Em muitos animais peludosquais são os mecanismos neurológicos subjacentes ao bufo, comportamento esse que se manifesta pelo aparecimento de solavancos de todo o corpo ao sair da água? Como explicar a ocorrência dos movimentos estereotipados que um cão faz ao sair de um mergulho na água? Um comportamento que tem um nome evocativo em inglês (cachorro molhado tremeliteralmente “treme de cachorro molhado”). Essa é a questão que agitou os pesquisadores americanos de Howard Hughes, da Harvard Medical School (Boston).
Esses neurobiólogos usaram diversas técnicas sofisticadas para analisar e decifrar, em camundongos, os mecanismos desse comportamento fascinante. Eles usaram a genética, a fisiologia e a optogenética para descobrir as estruturas nervosas e as vias neurais envolvidas no comportamento conservado em camundongos e ratos, bem como em outros mamíferos com pelos, como cães, gatos, ursos, tigres, leões, para citar apenas alguns. .
Nestes animais peludos, este comportamento reflexo consiste na ocorrência de oscilações rápidas da cabeça e da parte superior do tronco, após exposição do dorso à água ou a determinadas substâncias irritantes e potencialmente nocivas. Perdeu sua cota de mistério diante dos resultados publicados em 8 de novembro de 2024 na revista Ciência.
Para realizar seus experimentos, os pesquisadores usaram vários meios para desencadear um bufo em camundongos, como gotículas de óleo de semente de girassol, finos filamentos de náilon calibrados para flexionar com uma força conhecida quando aplicados na pele das costas, ou mesmo finas correntes de ar. Observando que as gotículas de óleo de girassol provocavam um bufo comparável a outros métodos, optaram por este tipo de estímulos para elucidar que tipo de neurónios e que circuito neuronal estavam na origem deste comportamento estereotipado nestes mamíferos.
Nestes ratos, a aplicação destas gotículas oleosas na pele das costas resultou em ronco, caracterizado por uma série de solavancos que duram mais de cinco minutos e muitas vezes acompanhados por movimentos de coçar e escovar. Em média, o depósito de uma única gota causou agitação após cerca de dez segundos. O tremor foi mais forte durante o primeiro minuto. O comportamento foi estereotipado entre todos os roedores, com uma média de 3 movimentos completos para frente e para trás com cada série de solavancos.
Os ratos responderam mais fortemente quando os pesquisadores aplicaram as gotas de óleo na nuca do que na parte inferior das costas. Além disso, não foi observado nenhum ronco quando as gotas de óleo foram aplicadas na coxa dos ratos.
Os pesquisadores queriam saber que tipo de receptores cutâneos foram estimulados. Para fazer isso, eles usaram camundongos geneticamente manipulados, sem receptores Piezo2 no s, localizados na raiz sensorial dorsal do nervo espinhal que emerge da medula espinhal. Piezo2 é um mecanorreceptor, ou seja, um canal iônico ativado durante a estimulação mecânica. Desempenha um papel crucial na percepção do tato.
Notemos de passagem que a descoberta dos canais iônicos mecanossensíveis Piezo permitiu compreender os mecanismos fundamentais da percepção do toque. Ela foi homenageada quando, em 2021, o Prêmio Nobel de Medicina ou Fisiologia foi concedido a David Julius e Ardem Patapoutian por seu trabalho sobre receptores de temperatura e toque.
Piezo2, sensor de toque principal
Na ausência do mecanorreceptor Piezo 2 no gânglio espinhal dorsalos ratos não bufaram quando o óleo de girassol foi aplicado na parte inferior das costas. Da mesma forma, nenhum tremor ocorreu em camundongos mutantes quando água foi colocada sobre eles. Esta ausência de cheirar é, portanto, devida à ausência de estímulos mecânicos nestes roedores sem receptores Piezo 2.
Mas quais são os neurônios sensoriais que transmitem a informação tátil percebida pelos mecanorreceptores Piezo 2? Parece que de todos os tipos de neurônios sensoriais presentes no gânglio espinhal dorsal, os mecanorreceptores C de baixo limiar (C-LTMRs) são aqueles que respondem mais fortemente à aplicação de gotículas de óleo na pele das costas. Os neurônios C-LTMRs são amielínicos. Formam fibras nervosas de pequeno diâmetro que terminam em uma região muito específica da medula espinhal dorsal, neste caso em uma parte superficial chamada lâmina II (ou lâmina II).
São, portanto, essas fibras nervosas compostas por neurônios sensoriais específicos, os mecanorreceptores C de baixo limiar (C-LTMRs), que transmitem os estímulos que causam o bufo. Eles inervam os folículos capilares da pele peludo e detecta toque leve. Esses neurônios C-LTMRs, cujo corpo celular está localizado no linfonodos espinhais dorsaisportanto, terminam na pele ao nível dos folículos capilares.
