Há dois anos, o imunologista e empresário publicitário médico Leslie Norins ofereceu-se para conceder US$ 1 milhão do seu próprio dinheiro a qualquer cientista que pudesse provar que o mal de Alzheimer era causado por um germe.
A teoria de que uma infecção pode causar essa forma de demência tem sido discutida há décadas à margem da pesquisa em neurociência. A maioria dos pesquisadores de Alzheimer, apoiados por um enorme volume de evidências, pensam que os principais culpados são moléculas pegajosas no cérebro chamadas amilóides, que se aglomeram em placas e causam inflamação, matando neurônios.
Norins queriam recompensar o trabalho que tornaria a idéia de infecção mais persuasiva. A hipótese amilóide tornou-se “a única crença aceitável e sustentável da Igreja estabelecida da Sabedoria Convencional”, diz Norins. “Os poucos pioneiros que olharam para micróbios e publicaram artigos foram ridicularizados ou ignorados”
Em grande parte, isto foi porque alguns dos primeiros proponentes da teoria da infecção a viam como um substituto para a hipótese amilóide. Mas algumas pesquisas recentes deram pistas intrigantes de que as duas idéias poderiam se encaixar – que a infecção poderia semear alguns casos de doença de Alzheimer ao desencadear a produção de tufos amilóides.
Os dados sugerem um papel radical para a amilóide nos neurônios. Ao invés de ser apenas um resíduo tóxico, o amilóide pode ter um importante trabalho próprio: ajudar a proteger o cérebro de infecções. Mas a idade ou genética pode interromper as verificações e equilíbrios no sistema, transformando amilóide de defensor em vilão.
E essa idéia sugere novos caminhos a serem explorados para potenciais terapias. Para testar mais a teoria, os cientistas estão agora desenvolvendo modelos animais que imitam mais de perto a doença de Alzheimer. “Estamos levando as idéias a sério”, diz o neurocientista Bart de Strooper, diretor do Instituto de Pesquisa da Demência do Reino Unido no University College London.
Choked by clumps
A hipótese amilóide sustenta que o Alzheimer resulta de um acúmulo de proteínas pegajosas e solúveis – peptídeos amilóides-β – nos espaços entre as células do cérebro. Esses peptídeos são clivados de outra proteína embutida nas membranas dos neurônios. Uma vez flutuando livres, eles se aglomeram em estruturas maiores que, se não forem limpas com eficiência suficiente por enzimas especiais, se agregam em placas. As placas então provocam uma cascata mortal: elas provocam neuroinflamação e geram feixes de proteínas fibrosas chamadas tau emaranhados. Diante desta ladainha de insultos, os neurônios morrem.
Críticos da hipótese observam que os cérebros de muitas pessoas que não tinham o mal de Alzheimer têm demonstrado conter placas em post-mortem. E apontam para o fracasso de muitos ensaios clínicos de tratamentos concebidos para dissolver as placas amilóides, nenhum dos quais retardou a doença. Os pesquisadores que apoiam a teoria da amilóide contrapõem que, embora a densidade das placas varie muito entre os indivíduos, a densidade de tau emaranhados que elas desencadeiam correlaciona-se fortemente com a gravidade da doença. E ensaios clínicos provavelmente falharam, dizem eles, porque os tratamentos foram dados demasiado tarde no curso da doença.
Têm também fortes evidências do seu lado. Existem certas formas raras e agressivas da doença de Alzheimer que surgem cedo – entre os 30 e 60 anos – e correm em famílias; estas condições são causadas por mutações nos genes que governam o processo de produção de amilóide e inflamação no cérebro. A pontuação de outros genes tem sido associada com o risco da forma mais comum de aparecimento tardio da doença. Vários códigos para proteínas que compreendem elementos da cascata amilóide, e alguns estão envolvidos no sistema imunológico inato – um grupo de mecanismos que se ativam rapidamente para prevenir a propagação de patógenos no corpo, e que impulsionam a inflamação.
