Implantes de eletrodos capazes de restaurar funções motoras de pessoas após paralisia completa

Por Keli F. Seidel – Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR

Em fevereiro de 2022, foram publicados, na renomada revista Nature Medicine, os bem-sucedidos resultados de uma pesquisa onde, pessoas acometidas por paralisia completa, voltaram a andar, nadar, pedalar em suas bicicletas, etc. [1] Mas como isso foi possível? Pesquisadores relatam que este feito é resultado de algumas décadas de estudos. Alguns dos casos envolvem inclusive resultados de pacientes que tinham tido lesão medular grave. 

Um ser humano saudável possui nervos na coluna espinhal que enviam sinais do cérebro para, por exemplo, as pernas. A partir dessa comunicação é que o cérebro “diz” aos músculos como agirem para que possamos caminhar, correr ou pular. Quando a medula é machucada sofrendo algum dano, a consequência disso é a perda de movimentos dos membros uma vez que o cérebro perde seu canal de conversa com os músculos. Mesmo em caso de lesões mais leves, o sinal que chega ao músculo é muito fraco, não sendo suficiente para gerar uma estimulação nervosa. Foram nestes casos, de danos leves na medula, que os implantes de eletrodos para estimulação elétrica epidural puderam reestabelecer uma  melhor qualidade de vida a pessoas com paralisias

Voltando no tempo, pesquisadores já haviam conseguido implantar anteriormente eletrodos que ajudassem pacientes acometidos por paralisia a voltar a ter alguns tipos de movimentos. Por exemplo, em 2018, pesquisadores implantaram um conjunto de 16 eletrodos na região lombar de quatro pacientes que tiveram paralisia decorrente de acidentes vários anos antes [2]. Naquele momento, o estudo mostrou o resultado de recuperação de pacientes que voltaram a ter movimento para andar, ficar em pé e ter mobilidade do tronco após 15 semanas sendo expostos a várias sessões de estimulação. A conclusão deste trabalho de 2018 foi de que a técnica desenvolvida poderia ser conveniente apenas para algumas circunstâncias especiais com treinamento intensivo e estimulação elétrica anos após uma lesão na medula espinhal que causou paralisia completa das pernas.

Os avanços obtidos para o trabalho mais atual [1], conta com um sistema que usa um arranjo de eletrodos com flexíbilidade mecânica, o qual é colocado no topo dos nervos da medula espinhal, abaixo das vértebras. Como inovação neste trabalho, pesquisadores hipotetizaram que um arranjo de eletrodos direcionados ao conjunto de raízes dorsais envolvidas nos movimentos de pernas e tronco resultaria em eficácia superior, do que os originalmente projetados para atingir a coluna dorsal da medula espinhal. O eletrodo fornece pulsos elétricos aos nervos da medula espinhal que controlam diferentes músculos das pernas e do tronco. O controle deste pulsos elétricos ocorre através de um software instalado num tablet, o qual emite pulsos elétricos equivalentes a comandos como ficar em pé ou caminhar. É o paciente que seleciona a opção devida no tablet, de acordo com o movimento específico desejado. O tablet aciona um dispositivo implantado no abdomem do paciente (dispositivo semelhante a um marca-passo), o qual envia sinais wireless para o eletrodo implantado gerando uma estimulação em diferentes conjuntos de músculos. Diferentes movimentos, como estender ou flexionar músculos, são quantificados em nosso corpo por diferentes frequências de pulsos. Por exemplo, a frequência de pulso para os músculos extensores possui valor de 20 Hz, enquanto para músculos flexores o valor é de 100 Hz, devido aos neurônios motores que inervam esses músculos e exibem frequências de ativação preferencial distintas. Baseado nestas informações, cada paciente do estudo passou por um processo de calibração destes valores de frequência de pulsos e, uma vez que esta biblioteca de valores foi configurada, a sequência temporal de pulsos emitida pelos eletrodos já está otimizada para cada participante. Ao paciente cabe acessar uma simples biblioteca referente a movimentos motores na tela do tablet, e com isso executar os movimentos.

