Resumo:
Ao analisar a expressão genética em cérebros humanos e de macacos, cientistas descobriram aglomerados de células na amígdala ligadas à ansiedade com papéis únicos, incluindo células “gatekeeper” que ajudam a controlar respostas emocionais. Essa descoberta revela potenciais novos alvos para tratamento da transtorno de ansiedade.
Para ajudar a destrinchar esse estudo complexo, vamos explorar cada parte em detalhes e explicar por que entender a composição celular e molecular da amígdala é essencial para avançar nosso conhecimento sobre transtornos psiquiátricos e do neurodesenvolvimento.
A amígdala, uma pequena região em forma de amêndoa localizada nas profundezas do cérebro, é conhecida por desempenhar um papel central no processamento de emoções, particularmente medo e prazer.
Ela está envolvida na formação de memórias associadas a eventos emocionais e é essencial para a resposta de "luta ou fuga".
Por causa de seu papel na regulação emocional e no comportamento, os pesquisadores têm se interessado particularmente em estudar a amígdala para entender transtornos como ansiedade, depressão, transtornos do espectro autista (TEA) e condições do neurodesenvolvimento.
Teorias sobre a função da amígdala sugerem que ela pode estar intimamente ligada a como os transtornos psiquiátricos e do neurodesenvolvimento surgem ou progridem.
No entanto, sem uma compreensão clara da composição molecular e celular precisa da amígdala, é desafiador para os cientistas criar modelos eficazes ou tratamentos direcionados.
Por exemplo, saber exatamente quais células na amígdala podem estar associadas à ansiedade ou ao comportamento social pode ajudar os pesquisadores a projetar tratamentos que abordem diretamente essas áreas.
Neste estudo, os pesquisadores da University of Rochester tiveram como objetivo examinar a estrutura celular da amígdala e identificar quaisquer assinaturas moleculares únicas que pudessem estar ligadas a transtornos psiquiátricos ou de neurodesenvolvimento.
Eles estavam particularmente interessados em entender como a amígdala humana pode diferir daquela de espécies intimamente relacionadas, como os macacos rhesus.
Ao comparar a amígdala humana com a dos macacos rhesus, os pesquisadores esperavam determinar se as descobertas nesses animais poderiam ser aplicadas de forma confiável aos humanos, ao mesmo tempo em que identificavam quaisquer características exclusivamente humanas que pudessem ser essenciais para a compreensão de certos transtornos.
Os pesquisadores obtiveram amostras de tecido da amígdala de várias sub-regiões (chamadas de "subnúcleos") de cérebros humanos e de macacos rhesus. Eles usaram técnicas genéticas avançadas, especificamente sequenciamento de RNA de núcleo único, para mapear a atividade genética em células individuais dentro dessas regiões.
O sequenciamento de RNA permite que os cientistas vejam quais genes estão sendo usados ativamente em uma célula, fornecendo um "instantâneo" do papel e da função dessa célula com base em seus padrões de expressão genética.
Uma descoberta importante do estudo foi a diversidade substancial em tipos de células em diferentes sub-regiões da amígdala. Mesmo dentro de grupos de células semelhantes (como neurônios que ativam ou inibem sinais), houve diferenças significativas dependendo da localização exata dentro da amígdala.
Essa variação enfatiza a complexidade de atingir tipos de células específicos para fins de tratamento, pois mesmo pequenas diferenças na localização da célula podem impactar como as células se comportam e contribuir para emoções ou distúrbios.
Uma parte fundamental do estudo foi comparar a estrutura celular e a atividade genética na amígdala humana com a do macaco rhesus. As descobertas sugeriram que, embora os macacos rhesus sirvam como um modelo geralmente adequado para estudar a amígdala humana, há diferenças críticas.
Um exemplo envolveu um grupo específico de células localizadas na "amígdala ventrolateral" (vLa), que era mais enriquecida (abundante e ativa) em humanos do que em macacos rhesus. Esse grupo em humanos continha genes potencialmente ligados a distúrbios do neurodesenvolvimento, como o autismo.
Isso sugere que esse grupo de células pode representar um aspecto único da evolução do cérebro humano, potencialmente dando uma visão sobre por que certas condições psiquiátricas ou neurodesenvolvimentais aparecem em humanos, mas não em outros primatas.