Agentes de infecção
Pesquisadores que esperam testar a hipótese de infecção foram à caça de micróbios em milhares de cérebros post-mortem de pessoas com Alzheimer. Em muitos, eles já os encontraram. “Mas esses estudos mostram apenas correlações que podem ter explicações que nada têm a ver com mecanismos”, diz de Strooper.
Ruth Itzhaki, biofísico da Universidade de Manchester, Reino Unido, que relatou observações do vírus do herpes simplex 1 (HSV1) nos cérebros de Alzheimer post-mortem na década de 19901, com cerdas em tais críticas. Ela acha que a presença de micróbios no cérebro deve indicar um papel para eles, e ela e outros acham que eles têm boas evidências de que os vírus são um elemento fundamental na doença de Alzheimer. “A maioria de nós sempre reconheceu que o amilóide era uma característica muito importante do Alzheimer – mas não é a causa”, diz ela.
Amostras de tecidos cerebrais de pessoas com o Mal de Alzheimer às vezes abrigam micróbios.Crédito: Patrice Latron/Look at Sciences/SPL
Several microbios foram propostos como gatilhos de Alzheimer, incluindo três vírus de herpes humano e três bactérias: Chlamydia pneumoniae, uma causa de infecções pulmonares; Borrelia burgdorferi, o agente da doença de Lyme; e, mais recentemente, Porphyromonas gingivalis, que leva à doença da gengiva. Em teoria, qualquer agente infeccioso que possa invadir o cérebro pode ter este papel de gatilho (não há boas evidências, contudo, que o SRA-CoV-2, o vírus por detrás da COVID-19, tenha esta capacidade).
A maioria dos grupos neste campo tem um micróbio favorecido, e dois trabalhos que chamaram a atenção em 2018 examinaram o papel dos vírus do herpes. Um, do grupo de Joel Dudley da Escola de Medicina Icahn no Monte Sinai em Nova Iorque, analisou enormes parcelas de dados sobre genes, proteínas e estrutura de tecidos gerados a partir de quase 1.000 cérebros post-mortem disponíveis em várias bases de dados. A equipe procurou assinaturas indicadoras de vírus no tecido cerebral – trechos de genes ou proteínas específicos do herpes – e concluiu que os níveis do vírus do herpes humano 6A (HHV-6A) e do vírus do herpes humano 7 eram mais altos em pessoas que tinham o mal de Alzheimer do que nos controles2.
Mas outros pesquisadores, incluindo o virologista Steven Jacobson do National Institute of Neurological Disorders and Stroke em Bethesda, Maryland, cuja equipe estudou uma amostra de mais de 1.000 cérebros post-mortem, não conseguiram replicar o achado de Dudley3.
E apesar do impressionante número de cérebros individuais no estudo de Dudley, os resultados são correlativos. A fonte dos dados também é preocupante, diz Michael Heneka do Centro Alemão de Doenças Neurodegenerativas, em Bonn. Os cérebros das pessoas com Alzheimer estão em mau estado antes da morte, e os tecidos quebram ainda mais antes da autópsia; micróbios podem facilmente vazar para dentro deles nos últimos dias de vida ou após a morte. “Não podemos fazer muitas suposições a partir de material post mortem sobre a patogênese de uma doença que tem uma trajetória de aproximadamente três décadas”, diz ele.
O papel de Dudley veio quente nos calcanhares de um estudo de uma década em Taiwan, que seguiu mais de 8.000 pessoas que foram diagnosticadas com o vírus do herpes simples, e as comparou com um grupo de controle de 25.000 que não tinham recebido o mesmo diagnóstico. O grupo de pessoas com herpes teve um risco 2,5 vezes maior de desenvolver o mal de Alzheimer, mas esse aumento foi quase eliminado naqueles que receberam tratamento medicamentoso agressivo4,
Aven antes desse recente avanço na teoria, a idéia de que as infecções poderiam de alguma forma provocar Alzheimer tinha tração suficiente para que os pesquisadores lançassem um ensaio clínico. Em 2017, uma equipe da Universidade de Columbia, em Nova York, começou a testar se o valaciclovir antiviral poderia retardar o declínio cognitivo e a formação de placa amilóide em pessoas com doença de Alzheimer leve, que também haviam testado positivo para anticorpos contra o vírus do herpes simples. Os resultados são esperados em 2022.