Apesar dos resultados bastante promissores, há ainda muitas limitações desta tecnologia para ser aplicada em diferentes pacientes. Embora os pacientes tenham conseguido se locomover de forma independente, é importante ressaltar que eles não recuperaram os movimentos naturais. Alguns pacientes com danos espinhais menos graves foram capazes de modular os movimentos das pernas durante a estimulação elétrica peridural com eletrodos, sugerindo que a estimulação aumentou os sinais das vias descendentes residuais. Ainda que sejam resultados que não possam ser estendidos em grande escala  outros pacientes, pesquisas como esta estão abrindo um caminho realista para que pacientes acometidos por lesões na medula possam usufruir de implantes capazes de melhorar seu bem-estar ou até mesmo recuperar suas condições de mobilidade.

A seguir, vídeo demonstrando efeitos dos eletrodos ligados (em comparação aos desligados) durante uma variedade de atividades motoras:

Para saber mais:

  1. Activity-dependent spinal cord neuromodulation rapidly restores trunk and leg motor functions after complete paralysis
  2. Recovery of Over-Ground Walking after Chronic Motor Complete Spinal Cord Injury

Nosso coração será o mesmo após a COVID-19?

Por Daniel Fernandes, Departamento de Farmacologia UFSC

A atual pandemia de COVID-19 tem sido um dos maiores desafios da nossa sociedade. E agora, passados alguns anos de seu início estamos percebendo que independentemente da gravidade do quadro inicial de COVID-19 muitas pessoas apresentam acometimentos depois da fase aguda. Esta tem sido uma grande preocupação, já que muitas pessoas depois do quadro de COVID-19 têm muita dificuldade de retornar as suas atividades usuais. Esta condição tem sido chamada de “síndrome pós-COVID” ou “COVID longa”.

Em um estudo publicado recentemente Cientistas Descobriram Que após a recuperação da fase aguda da doença, há um aumento no risco de desenvolvimento de uma série de problemas cardiovasculares como arritmias, infarto do miocárdio e insuficiência cardíaca. E o que é mais preocupante, os riscos aumentados são evidentes mesmo entre aquelas pessoas que não foram hospitalizadas com COVID-19 durante o período agudo da doença. 

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A Guerra dos Tronos. Quem é esse tal Homem Dragão?

Por Paulo César Simões-Lopes, Dpto de Ecologia e Zoologia, UFSC

Nos vemos como uma espécie apartada do todo, o apogeu da evolução, o pináculo. É uma ideia colorida, mas é também uma fantasia tola a qual estamos apegados. Com quem partilhamos o trono de nossa longa linhagem evolutiva? Quem é nossa espécie irmã? Aquela com a qual temos um ancestral comum?

Esqueleto Neandertal

O mais nobre e conhecido de nossos parentes imediatos, o neandertal, reinou livre e desimpedido, por anos, ocupando o lugar de honra ao nosso lado. Aí estava nossa espécie irmã, um tanto robusta para nossos padrões soft: narizes largos, ossos pesados, supercílios proeminentes, pernas arqueadas. Então, lá por 2008, descobriu-se os denisovanos. Um novo pretendente ao trono? Uma variação asiática do neandertal? Fica a dúvida…

Agora voltemos quase cem anos para encenar uma nova peça em três atos. 

Crânio do Homo erectus 

Ato número 1: em 1933, durante a construção de uma ponte no Rio Songhua, no nordeste da China, um trabalhador comum recuperou um crânio bastante completo, mas vivia-se a invasão japonesa na Manchúria e o seu descobridor resolveu escondê-lo longe dos olhos do odioso invasor. O que levou este homem a ver ali uma preciosidade permanece um mistério, mas anos antes se havia anunciado, com toda pompa, a descoberta do tal homem de Pequim (Homo erectus).

Ato número 2: vem a Segunda Guerra Mundial e o sanguinário extermínio do povo chinês pelo Império japonês. A China é destroçada de ponta a ponta. Depois, tomou fôlego o movimento comunista de Mao, a revolução cultural e, por fim, a China partiu da pré-história para o mundo moderno num salto veloz.

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Italianas que escaparam do holocausto, fatores de crescimento, Brasil e um prêmio Nobel. Como tudo isso se entrelaça?

Por Giordano W. Calloni, Dpto de Biologia Celular, Embriologia e Genética da UFSC 

Em meu último post para esse blog, em 30 de novembro de 2021 (clique aqui para acessar), apresentei um pouco para vocês de um dos estudos de nosso colega Bruno Costa da Silva. Em resumo, Bruno mostrou que tumores primários do pâncreas são capazes de preparar o fígado para metástasesE fazem isso através de exossomos. Relembrando: exossomos são diminutas esferas de lipídeos e proteínas que carregam em seu interior desde proteínas até pedacinhos de DNA e RNA, por exemplo.

