Neutrófilos podem desempenhar um papel inesperado no desenvolvimento da esquizofrenia

Pesquisadores da Stanford Medicine descobriram que os glóbulos brancos mais comuns do organismo – células¹ do sistema imunológico² chamadas neutrófilos³ – podem produzir uma proteína cuja síntese por essas células¹ era desconhecida. Essa constatação inesperada se soma a uma lista crescente de indícios que associam a esquizofrenia⁴, um transtorno cerebral, a processos que ocorrem em outras partes do corpo.

As descobertas estão resumidas em um artigo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Essa nova conexão envolvendo os neutrófilos³ – como fonte da proteína C4A – articula uma série de outras observações que, isoladamente, parecem intrigantes: por exemplo, estudos de genética populacional em larga escala identificaram a C4A (já conhecida por ser produzida principalmente no fígado⁵) como um fator de risco⁶ significativo para a esquizofrenia⁴; pessoas com esquizofrenia⁴ tendem a apresentar níveis elevados de neutrófilos³ no sangue⁷; e o medicamento mais eficaz para a esquizofrenia⁴ inibe a atividade dos neutrófilos³.

“Estabelecer conexões entre relações aparentemente tão díspares poderia nos proporcionar uma compreensão melhor da esquizofrenia⁴ e, futuramente, levar a tratamentos e diagnósticos mais eficazes para a doença,” afirmou Agnes Kalinowski, MD, PhD, professora assistente clínica de psiquiatria e ciências comportamentais da Stanford Medicine.

Kalinowski, que atua tanto como pesquisadora quanto como psiquiatra clínica especializada em esquizofrenia⁴, é a autora principal do estudo publicado na PNAS. O autor sênior⁸ é Alexander Urban, PhD, professor associado de psiquiatria e ciências comportamentais e de genética.

A esquizofrenia⁴ afeta uma em cada 100 pessoas em todo o mundo, praticamente sem variações geográficas ou étnicas. Seus sintomas⁹ mais evidentes são alucinações¹⁰, delírios e fixações. Uma característica fundamental da doença é o comprometimento cognitivo¹¹: incapacidade de pensar com clareza, redução da memória de trabalho¹² e desorganização do pensamento e do comportamento.

Os tratamentos atuais para a esquizofrenia⁴ são paliativos¹³, afirmou Kalinowski. Eles não interrompem a progressão da doença nem restauram a motivação ou a clareza cognitiva¹⁴. “O melhor medicamento que temos hoje é a clozapina”, disse ela. “Ele reduz manifestações como alucinações¹⁰, fixações e delírios. Isso pode transformar a vida do paciente. No entanto, apresenta efeitos colaterais¹⁵ que variam desde ganho de peso até risco de ataque cardíaco.”

Curiosamente, outro dos principais efeitos colaterais¹⁵ da clozapina – ou será que é realmente um efeito “colateral”? – é a redução do número de neutrófilos³ circulantes, observou ela.

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Os neutrófilos³ representam cerca de metade dos glóbulos brancos circulantes em uma pessoa saudável. Esses guerreiros “kamikaze” de vida curta têm uma existência árdua. São as primeiras células¹ do sistema imunológico² a chegar ao local de infecções¹⁶ bacterianas. Lá, eles devoram patógenos microbianos, liberam substâncias bactericidas tóxicas e expelem redes viscosas capazes de aprisionar micróbios, formadas por longas moléculas filamentosas, incluindo o seu próprio DNA. Os neutrófilos³ frequentemente morrem em serviço – sua expectativa de vida¹⁷ varia de menos de um dia a uma semana – para então se tornarem o principal componente celular do pus¹⁸.

A C4A é uma das cerca de 50 proteínas¹⁹ que atuam em estreita e complexa colaboração na nossa corrente sanguínea, compondo o chamado sistema complemento. Esse antigo núcleo evolutivo do nosso sistema imunológico² moderno – cuja origem remonta às esponjas de cerca de 500 milhões de anos atrás – é capaz de reconhecer rapidamente diversos eventos inflamatórios, como invasões microbianas.

Em resposta, inicia-se uma sequência de eventos em cadeia. Uma a uma, as proteínas¹⁹ componentes são ativadas e ligam-se à proteína seguinte da sequência, ativando-a. A ativação da C4A é disparada quando um pequeno fragmento²⁰ dela, chamado C4-ana, é clivado.

O sistema complemento ativado – resultado dessa reação em cadeia – desempenha funções como perfurar as membranas externas de células¹ bacterianas; curiosamente, ele é frequentemente encontrado em amostras de sangue⁷ de pessoas com esquizofrenia⁴.

A C4A não aparece apenas no sangue⁷. No cérebro²¹, ela atua de uma maneira bem diferente. Ela tem sido associada a um processo chamado poda sináptica, no qual o cérebro²¹ se livra periodicamente do excesso de pontos de contato entre células nervosas²², conhecidos como sinapses.