Carga de prova
Quando os estudos em humanos fornecem apenas correlação, os investigadores recorrem frequentemente a experiências em animais para procurarem a causa. Mas os modelos animais de Alzheimer não são perfeitos; ratos, por exemplo, não desenvolvem as placas de identificação à medida que envelhecem, a menos que sejam geneticamente modificados para produzi-los. O amplamente utilizado rato transgénico 5xFAD expressa cinco mutações relevantes em genes que codificam a proteína pré-amilóide e uma das enzimas que a corta em amilóide-β. Esses ratos expressam os genes em níveis super altos, e começam a desenvolver placas quando têm apenas dois meses de idade.
Neurogeneticista Rudolph Tanzi e seus colegas do Massachusetts General Hospital em Charlestown usaram o modelo de rato 5xFAD para investigar uma idéia longa que surgiu numa tarde de sexta-feira em 2008, quando a tradicional ‘hora da cerveja’ do departamento – também conhecida pelos funcionários e estudantes como ‘hora do ajuste de atitude’ – estava em andamento.
Tanzi tinha estado à procura de genes de risco de Alzheimer em alguns novos dados genómicos humanos e ficou intrigado ao ver um gene para CD33, uma proteína amplamente expressa no sistema imunitário inato, aparecer. Ele foi aqui ao lado para perguntar ao seu amigo e colega Rob Moir o que pensava sobre a estranha idéia de que o sistema imunológico inato poderia vomitar um gene de Alzheimer candidato.
Moir, um neurocientista, estava ocupado pesquisando o que havia de novo na literatura geral das ciências da vida, e se deparou com um artigo sobre peptídeos antimicrobianos, que são encontrados em muitas vias de imunidade inata. “Meu, olha para isto”, ele chamou Tanzi. Seu computador mostrou uma tabela descrevendo os peptídeos, todos eles de comprimento semelhante ao amilóideβ e com algumas propriedades semelhantes. “Achas que o amilóide 3 pode ser um peptídeo antimicrobiano?”, perguntou ele. O Tanzi não hesitou. “Vamos testá-lo!”
Moir correu com a ideia. “Ele era como um cachorro com um chinelo, ele não largava”, lembra Tanzi.
Neste momento, ninguém tinha pensado muito sobre se a amilóideβ poderia ter um papel específico próprio, apesar do fato de ser altamente conservada entre as espécies – um forte indicador de utilidade biológica. A sequência tem pelo menos 400 milhões de anos, e está presente em cerca de dois terços de todos os vertebrados. Talvez tenha sido mais do que apenas um vilão, especularam eles. Talvez tivesse uma função de bom rapaz, prendendo micróbios que encontram o seu caminho no cérebro e impedindo-os de causar doenças. Este sistema pode dar errado quando o cérebro envelhece e perde sua capacidade de limpar eficientemente os amilóides.
Tanzi, que tinha se formado em microbiologia, pediu à estudante de pós-graduação Stephanie Soscia para ver rapidamente se a amilóideβ poderia matar oito microorganismos causadores de doenças comuns em um tubo de ensaio, incluindo Streptococcus pneumoniae e Escherichia coli. Ela encontrou – pelo menos tão eficazmente quanto os conhecidos peptídeos antimicrobianos poderiam.
Eles correram esse fato para o press5 em 2010, e nos anos seguintes, Moir presidiu a uma série de experiências mais minuciosas para sondar o que eles agora chamavam de sua hipótese de proteção antimicrobiana. Eles injetaram a bactéria Salmonella typhimurium diretamente no cérebro de ratos 5xFAD, e descobriram que eles sobreviveram mais tempo do que ratos não transgênicos, sem placas. Eles encontraram resultados similares em vermes nematódeos, usando o fungo patogênico Candida albicans. Em ambos os casos, amilóides formaram redes pegajosas que engoliram e desarmaram os patógenos6 (veja ‘Como micróbios poderiam semear placas’).