Hoje falarei de um outro trabalho, publicado em 2021 na revista Science, que vai na mesma linha do que foi demonstrado por Bruno em 2015. Cientistas descobriram que um fator de crescimento (produzido por vasos sanguíneos) estimula a metástase de células tumorais.

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As Marcas do Cancro (câncer) em formato “mind map”

Por Rita Zilhão – Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal

Neste texto, não pretendo escrever sobre “Os cientistas descobriram que…”, isto é, algo específico, mas sim realçar a importância de se proporem estruturas conceptuais e didáticas, para condensar e “arrumar” assuntos complexos associados a uma ampla variedade de descobertas e dados, como é o caso dos intrincados fenótipos e genótipos dos diferentes tipos de cancro (câncer em português brasileiro).

Em 2000 Hanahan and Weinberg escreveram um artigo de revisão(1) onde propunham que um conjunto de capacidades funcionais teriam de ser adquiridas para que as células fizessem o seu caminho da normalidade para estados de desenvolvimento neoplásico e formação de tumores malignos. Esse conjunto de capacidades, a que chamaram Marcas do Cancro (“Hallmarks of Cancer”), partilhadas por todos os tipos de células cancerígenas ao nível do fenótipo celular, estabelece uma estrutura conceptual que racionaliza os complexos e diferentes tipos de tumores humanos, assim como as suas variantes. Inicialmente, começaram por ser seis marcas distintas(1) abaixo enunciadas de uma forma mais detalhada: 

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A saga dos cientistas que copiam a natureza: células-tronco artificiais! Será mesmo?

Por Marco Augusto Stimamiglio – Instituto Carlos Chagas – Fiocruz, Paraná

O uso das células-tronco em tratamentos clínicos da chamada medicina regenerativa se baseia sobretudo no potencial destas células em induzir a recuperação dos tecidos que são lesionados ou são acometidos por alguma doença que cause sua degeneração. As características e potencialidades das células-tronco são inúmeras, a depender de seu tecido de origem e do estágio de maturação que se encontre. 

Este blog já dedicou muitos dos seus textos descrevendo promissoras descobertas científicas sobre as células-tronco (veja exemplos aqui). Contudo, o uso destas células na medicina regenerativa enfrenta grandes desafios, seja pela diversidade que dificulta a uniformização da sua aplicação ou pela instabilidade durante seu cultivo e expansão em laboratório. É justamente por este motivo que os cientistas buscam maneiras de copiar as células-tronco e substituí-las por produtos de fabricação laboratorial, multiplicáveis e uniformes, por vezes chamados de células-tronco artificiais.

No ano de 2016, cientistas da Universidade da Carolina do Norte, nos EUA, desenvolveram uma espécie de versão sintética de célula-tronco cardíaca. Micropartículas que imitavam as células foram fabricadas em laboratório, utilizando o conteúdo secretado por células-tronco (conhecido como fatores parácrinos, que são sinais enviados entre as células de um tecido).

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Bloqueio do hormônio sexual FSH reduz o desenvolvimento do mal de Alzheimer em mulheres

Por Ricardo Castilho Garcez, Departamento de Biologia Celular, Embriologia e Genética – UFSC

Modificado a partir de Flores, et al., 2018

O mal de Alzheimer é uma doença bastante conhecida por causar perda de memória. Há um tempo pesquisadores têm observado que mulheres, após a menopausa, apresentam maior risco de desenvolver o mal de Alzheimer. A pergunta até então sem resposta era: qual a relação da menopausa com o mal de Alzheimer?

A menopausa é o período em que a mulher para de produzir óvulos e de menstruar. Isso tudo é causado por uma grande mudança na produção dos hormônios sexuais. Nesse período, a produção de hormônios como estrogênio e progesterona caem, já o hormônio folículo estimulante (FSH) e o hormônio luteinizante (LH) sobem. Esses dois hormônios, FSH e LH, são produzidos pela hipófise, uma glândula localizada na base do sistema nervoso central. Inicialmente, a redução nos níveis de estrogênio foi sugerida como uma possível causa do aumento de mulheres com mal de Alzheimer na menopausa, mas seu papel permanece controverso entre os pesquisadores. 

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