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For a long time, astrocytes were treated as one undifferentiated crowd. These star-shaped cells are the most abundant support cells in the brain and spinal cord, and scientists had wondered whether they came in specialized types that do different jobs, as neurons do. A study in Nature by researchers at Baylor College of Medicine now answers yes: distinct astrocyte subtypes carry out distinct tasks in the living brain.
Durante muito tempo, os astrócitos foram tratados como uma massa indiferenciada. Estas células em forma de estrela são as mais abundantes do cérebro e da medula espinal, e os cientistas perguntavam-se se existiriam em tipos especializados, com funções diferentes, como acontece com os neurónios. Um estudo publicado na Nature por investigadores do Baylor College of Medicine responde agora que sim: subtipos distintos de astrócitos desempenham tarefas distintas no cérebro vivo.
The team focused on CD51, a protein that sits on the surface of some astrocytes but not others. Earlier work had shown that CD51 divides astrocytes into groups with different molecular features. But no animal models or lab tools existed to compare the two groups in a working brain. The researchers first built a new mouse line that lets them label and control CD51-positive and CD51-negative astrocytes separately, then compared them in the cerebral cortex, the outer layer that handles thinking, sensing and voluntary movement, and in the hippocampus, key to forming memories. They studied developing, adult and injured brains.
A equipa concentrou-se na CD51, uma proteína que se encontra à superfície de alguns astrócitos, mas não de outros. Trabalhos anteriores tinham mostrado que a CD51 divide os astrócitos em grupos com características moleculares diferentes. Mas não existiam modelos animais nem ferramentas de laboratório para comparar os dois grupos num cérebro em funcionamento. Os investigadores criaram primeiro uma nova linhagem de ratinhos que lhes permite marcar e controlar separadamente os astrócitos CD51-positivos e CD51-negativos e, depois, compará-los no córtex cerebral, a camada exterior que trata do pensamento, da perceção e do movimento voluntário, e no hipocampo, essencial à formação de memórias. Estudaram cérebros em desenvolvimento, adultos e lesionados.
In the developing and injured cortex, CD51-positive astrocytes help form synapses, the junctions where neurons pass messages to each other, and they do this using a protein called glypican 6. CD51-negative astrocytes do not. In the hippocampus, CD51-positive astrocytes help memory circuits work and adapt, while CD51-negative astrocytes do not, and the CD51 protein itself drives the rewiring of these circuits.
No córtex em desenvolvimento e lesionado, os astrócitos CD51-positivos ajudam a formar sinapses, as junções onde os neurónios trocam mensagens entre si, e fazem-no recorrendo a uma proteína chamada glipicano 6. Os astrócitos CD51-negativos não o fazem. No hipocampo, os astrócitos CD51-positivos ajudam os circuitos da memória a funcionar e a adaptar-se, ao passo que os CD51-negativos não, e a própria proteína CD51 impulsiona a reconfiguração destes circuitos.
The findings also matter after brain injury. In mice that had a stroke, CD51-positive astrocytes helped the brain recover function by remodeling connections between neurons, while CD51-negative astrocytes did not. Researchers studying astrocytes in health and disease will now need to specify which subtype they are studying, the team says. For patients, nothing changes yet: the study is in mice, and the team gives no timeline for applying it to people.
As conclusões são também importantes após lesões cerebrais. Em ratinhos que tiveram um AVC, os astrócitos CD51-positivos ajudaram o cérebro a recuperar funções, remodelando as ligações entre neurónios, ao passo que os CD51-negativos não. Os investigadores que estudam os astrócitos, em saúde e na doença, terão agora de especificar qual o subtipo que estudam, afirma a equipa. Para os doentes, por enquanto, nada muda: o estudo foi feito em ratinhos, e a equipa não avança qualquer prazo para o aplicar às pessoas.