Hamsters em hibernação podem ajudar astronautas

Hamsters em hibernação podem ajudar astronautas a sobreviver em missões longas

Em uma pequena sala refrigerada e em placas de Petri ao redor do mundo, pesquisadores estão testando discretamente por que alguns animais conseguem desligar grande parte de sua biologia por meses e retornar intactos. O termo para essa capacidade é torpor ou hibernação, e esta semana uma equipe que trabalha com hamsters-sírios e outros hibernadores relatou mecanismos celulares que preservam as células de reparação muscular durante longos períodos de frio. Hamsters em hibernação podem ajudar astronautas, dizem os pesquisadores, ao apontar alvos de medicamentos ou moléculas protetoras que reduzem a perda muscular, diminuem as necessidades metabólicas e aumentam a tolerância a estresses como a radiação — todos problemas que ameaçam viagens de vários meses além da órbita terrestre baixa.

Como hamsters em hibernação podem ajudar as células dos astronautas

A atrofia muscular é um dos perigos mais imediatos da microgravidade prolongada e da imobilidade. Na fisiologia humana normal, as células-tronco musculares (muitas vezes chamadas de células satélite) estão ativas: elas reparam e reconstroem tecidos, mas a um custo de energia e de vulnerabilidade durante o estresse. Um estudo recente publicado no The FASEB Journal e relatado pela Popular Science descobriu que, em espécies que hibernam, essas células-tronco musculares não morrem durante a dormência prolongada; em vez disso, elas entram em um estado reversível de baixa atividade que preserva sua viabilidade.

Essa pausa celular não se trata apenas de energia. Ela protege contra a cascata de danos bioquímicos que acompanha o baixo oxigênio, os impactos da radiação ou os ciclos repetidos de uso e desuso. Aprender como alternar os progenitores musculares humanos para um estado de repouso seguro e reversível é um objetivo central para que o torpor sintético possa um dia ser aplicado em pessoas.

Por que hamsters em hibernação podem ajudar a proteger músculos e mitocôndrias

Evidências complementares vêm de outros hibernadores. Esquilos-terrestres e ursos exibem mudanças genéticas e metabólicas coordenadas no inverno: vias ligadas à síntese de proteínas e o mostrador de sinalização mTOR se comportam de forma diferente do que em não-hibernadores famintos, e alguns hibernadores reciclam nitrogênio e metabólitos durante a dormência, possivelmente com a ajuda de micróbios intestinais. Juntos, esses mecanismos explicam como os animais podem manter tecidos magros e funções orgânicas apesar de meses sem comida ou movimento — exatamente os resultados que engenheiros e médicos esperam reproduzir para viagens longas ou medicina de emergência.

Torpor, o interruptor do torpor e a tradução das descobertas em animais para humanos

O torpor não é um sono comum; é uma redução controlada da temperatura corporal, da frequência cardíaca e da taxa metabólica. Os pesquisadores fizeram dois tipos de progresso. Um é farmacológico: ativar receptores de adenosina em certos animais pode desencadear estados semelhantes ao torpor. A equipe de Kelly Drew e outras descobriram que uma droga que imita a adenosina induz o torpor profundo em hibernadores sazonais, e compostos relacionados podem levar não-hibernadores ao hipometabolismo em ambientes laboratoriais quando combinados com outras intervenções.

Os ensaios em humanos são incipientes, mas informativos. Equipes da University of Pittsburgh baixaram com segurança a temperatura corporal e a taxa metabólica de voluntários com sedativos como a dexmedetomidina em ambientes rigorosamente monitorados, produzindo um ‘‘sono crepuscular’’ no qual o metabolismo caiu cerca de 20%, enquanto os voluntários permaneciam despertáveis. Esses experimentos mostram que algumas características da hipotermia clinicamente útil são alcançáveis sem ventiladores, mas também revelam limites: a tolerância aos medicamentos se desenvolve, os efeitos cardiovasculares podem ser grandes e a segurança a longo prazo ainda não foi estabelecida.