Fontes: Ref. 9; Nature 559, S4-S7 (2018).
Então a equipe voltou sua atenção para os vírus do herpes, que tinham surgido como os patógenos humanos mais frequentemente ligados à doença de Alzheimer. Eles injetaram HSV1 no cérebro de jovens ratos 5xFAD e de ratos normais. Em três semanas, os cérebros dos ratos transgénicos foram salpicados com placas amilóides. Quando a equipe repetiu a experiência com uma dose letal de HSV1, os ratos transgênicos viveram mais do que os controles – e as placas apareceram em seus cérebros em dois dias7. “Foi uma coisa incrível de se ver”, diz Tanzi.
HSV1 está tão difundido que mais da metade das pessoas em todo o mundo o abriga em seus corpos. Mas Moir também queria testar os efeitos do HHV-6, que é encontrado em até 10% dos cérebros saudáveis – embora muitas vezes em níveis baixos, e com efeito desconhecido. Os ratos são resistentes à infecção pelo HHV-6, então a equipe de Moir sondou os efeitos do vírus em uma cultura 3D de células neurais humanas que modela alguns aspectos da doença de Alzheimer. Normalmente, este mini-organóide cerebral começa a acumular placas amilóides e emaranhados de tau após seis semanas em cultura. Mas, como os pesquisadores tinham visto com ratos, as placas apareceram apenas dois dias depois de terem adicionado o vírus7,
Moir e Tanzi passaram a investigar o impacto dos vírus do herpes na formação de tau-tangle nos organóides, e se os emaranhados poderiam bloquear a propagação dos vírus para os neurônios. Moir morreu em dezembro de 2019 após uma curta doença, mas Tanzi diz que seu grupo ainda está seguindo esta linha de trabalho.
O resultado de suas experiências de prova de conceito até agora, ele diz, é que “se você está fazendo amilóide-β, você sobrevive melhor à infecção”. Mas ele admite que a prova real – ver uma infecção desencadear a cascata amilóide para causar a doença – está muito longe de ser uma doença. “Ainda não vimos a arma fumegante.” E ainda ninguém sabe se as propriedades antimicrobianas da amilóide 3 são realmente implantadas como parte de um processo fisiológico normal nas pessoas, diz ele, ou quão significativas seriam na paleta geral dos mecanismos de defesa no cérebro. A infecção pode ser uma forma de atacar o fósforo que leva ao incêndio de Alzheimer, tal como fazem as raras mutações genéticas.
Cientes de que o que quer que atinja o fósforo no início da doença pode já não estar presente quando a pessoa morre, o laboratório de Tanzi está a desenvolver técnicas para isolar e analisar placas individuais para ver se há vestígios de micróbios presos no seu interior. É uma espécie de escavação arqueológica, diz ele.
Estudos de apoio
O trabalho de Tanzi ainda não foi reproduzido independentemente, mas outros experimentos forneceram suporte circunstancial para a hipótese de proteção antimicrobiana. Por exemplo, cientistas da empresa de biotecnologia Genentech no sul de São Francisco, Califórnia, mostraram que uma mutação em um gene conhecido como PILRA, que é expresso em várias células imunes, está associada a um risco reduzido de Alzheimer8. O gene faz uma proteína que ajuda o herpes e outros vírus a entrar nos neurônios, e os pesquisadores dizem que a mutação pode impedir essa entrada.
E o mais intrigante é que um artigo de 20209 do laboratório da bióloga química Yue-Ming Li do Memorial Sloan Kettering Cancer Center em Nova York fornece um mecanismo que pode ligar a neuroinflamação à produção de amilóide-β. A equipe de Li descobriu que uma proteína chamada IFITM3 se ativa quando os vírus entram no cérebro. A proteína se liga a uma das enzimas amilóides, chamada γ-secretase, e aumenta a produção de amilóides.
