Resolvido o debate científico centenário sobre o efeito da anestesia na consciência
- Multiversolab7
- 10 de ago. de 2020
- 4 min de leitura
Imagem: vitstudio / Shutterstock.com
A exposição à anestesia faz com que os aglomerados de lipídios passem de um estado ordenado para um desordenado e voltem novamente. Essas mudanças levam a efeitos subsequentes que causam mudanças na consciência.
A cirurgia seria inconcebível sem anestesia geral, então pode ser uma surpresa que, apesar de sua história de uso médico de 175 anos, médicos e cientistas não foram capazes de explicar como os anestésicos deixam os pacientes temporariamente inconscientes.
Um novo estudo da Scripps Research publicado na noite de quinta-feira no Proceedings of the National Academies of Sciences (PNAS) resolve este mistério médico de longa data. Usando técnicas microscópicas em nanoescala modernas, além de experimentos inteligentes em células vivas e moscas de fruta, os cientistas mostram como os aglomerados de lipídios na membrana celular funcionam como um intermediário ausente em um mecanismo de duas partes. A exposição temporária à anestesia faz com que os aglomerados de lipídios passem de um estado ordenado para um desordenado e depois voltem, levando a uma infinidade de efeitos subsequentes que acabam por causar mudanças na consciência.
A descoberta do químico Richard Lerner, MD, e do biólogo molecular Scott Hansen, PhD, resolve um debate científico centenário, que ainda fervilha hoje: os anestésicos agem diretamente nas portas da membrana celular chamadas canais iônicos, ou agem de alguma forma a membrana para sinalizar mudanças celulares de uma maneira nova e inesperada? Foram quase cinco anos de experimentos, ligações, debates e desafios para chegar à conclusão de que é um processo de duas etapas que começa na membrana, afirma a dupla. Os anestésicos perturbam os aglomerados de lipídios ordenados dentro da membrana celular, conhecidos como "jangadas de lipídios", para iniciar o sinal.
“Acreditamos que haja poucas dúvidas de que esse novo caminho está sendo usado para outras funções cerebrais além da consciência, permitindo-nos agora desvendar mistérios adicionais do cérebro”, diz Lerner.
Lerner, membro da National Academy of Sciences, é ex-presidente da Scripps Research e fundador do campus de Júpiter da Scripps Research, na Flórida. Hansen é professor associado, em sua primeira postagem, no mesmo campus.
O Ether Dome
A capacidade do Ether de induzir a perda de consciência foi demonstrada pela primeira vez em um paciente com tumor no Massachusetts General Hospital, em Boston, em 1846, dentro de uma sala cirúrgica que mais tarde ficou conhecida como "o Ether Dome". O procedimento foi tão importante que foi capturado em uma pintura famosa, “Primeira operação sob o éter”, de Robert C. Hinckley. Em 1899, o farmacologista alemão Hans Horst Meyer, e depois em 1901 o biólogo britânico Charles Ernest Overton, sabiamente concluiu que a solubilidade lipídica ditava a potência de tais anestésicos.
Hansen se lembra de ter feito uma busca no Google enquanto redigia uma submissão para investigar mais a fundo essa questão histórica, pensando que não poderia ser o único a se convencer do papel das jangadas de lipídios de membrana. Para deleite de Hansen, ele encontrou uma figura do artigo PNAS de Lerner de 1997, “Uma hipótese sobre o análogo endógeno da anestesia geral”, que propunha exatamente esse mecanismo. Hansen há muito admirava Lerner - literalmente. Como estudante pré-doutorado em San Diego, Hansen diz que trabalhou em um laboratório no subsolo com uma janela que dava para a vaga de estacionamento de Lerner na Scripps Research.
“Eu o contatei e disse: 'Você nunca vai acreditar nisso. Seu número de 1997 estava descrevendo intuitivamente o que estou vendo em nossos dados agora”, lembra Hansen. "Foi brilhante."
Para Lerner, também foi um momento emocionante.
“Este é o avô dos mistérios médicos”, diz Lerner. “Quando eu estava na faculdade de medicina em Stanford, esse era o único problema que eu queria resolver. A anestesia era de tamanha importância prática que eu não conseguia acreditar que não sabíamos como todos esses anestésicos podiam fazer as pessoas perderem a consciência ”.
Muitos outros cientistas, através de um século de experimentação, buscaram as mesmas respostas, mas faltavam vários elementos-chave, diz Hansen: primeiro, microscópios capazes de visualizar complexos biológicos menores que os limites de difração da luz e, segundo, insights recentes sobre a natureza das membranas celulares e a complexa organização e função da rica variedade de complexos lipídicos que as compõem.
“Eles estavam procurando em um mar de lipídios e o sinal foi apagado, eles simplesmente não o viram, em grande parte por falta de tecnologia”, diz Hansen.
Da ordem à desordem
Usando a tecnologia microscópica ganhadora do Prêmio Nobel, especificamente um microscópio chamado dSTORM, abreviação de "microscopia óptica de reconstrução estocástica direta", um pesquisador pós-doutorado no laboratório de Hansen banhou células em clorofórmio e assistiu a algo como a abertura de um jogo de bilhar . A exposição das células ao clorofórmio aumentou fortemente o diâmetro e a área dos aglomerados de lipídios da membrana celular chamados GM1, explica Hansen.
O que ele estava observando era uma mudança na organização do cluster GM1, uma mudança de uma bola bem fechada para uma bagunça desorganizada, diz Hansen. À medida que ficava desordenado, o GM1 derramava seu conteúdo, entre eles uma enzima chamada fosfolipase D2 (PLD2).
Marcando PLD2 com um produto químico fluorescente, Hansen foi capaz de observar através do microscópio dSTORM como PLD2 se movia como uma bola de bilhar para longe de sua casa GM1 e para um cluster lipídico diferente e menos preferido chamado PIP2. Este ativou moléculas-chave dentro dos clusters PIP2, entre eles, os canais de íons de potássio TREK1 e seu ativador lipídico, o ácido fosfatídico (PA). A ativação de TREK1 basicamente congela a capacidade dos neurônios de disparar e, portanto, leva à perda de consciência, diz Hansen.
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