Benefícios para missões e medicina

As potenciais vantagens do torpor controlado são fáceis de listar e difíceis de superestimar. A redução da demanda metabólica cortaria os requisitos de comida, água e oxigênio em missões longas, diminuindo a massa da carga útil e simplificando os sistemas de suporte à vida. Um metabolismo mais lento também pode limitar os danos por radiação ao reduzir a taxa de divisão celular e de replicação do DNA — as janelas durante as quais as partículas ionizantes causam mais danos. Psicologicamente, uma tripulação parcialmente em torpor enfrentaria menos tédio e fricção interpessoal em viagens de vários anos.

Na Terra, o hipometabolismo controlado tem valor clínico imediato. A hipotermia terapêutica já é usada para proteger cérebros após parada cardíaca e lesão traumática. Protocolos de preservação de emergência em estudo visam estender a "hora de ouro" do cirurgião ao resfriar e estabilizar rapidamente pacientes com sangramento catastrófico, para que os cirurgiões possam corrigir as lesões antes que o dano por reperfusão ocorra. Se a biologia da hibernação puder ser aproveitada com segurança, essas técnicas poderão se tornar mais simples e amplamente implementáveis.

Desafios técnicos, biológicos e éticos

Apesar do progresso rápido, o caminho para o torpor humano está repleto de riscos. O corpo humano combate o frio: tremores, quedas de pressão arterial e arritmias perigosas são respostas comuns que, em experimentos, exigiram ventilação, suporte de fluidos e monitoramento invasivo. O frio também suprime a coagulação e as respostas imunológicas; os hibernadores aceitam essa troca, mas enfrentam infecções e ameaças fúngicas que os não-hibernadores não enfrentam. Traduzir um gatilho de torpor localizado no cérebro em um medicamento intravenoso que seja específico o suficiente para evitar parada cardíaca ou convulsões é um desafio químico e de administração.

O espaço adiciona complicações: os efeitos de longo prazo do torpor na densidade óssea, cognição, microbiomas e função reprodutiva são desconhecidos. Existem também obstáculos éticos e operacionais para o uso emergencial — muitos pacientes potenciais não podem consentir — e para missões tripuladas, onde cálculos informados de risco a longo prazo são complexos. Questões de engenharia permanecem: cápsulas de estase, movimento robótico de membros para manter o tônus, entrega de nutrientes e protocolos confiáveis de reaquecimento precisam de soluções maduras e redundantes antes que humanos possam ser rotineiramente colocados em torpor por meses.

Próximos passos e para onde a pesquisa está indo

Pesquisadores estão seguindo várias trilhas paralelas: triagens moleculares para encontrar metabólitos e proteínas crioprotetores descobertos em hamsters e outros hibernadores; mapeamento neural para identificar alvos de circuitos acessíveis a humanos; e estudos humanos controlados que estendem e refinam protocolos de hipotermia segura. Agências e instituições, desde agências espaciais até laboratórios universitários, estão financiando e coordenando trabalhos, reconhecendo que o progresso pode se desdobrar tanto na engenharia espacial quanto na medicina cotidiana.

Para engenheiros que projetam missões, a conclusão imediata é pragmática: um torpor parcial ou intermitente que reduza a demanda metabólica pela metade por períodos pode ser muito mais fácil de alcançar e ainda assim imensamente benéfico. Para biólogos, os próximos anos testarão se os truques de proteção vistos em hamsters-sírios, esquilos-terrestres e ursos podem ser reduzidos a moléculas ou vias que os médicos possam ativar sem cirurgia cerebral. A ciência ainda é pré-clínica em muitos aspectos, mas a convergência da biologia laboratorial, neurociência e medicina espacial significa que a ideia de que "hamsters em hibernação podem ajudar" é agora um programa de pesquisa concreto, em vez de pura ficção científica.

Fontes

• The FASEB Journal (pesquisa sobre preservação de células-tronco musculares na hibernação)
• Hiroshima University (Mitsunori Miyazaki e colaboradores)
• Yale School of Medicine, Gracheva Lab (pesquisa sobre hibernação de esquilos-terrestres)
• University of Pittsburgh Applied Physiology Lab (hipotermia induzida / ensaios em humanos)
• Oregon Health & Science University (pesquisa de neurocircuitos do interruptor de torpor)
• University of Alaska Fairbanks e Washington State University Bear Research Center (fisiologia da hibernação)
• European Space Agency e NASA (programas de financiamento e consultoria sobre torpor sintético)
• University Medical Centre Groningen (UMCG) e Safar Center for Resuscitation Research (hipotermia e preservação de emergência)