Um cérebro²¹ humano adulto saudável possui entre 100 trilhões e 500 trilhões de sinapses. Durante o desenvolvimento cerebral inicial, esse número dispara, resultando em muitas conexões desnecessárias, redundantes e até mesmo confusas. Assim como um editor que corta o excesso de palavras de uma história potencialmente excelente, a poda sináptica geralmente melhora a coerência cognitiva¹⁴. Esse processo ocorre em ondas durante o desenvolvimento fetal, a primeira infância e a adolescência.

Mas isso pode ir longe demais. Demonstrou-se que a camada mais externa do cérebro²¹ de uma pessoa com esquizofrenia⁴ – o córtex cerebral, crucial para funções mentais de alto nível – contém cerca de 30% menos sinapses do que um cérebro²¹ saudável e é mais fina do que o normal.

Pesquisadores descobriram uma relação entre a espessura do cérebro²¹ e a contagem de neutrófilos³ em circulação²³, disse Kalinowski.

Os fatores de risco para a esquizofrenia⁴ incluem altos níveis de estresse emocional ou febre²⁴ grave na primeira infância (antes dos 5 anos de idade) e o uso diário de maconha, especialmente durante a adolescência.

No entanto, esses fatores ambientais são menos significativos do que os fatores genéticos.

“A herdabilidade da esquizofrenia⁴ é muito forte – cerca de 80%”, afirmou Kalinowski. O principal fator de risco hereditário comum envolve a C4A.

Genes são instruções para a produção de proteínas¹⁹. Nossos genomas geralmente carregam duas cópias de cada gene: uma herdada da mãe e outra do pai. Mas, ao longo da evolução, alguns de nossos genes sofreram mutações chamadas duplicações, resultando em um número maior de cópias desses genes no genoma de algumas pessoas.

Esse é o caso da C4A: algumas pessoas têm duas cópias do gene para ela, enquanto outras podem ter várias. O número de cópias do gene da C4A no genoma de uma pessoa é o fator de risco⁶ genético comum mais forte associado à esquizofrenia⁴. Ninguém conseguiu explicar o motivo. No entanto, observou-se que a concentração de C4A no plasma²⁵ de pacientes com esquizofrenia⁴ acompanha o número de cópias do gene da C4A presentes no genoma desses pacientes.

A intensidade dos sintomas⁹ em pacientes com esquizofrenia⁴ correlaciona-se com os níveis cerebrais de C4A, inferidos a partir das medições realizadas no líquido cefalorraquidiano²⁶.

Saiba mais sobre "Esquizofrenia⁴" e "A hereditariedade²⁷ nas principais doenças mentais".

Em 2021, Kalinowski e Urban foram coautores de um artigo na revista Translational Psychiatry que demonstrava uma forte conexão entre o número de cópias do gene da C4A no genoma de pessoas com esquizofrenia⁴ e a quantidade, no plasma²⁵ delas, de C4-ana – aquele pequeno fragmento²⁰ do C4A que é removido para desencadear a ativação da C4A.

O C4-ana pode ser considerado uma espécie de “impressão digital” da presença de C4A ativada.

No novo estudo publicado na PNAS, Kalinowski, Urban e seus colegas analisaram um vasto banco de dados de expressão gênica. As análises de expressão gênica medem, gene a gene, a intensidade da participação deles em uma etapa inicial da produção de proteínas¹⁹ nas células¹ individuais.

Nossos genomas contêm cerca de 20.000 genes. No entanto, apenas um conjunto pequeno e específico de genes de qualquer célula²⁸ atua ativamente no direcionamento da produção de proteínas¹⁹, dependendo do tipo de célula²⁸ (nervosa, da pele²⁹, cardíaca, etc.) e de seu estado (saudável ou doente, agitada ou em repouso, jovem e ativa ou velha e debilitada). Os pesquisadores também analisaram amostras de sangue⁷ de 10 voluntários anônimos.

Eles observaram que os neutrófilos³ podem produzir – e de fato produzem – a proteína C4A.

Além disso, a intensidade da produção de C4A pelos neutrófilos³ em indivíduos com esquizofrenia⁴ apresentou correlação com suas medidas clínicas. Será que a C4A proveniente dos neutrófilos³ de pacientes com esquizofrenia⁴ estaria chegando ao cérebro²¹ e acelerando a poda sináptica nesses indivíduos?

“Descobrimos que os neutrófilos³ podem atuar como pequenas fábricas de C4A”, disse Kalinowski. “E os neutrófilos³ de pacientes com esquizofrenia⁴ iniciam uma produção de C4A muito maior do que os neutrófilos³ de indivíduos saudáveis do grupo de controle.”

