatores cruciais do envelhecimento e os processos de doenças associados“, explica o Prof. Dr. Andreas Simm, chefe do programa de doutorado 2155 da Universidade de Medicina de Halle, que pesquisa os mecanismos-chave do envelhecimento. Em um estudo recente, sua equipe de pesquisa buscou processos biológicos até então desconhecidos ou subestimados que desempenham um papel no envelhecimento.
Base de dados excepcionalmente grande avaliada com inteligência artificial
Muitas vezes, tais estudos examinam apenas camundongos machos e comparam animais muito jovens com os mais velhos possíveis para obter grandes diferenças na regulação gênica. „Essas diferenças podem não ter sempre a ver com o processo de envelhecimento em si, pois nas fases iniciais da vida os processos de crescimento e, em fases posteriores, os processos de doenças como inflamações ocorrem relativamente independentes dos mecanismos reais de envelhecimento. O sexo ou a linhagem dos animais também poderiam distorcer os resultados do estudo“, explica o primeiro autor do estudo, Dr. Patrick Winterhalter.
Para obter resultados o mais significativos e generalizáveis possível, a equipe de pesquisa examinou a atividade gênica de camundongos machos e fêmeas em cinco pontos de tempo distribuídos ao longo da vida dos animais. Além disso, eles incluíram sete órgãos diferentes de duas linhagens de criação. „O número excepcional de réplicas biológicas em nosso estudo permitiu uma enorme profundidade de dados com o objetivo de detectar até mesmo mudanças difíceis de apreender.“ No total, o grupo de pesquisa avaliou quase 12.000 produtos gênicos com a ajuda de inteligência artificial e formou com eles uma rede com mais de 600 genes cuja atividade mudou dependendo da idade.
Novo ponto nodal do envelhecimento descoberto na rede genética
Particularmente notável: produtos gênicos que controlam o ritmo dia-noite (ritmo circadiano) são significativamente alterados com a idade. Eles normalmente regulam as funções celulares em harmonia com eventos dependentes do tempo, como ingestão de alimentos e sono, e ajudam os diferentes tecidos e sistemas orgânicos a desempenhar suas diversas tarefas. „Conseguimos mostrar que a conexão entre o ritmo circadiano e o envelhecimento é muito mais acentuada do que se supunha anteriormente. Como se trata de um mecanismo de feedback que se ajusta diariamente, é possivelmente possível intervir nesse nível do processo de envelhecimento – talvez com coisas simples como rotinas diárias e sono regular e de maior qualidade.“
Os produtos gênicos do ritmo circadiano formaram o ponto nodal central, ao qual muitas outras alterações associadas ao envelhecimento estão ligadas, como as do sistema imunológico, da matriz extracelular (por exemplo, colágeno) ou do metabolismo energético. Parte do ponto nodal central também foram genes que regulam o equilíbrio e o controle de qualidade do metabolismo de proteínas, a chamada homeostase proteica.
„Quando a homeostase proteica se desregula, isso é considerado uma das mais importantes características celulares do envelhecimento. Conseguimos mostrar pela primeira vez que os genes responsáveis por isso estão extremamente ligados aos do ritmo circadiano e que os produtos gênicos de ambos os processos formam um ponto central comum na rede do envelhecimento. Essa conexão parece ser de natureza fundamental e poderia servir como um marcador biológico para o processo de envelhecimento“, resume Winterhalter. „Se aprendermos a restaurar o ritmo dia-noite na velhice, seria uma abordagem terapêutica promissora para aumentar a saúde e possivelmente também a expectativa de vida.“
