Mitocôndrias e envelhecimento
Estudo avalia como exercícios contribuem para a manutenção da aptidão física em nível celular
A prática regular de atividade física é fundamental para a promoção da saúde e melhora da qualidade de vida, pois ajuda no controle do metabolismo e reduz os riscos associados a doenças metabólicas. Dessa forma, se destaca como importante aliada da longevidade. Para entender como esse hábito pode contribuir para a manutenção da aptidão física em nível celular, inclusive durante o envelhecimento, pesquisadores do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo (ICB-USP) estudaram o funcionamento das células musculares e descobriram que as mitocôndrias – componente celular responsável por fornecer energia às células – são as responsáveis pela preservação muscular por estarem em constante remodelamento graças a um fenômeno conhecido por dinâmica mitocondrial.
Em estudos anteriores, o grupo já havia atestado que o exercício físico atua no tratamento de doenças cardiovasculares, favorecendo o aparecimento de mitocôndrias fusionadas no coração, mas era preciso entender como a atividade física impacta o envelhecimento de organismos saudáveis. Segundo o professor doutor Julio Cesar Batista Ferreira, docente do ICB-USP e coordenador da pesquisa, a dinâmica mitocondrial é necessária para manter a quantidade e a qualidade das centenas de mitocôndrias presentes nas células do corpo. Através das proteínas denominadas GTPases, que ‘cortam’ e ‘colam’ as mitocôndrias, ocorre a fusão ou a fissão dessas organelas.
“Em condições estressoras, essas proteínas cortam e removem a parte da mitocôndria que não está funcionando e colam a parte funcional com outra mitocôndria, ou seja, a dinâmica de fissão e fusão promove a seleção e manutenção de mitocôndrias saudáveis e, consequentemente, o bom funcionamento celular”, explica. O resultado dessa nova etapa de estudos evidenciou que a conectividade e o ciclo mitocondrial de fissão e fusão são essenciais para manter a capacidade de resposta ao exercício durante o envelhecimento.
Para os experimentos, os pesquisadores utilizaram o verme Caenorhabditis elegans (C. elegans), modelo de excelência para estudos do envelhecimento porque apresenta uma série de similaridades com os humanos, mas com um ciclo de vida de apenas 25 dias. Esse fato possibilitou aos cientistas demonstrarem, pela primeira vez, o que acontece com um organismo que se exercita ao longo de toda a vida e quais são os eventos celulares envolvidos neste processo. O professor comenta que, como esses organismos vivem em meio sólido (na natureza, na terra e nos laboratórios em gelatina), foi desenvolvido um protocolo de exercício físico. “Ao transferi-los para um meio líquido, aumentam a frequência ondulatória associada ao maior gasto energético. Dessa forma, a exposição diária dos vermes a esse ambiente resulta em adaptações fisiológicas e bioquímicas semelhantes às observadas em humanos e roedores que fazem atividade física”, destaca.
Além disso, quando se exercitam ao longo da vida o processo de fusão e fissão mitocondrial se mantém íntegro na senescência, ao contrário dos vermes sedentários que acumulam mitocôndrias fragmentadas e disfuncionais já aos 10 dias de vida, evidenciando que o exercício físico praticado regularmente potencializa os marcadores de mobilidade, manutenção da fisiologia muscular, ingestão de alimento e resistência a diferentes tipos de estresse. “Mesmo os vermes que se tornaram sedentários durante a velhice, mas nadaram regularmente até a fase adulta, apresentaram melhores indicadores em comparação aos que sempre foram sedentários, pois existe uma memória celular criada pelos estímulos diários de atividade física que é dependente do processo de fissão e fusão mitocondrial e protege, portanto, esses organismos durante o envelhecimento”, avalia o professor.
Sensor metabólico nas células
Na segunda parte dos estudos foram feitos experimentos com linhagens de vermes longevos capazes de viver até 40 dias (em decorrência de alterações pontuais no genoma induzidas por técnicas de engenharia genética). Das cinco testadas, em quatro delas o exercício físico teve um efeito tóxico, pois não houve remodelamento, segregação e remoção das mitocôndrias disfuncionais. “Apenas a linhagem com a enzima AMPK (proteína quinase ativada por monofosfato de adenosina) ativa durante toda a vida – que atua como um sensor metabólico nas células regulando a energia e o metabolismo mitocondrial – viveu e nadou melhor por mais tempo. Entretanto, quando desligamos geneticamente as proteínas que regulam a dinâmica mitocondrial os efeitos da AMPK foram abolidos, apresentando aptidão física reduzida e, consequentemente, declínio da função muscular na velhice”, completa o pesquisador. Os experimentos com a AMPK funcional sugerem que a ativação dessa enzima pode mimetizar alguns benefícios do exercício por meio da regulação da dinâmica mitocondrial promovendo, portanto, estratégias promissoras para um envelhecimento saudável. O artigo ‘Exercise preserves physical fitness during aging through AMPK and mitochondrial dynamics’ pode ser lido na íntegra em https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2204750120.