Li e sua equipe observaram espécimes de bancos de cérebro, e descobriram que a expressão do gene IFITM3 aumentou com a idade. Também foi maior nos cérebros de pessoas com doença de Alzheimer do que nos de controle. Além disso, em experimentos com células cerebrais cultivadas, eles descobriram que uma molécula que estimula a inflamação, uma citocina chamada interferon, aumentou os níveis de IFITM3 e amilóideβ (em amostras de cérebro humano, também, onde quer que eles tenham encontrado mais IFITM3, eles encontraram mais interferon). Tudo isso sugere, dizem, que a proteína poderia atuar como um intermediário entre a inflamação e o processo de fabricação de amilóide.
Li está agora investigando se o IFITM3 poderia se tornar um biomarcador que ajudaria a decidir quais pacientes poderiam ser recrutados para ensaios clínicos de terapias anti-inflamatórias ou medicamentos que visam γ-secretase. Ele também está investigando se a proteína poderia se tornar um alvo útil para o desenvolvimento de medicamentos.
Os resultados são “um grande passo à frente”, diz de Strooper, porque revelam o tipo de cascata que caracteriza muitas doenças complexas, incluindo o câncer. O processo “pode ser desencadeado tanto por mutações que causam a doença de Alzheimer familiar, que levam a mais amilóide, que provoca inflamação, quanto por uma infecção que provoca inflamação, que provoca superprodução de peptídeos amilóides”, diz ele.
Se isso for verdade, diz ele, teria implicações importantes para o tratamento do Alzheimer, pois bloquear a produção de amilóideβ pode significar que as infecções de repente representam uma ameaça maior para o cérebro. “Mas isso é inteiramente especulativo, e depende de quão importante a amilóide_β pode vir a ser na linha de defesa global do cérebro”
Alguns pesquisadores ainda estão céticos de que as infecções têm um papel importante na doença de Alzheimer. O neurocientista John Hardy do University College London, que compartilhou o Prêmio Cérebro de 2018 com de Strooper e outros pelo trabalho sobre Alzheimer, diz que ele “apostava £5 mas não £500” na teoria da proteção antimicrobiana estando certo. “Mas acho que não vai ser provável, e acho que não há muito mais a ser explicado sobre Alzheimer além da genética”, diz ele. E a neurocientista Tara Spires-Jones, da Universidade de Edimburgo, Reino Unido, diz que embora os dados até agora permitam a possibilidade de a infecção semear alguns casos de Alzheimer ao criar inflamação, o processo normal de envelhecimento também poderia ser uma explicação. O envelhecimento, aponta ela, é o maior fator de risco para o desenvolvimento da doença de Alzheimer. “Na minha opinião pessoal, a inflamação geral no cérebro que vem com o envelhecimento é mais provável que seja a causa”
Dados os modelos certos, no entanto, alguns cientistas pensam que a teoria da infecção pode ser provada, mesmo que seja difícil mostrar qual a proporção de casos de Alzheimer que foram desencadeados por um micróbio. Jacobson está encantado com as novas possibilidades, e espera desenvolver um modelo de marmoset para testar a teoria da infecção, pois este pequeno primata emula a patologia do Alzheimer em humanos mais exatamente do que outros modelos. Tanzi está planejando usar um rato cujos genes amilóides foram trocados por seus equivalentes humanos e que, portanto, expressa a amilóide humana-β em níveis fisiológicos normais. Outro passo importante será que laboratórios independentes reproduzam os resultados existentes.
Como para o prêmio Norins, 40 candidatos submeteram trabalhos até agora na esperança de sair com o prêmio em dinheiro em março, quando os resultados do desafio serão anunciados. Norins está ciente da enormidade da tarefa. A prova de que um germe causa Alzheimer, diz ele, será “a prova mais difícil de fornecer”.