Os investigadores usaram então a optogenética para identificar e confirmar que estes neurónios sensoriais, que respondem a estímulos de limiar muito baixo, estão de facto envolvidos no bufo em ratos. A optogenética consiste na introdução de um gene em uma célula que codifica uma proteína fotossensível. Esta técnica permite que os neurônios se tornem sensíveis à luz. Permite ligar e desligar populações de neurônios geneticamente modificados, possibilitando assim o estudo do funcionamento dos circuitos neuronais.
Mecanorreceptores C de baixo limiar
Os experimentos consistiram em iluminar a pele do pescoço ou das costas dos camundongos, observando se eles apresentavam ou não solavancos. Parece que a estimulação optogenética de mecanorreceptores C de baixo limiar (C-LTMRs), cujas extensões terminam na pele do pescoço, desencadeou um ronco muito pronunciado. Estes foram de menor magnitude quando a estimulação dizia respeito às fibras mecanorreceptoras C de baixo limiar localizadas na parte inferior das costas. Finalmente, a estimulação optogenética dos neurônios C-LTMRs localizados na coxa não causou nenhum ronco.
Os pesquisadores mostraram então que a ablação dos neurônios C-LTMRs teve o efeito de reduzir em aproximadamente metade o ronco normalmente causado pela aplicação de gotículas oleosas.
Restava aos pesquisadores saber qual era o caminho neuronal levado até o cérebro pela informação tátil gerada pela estimulação dos neurônios C-LTMRs. Experimentos optogenéticos mostraram que esses mecanorreceptores C de baixo limiar entram em contato com neurônios localizados no cérebro ao nível do núcleo parabraquial lateral, uma pequena área do tronco cerebral que integra muitas informações da medula espinhal*.
Ao silenciar o núcleo parabraquial lateral usando optogenética, os pesquisadores aboliram a capacidade dos ratos de cheirar quando gotas de óleo de girassol eram aplicadas a eles ou quando neurônios C eram estimulados na pele. No entanto, estes animais ainda eram capazes de se coçar, limpar-se e mover-se normalmente, indicando que este circuito neural é específico para cheirar.
Via espinoparabraquial
Estes resultados mostram, portanto, que a via espinoparabraquial (que conecta a medula espinhal ao núcleo parabraquial lateral) está envolvida no ronco. É, portanto, este que transmite ao cérebro os sinais inicialmente transmitidos ao nível da pele peluda pelos neurónios mecanorreceptores C de baixo limiar.
Um mistério que remonta a uma pesquisa publicada em 1939
Este estudo permitiu assim identificar a natureza dos neurônios sensoriais, bem como a via neuronal que participa do comportamento animal conservado em muitas espécies animais. Esses resultados aparecem quase 80 anos depois que um pesquisador sueco, Yngve Zotterman, sugeriu, em 1939, que os mecanorreceptores C de baixo limiar estão envolvidos em estímulos táteis suaves na pele peluda.
Na medida em que estas fibras neuronais C-LTMR têm uma extremidade periférica de formato lanceolado que inerva a base dos folículos pilososos pesquisadores levantam a hipótese de que esses mecanorreceptores detectam as menores forças que atuam na pele peluda, como água, movimentos de insetos e parasitas e outros estímulos que desviam os pelos. O cérebro do animal desencadeia então uma resposta motora, o famoso bufo, para permitir que ele se livre da substância irritante ou de uma ameaça potencial.
Marc Gozlan (Siga-me em X, Facebook, LinkedIn, Mastodonte, céu azule no meu outro blog ‘Diabetes em todas as suas formas‘dedicado às mil e uma facetas do diabetes – já são 73 postagens).
*Os núcleos parabraquiais são núcleos pares simétricos, incluindo o núcleo parabraquial ventral, o núcleo parabraquial lateral e o núcleo parabraquial medial. Eles estão localizados na formação reticular (relé entre a medula espinhal e o cérebro), na junção do mesencéfalo e na parte dorsolateral da ponte. Os neurônios dos núcleos parabraquiais estão particularmente envolvidos na dor. A região parabraquial recebe a maior parte do contingente de fibras provenientes de neurônios específicos da camada superficial da medula. Esta área mantém conexões com o hipotálamo.
Para saber mais:
Zhang D, Turecek J, Choi S, et al. C-LTMRs medeiam tremores de cachorro molhado através da via espinoparabraquial. Ciência. 2024 novembro;386(6722):686-692. doi: 10.1126/science.adq8834
Li L, Rutlin M, Abraira VE, et al. A organização funcional dos neurônios mecanossensoriais cutâneos de baixo limiar. Célula. 23 de dezembro de 2011;147(7):1615-27. doi: 10.1016/j.cell.2011.11.027
Zotterman Y. Toque, dor e cócegas: uma investigação eletrofisiológica nos nervos sensoriais cutâneos. J Fisiol. 14 de fevereiro de 1939;95(1):1-28. doi: 10.1113/jfisiol.1939.sp003707