O estudo também identificou grupos específicos de células que podem ser particularmente relevantes para a compreensão de diferentes distúrbios:
Transtorno do espectro autista (TEA): O grupo de células vLa em humanos, enriquecido em genes associados ao TEA, pode representar um ponto de vulnerabilidade no desenvolvimento do cérebro.
Como essas células são menos abundantes ou organizadas de forma diferente em macacos, isso pode significar que os humanos são exclusivamente suscetíveis a mudanças de desenvolvimento nessa região que podem contribuir para o TEA.
Ansiedade e depressão: outro grupo de células expressou genes associados ao "neuroticismo" (um traço de personalidade relacionado a transtornos de humor) e marcadores para ansiedade e transtornos depressivos.
Essas células, encontradas em uma área da amígdala contendo células intercaladas, podem desempenhar um papel na regulação de respostas emocionais.
Alterações nessas células ou em sua expressão genética podem afetar a suscetibilidade de uma pessoa à ansiedade ou transtornos depressivos.
Neurônios Células Cerebrais Localizadas Amígdala 3d
Ao mapear esses perfis celulares e moleculares específicos, este estudo fornece informações fundamentais que podem ajudar a orientar pesquisas futuras sobre tratamentos direcionados. Por exemplo:
Intervenções direcionadas: com uma melhor compreensão de quais células e genes estão implicados em transtornos como ansiedade ou autismo, os pesquisadores podem trabalhar no desenvolvimento de tratamentos que visem mais precisamente essas áreas, potencialmente reduzindo os efeitos colaterais e aumentando a eficácia.
Validação do modelo: as descobertas também ajudam a validar o macaco rhesus como um modelo para pesquisa humana, ao mesmo tempo em que destacam as limitações e características humanas únicas que devem ser consideradas.
Em conclusão, este estudo contribui para uma compreensão mais detalhada da composição celular da amígdala e identifica tipos específicos de células que podem ser essenciais em transtornos psiquiátricos e de neurodesenvolvimento.
Ao focar nesses clusters e padrões únicos de expressão genética, os pesquisadores deram um passo importante para preencher a lacuna entre modelos pré-clínicos e transtornos humanos do mundo real.
LEIA MAIS:
Translational Insights From Cell Type Variation Across Amygdala Subnuclei in Rhesus Monkeys and Humans
Shawn Kamboj, Erin L. Carlson, Bradley P. Ander, Kari L. Hanson, Karl D. Murray, Julie L. Fudge, Melissa D. Bauman, Cynthia M. Schumann, and Andrew S. Fox.
American Journal of Psychiatry. 30 October 2024
Abstract:
Theories of amygdala function are central to our understanding of psychiatric and neurodevelopmental disorders. However, limited knowledge of the molecular and cellular composition of the amygdala impedes translational research aimed at developing new treatments and interventions. The aim of this study was to characterize and compare the composition of amygdala cells to help bridge the gap between preclinical models and human psychiatric and neurodevelopmental disorders. Tissue was dissected from multiple amygdala subnuclei in both humans (N=3, male) and rhesus macaques (N=3, male). Single-nucleus RNA sequencing was performed to characterize the transcriptomes of individual nuclei. The results reveal substantial heterogeneity between regions, even when restricted to inhibitory or excitatory neurons. Consistent with previous work, the data highlight the complexities of individual marker genes for uniquely targeting specific cell types. Cross-species analyses suggest that the rhesus monkey model is well-suited to understanding the human amygdala, but also identify limitations. For example, a cell cluster in the ventral lateral nucleus of the amygdala (vLa) is enriched in humans relative to rhesus macaques. Additionally, the data describe specific cell clusters with relative enrichment of disorder-related genes. These analyses point to the human-enriched vLa cell cluster as relevant to autism spectrum disorder, potentially highlighting a vulnerability to neurodevelopmental disorders that has emerged in recent primate evolution. Further, a cluster of cells expressing markers for intercalated cells is enriched for genes reported in human genome-wide association studies of neuroticism, anxiety disorders, and depressive disorders. Together, these findings shed light on the composition of the amygdala and identify specific cell types that can be prioritized in basic science research to better understand human psychopathology and guide the development of potential treatments.
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