Paradoxalmente, eles retêm menos dessa proteína: não houve diferença na quantidade da proteína em si no plasma²⁵, e a quantidade presente nos neutrófilos³ de pacientes com esquizofrenia⁴ era menor do que nos neutrófilos³ do grupo de controle. No entanto, os níveis de C4-ana estavam mais elevados no plasma²⁵ dos pacientes com esquizofrenia⁴.

Tudo isso sugere a Kalinowski que a proteína é produzida em abundância nos neutrófilos³, mas acaba sendo consumida de alguma forma.

“Os neutrófilos³ de pacientes com esquizofrenia⁴ parecem estar esgotando suas reservas iniciais, que eram abundantes, de C4A”, afirmou ela. “Algo, em algum lugar, está consumindo essa proteína. Não sabemos exatamente onde isso ocorre, mas esperamos descobrir.”

O estudo levanta a possibilidade de que os neutrófilos³ desempenhem um papel direto na esquizofrenia⁴. Se isso se confirmar, talvez o bloqueio de sua atividade possa interferir no processo da doença. “Medicamentos que bloqueiam a ativação de neutrófilos³ não precisariam atravessar a barreira hematoencefálica, pois atuariam na nossa corrente sanguínea periférica”, disse Kalinowski.

A avaliação dos níveis de neutrófilos³ também poderia fazer parte de um diagnóstico³⁰, afirmou Kalinowski. “Conseguir obter um sinal³¹ diagnóstico³⁰ a partir de um componente do sangue⁷, em combinação com informações clínicas, seria algo revolucionário.”

Será que a detecção de contagens elevadas de neutrófilos³ poderia prever o surgimento dos sintomas⁹?

“Ainda não temos uma explicação completa para a esquizofrenia⁴, mas estamos montando esse quebra-cabeça”, disse Kalinowski. “Descobrir onde cada peça se encaixa ajuda a posicionar as demais mais rapidamente.”

Confira a seguir o resumo do artigo publicado.

Proteína C4 do sistema complemento periférico na esquizofrenia⁴: associação com o número de cópias gênicas e subtipos de células¹ imunes

Significância

O número de cópias do gene C4A está associado ao risco de esquizofrenia⁴ em estudos de associação genômica ampla (GWAS) de indivíduos com ascendência europeia. Uma maior expressão do gene C4A está associada a níveis mais elevados de poda sináptica no cérebro²¹. Verificou-se que neutrófilos³ de pessoas com esquizofrenia⁴ apresentam quantidades de proteína C4 positivamente correlacionadas com o número de cópias do gene C4A. Neutrófilos³ podem obter acesso ao sistema nervoso central³² durante alguns períodos críticos do desenvolvimento da esquizofrenia⁴. O papel dos neutrófilos³, tanto fora do cérebro²¹ (na circulação²³ periférica) quanto dentro dele, merece maior investigação, podendo levar a novas abordagens terapêuticas.

Resumo

A escassez de tratamentos altamente eficazes que modifiquem o curso da esquizofrenia⁴ torna necessária a exploração de novos aspectos de sua fisiopatologia³³, incluindo a atenção aos mecanismos de imunidade³⁴ inata fora do cérebro²¹. A ativação da proteína C4, associada à cascata do sistema complemento de imunidade³⁴ inata, relaciona-se a sintomas⁹ e prediz desfechos na esquizofrenia⁴. No entanto, a ativação da proteína C4 não coincide com as alterações esperadas em outras proteínas¹⁹ da cascata do complemento, sugerindo uma fonte distinta para essa ativação.

Ao analisar uma combinação de sangue⁷ total fresco de 10 doadores anônimos e um amplo conjunto de dados de microarranjos disponíveis publicamente, demonstrou-se que a proteína C4 é encontrada e expressa principalmente em neutrófilos³ e monócitos³⁵.

Em seguida, comparou-se a correlação entre a proteína C4 em neutrófilos³, monócitos³⁵ clássicos e plasma²⁵ e o número de cópias do gene C4A. Determinou-se o número de genes C4A utilizando PCR³⁶ digital em gotas; os níveis de proteína C4 em neutrófilos³ (15 pacientes/21 controles) e no plasma²⁵ (30 pacientes/38 controles) por Western blotting; e os níveis em monócitos³⁵ clássicos (30 pacientes/38 controles) por citometria de fluxo.

Encontrou-se uma forte correlação positiva entre o número de cópias do gene C4A e a quantidade de proteína C4 apenas nos neutrófilos³ e apenas no grupo com esquizofrenia⁴ (rho de Spearman = 0,63; IC de 95% BCa: 0,12 a 0,89; P = 0,012).

Esses resultados indicam uma convergência de mecanismos de imunidade³⁴ inata associados à esquizofrenia⁴. O envolvimento da imunidade³⁴ inata merece maior atenção para determinar se ela poderia constituir um alvo terapêutico na esquizofrenia⁴.