Pesquisadores identificam proteína essencial para o equilíbrio do tecido ósseo

Achado pode orientar estudos voltados ao tratamento de doenças como a osteoporose. Em testes com cobaias, falta da molécula "agrin" reduziu em 30% a massa e a densidade do osso

Fernanda Bassette | Agência FAPESP – Uma descoberta recente pode mudar a forma como se entende a manutenção da saúde dos ossos e abre possibilidades futuras para o tratamento de doenças como a osteoporose. Pesquisadores da Faculdade de Odontologia de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (Forp-USP) identificaram que uma proteína chamada agrin, produzida por células denominadas osteócitos, desempenha um papel essencial na preservação da massa e da qualidade óssea.

Os osteócitos são células maduras que se originam dos osteoblastos – responsáveis pela formação do osso – e funcionam como reguladores. São eles que ajudam a manter o equilíbrio interno do tecido em um processo chamado homeostase, essencial para que os ossos se mantenham fortes ao longo da vida.

Até então, sabia-se que a agrin exercia um papel importante na regeneração do músculo cardíaco e na formação de cartilagem. O grupo liderado pelo professor Márcio Mateus Beloti, do Departamento de Biologia Básica e Oral da Forp-USP, vinculado ao Bone Research Lab, foi o primeiro a investigar se essa mesma proteína exercia papel parecido no tecido ósseo. Os resultados do estudo, apoiado pela FAPESP (projetos 20/14950-4, 21/03204-2, 21/04824-4 e 22/02461-4), foram publicados no International Journal of Biological Macromolecules.

“O que nos motivou a investigar o papel da agrin nesse contexto é que tanto o tecido ósseo quanto o cardíaco se originam do mesmo tipo de célula, chamada mesenquimal. Durante o desenvolvimento do corpo, músculos e ossos têm uma origem celular comum e, por isso, talvez a proteína agrin tivesse também alguma função na regeneração do tecido ósseo”, conta Beloti.

Em um primeiro trabalho, publicado em 2021, o grupo do pesquisador conseguiu demonstrar que os osteoblastos (células responsáveis pela formação da matriz mineralizada do tecido ósseo) produzem a proteína agrin. Em seguida, os cientistas fizeram um experimento para descobrir o que aconteceria se eliminassem a proteína dessas células. E descobriram que quando se retira a agrin dos osteoblastos eles se diferenciam menos e, consequentemente, formam menos matriz óssea mineralizada.

“Isso nos dizia o seguinte: os osteoblastos que têm a proteína agrin ativa estão formando tecido ósseo de forma fisiológica. Se por doença ou outro motivo essas células deixarem de produzir essa proteína, teremos problemas de formação de tecido ósseo”, explica Beloti.

Com base nesses achados, o grupo investigou um segundo tipo de célula óssea – que são os osteócitos (osteoblastos mais maduros, no estágio terminal de diferenciação celular). Desta vez, Maria Paula Oliveira Gomes, Letícia Faustino Adalpho e Adalberto Luiz Rosa levantaram a seguinte hipótese: será que a proteína agrin também é produzida pelos osteócitos e tem um papel importante em sua função?

Para investigar essa possibilidade, a equipe utilizou camundongos geneticamente modificados (conhecidos como camundongos “nocaute”), nos quais a produção da proteína agrin foi desativada especificamente nos osteócitos (nocaute condicional), que eram as células de interesse. A abordagem foi necessária porque a ausência total de agrin no organismo leva o animal à morte ao nascer, por causa de complicações respiratórias graves. Assim, seria inviável estudar os efeitos da falta de agrin no osso em um animal completamente desprovido da proteína.

A manobra científica adotada pelo grupo foi criar um modelo animal no qual a proteína agrin fosse removida apenas dos osteócitos. Com isso, os pesquisadores conseguiram analisar especificamente o papel da agrin no osso, sem afetar sua produção em outras partes do corpo. Em paralelo, usaram a tecnologia CRISPR-Cas9 (de edição gênica) para silenciar a agrin em uma linhagem de osteócitos cultivada em laboratório, permitindo investigar os efeitos da ausência da proteína em um ambiente controlado. “A partir daí observamos o que acontecia com o osso desse animal”, conta Beloti.

Os camundongos geneticamente modificados foram acompanhados a partir do nascimento e avaliados novamente ao completar seis semanas de vida. Em seguida, foram comparados com animais não modificados geneticamente, do grupo-controle. Os resultados foram evidentes: os osteócitos realmente produzem a proteína agrin, e sua ausência teve impacto direto na saúde óssea dos animais.

Menos tecido ósseo

Os camundongos sem agrin nos osteócitos apresentaram uma redução significativa na massa óssea, além de mudanças físicas e químicas na composição do osso. Isso comprometeu a estrutura do tecido, tornando os ossos mais frágeis e suscetíveis a fraturas. “Mesmo tendo a mesma idade, o animal sem agrin nos osteócitos apresentou uma diferença importante na composição da massa óssea quando comparado ao animal-controle”, afirmou o professor.

Em termos de volume, a perda de massa óssea foi de aproximadamente 30%. A densidade do osso (que reflete quanto ele é compacto e resistente) também foi cerca de 30% menor. No teste de fratura, que mede a força necessária para quebrar o osso, foi constatado que os ossos dos animais sem a proteína agrin exigiam 15% menos força para se romper.

Camundongos geneticamente modificados foram acompanhados a partir do nascimento e avaliados novamente ao completar seis semanas de vida (imagem: Maria Paula O. Gomes et al./Journal of Biological Macromolecules)

Além desses resultados, os pesquisadores avaliaram, do ponto de vista celular, o que estava acontecendo para que a falta de agrin levasse a essa perda de massa óssea e à consequente fragilidade. No laboratório, a ausência de agrin atrapalhou a maturação e a função dos osteócitos, o que impactou o equilíbrio das demais células do tecido: reduziu a atividade dos osteoblastos (que formam os ossos) e aumentou a dos osteoclastos (que degradam o osso).

Potencial terapêutico

Segundo Beloti, os resultados reforçam que a proteína agrin é um elo fundamental no circuito de comunicação entre osteócitos, osteoblastos e osteoclastos – e é isso que a torna um possível alvo para novas terapias. Ao regular esse equilíbrio celular, a proteína ajuda a preservar a integridade do tecido, mesmo em casos em que a perda óssea não esteja diretamente relacionada à ausência de agrin. “Estimular sua produção nas células pode ser uma forma de criar um mecanismo para compensar os danos ao tecido ósseo”, sugere o pesquisador.

Apesar dos avanços, ainda não se sabe se existe alguma doença que leve naturalmente à menor produção da proteína agrin em seres humanos. Um próximo passo da pesquisa será investigar mais a fundo a possível ligação entre a agrin e o desenvolvimento da osteoporose. A ideia é descobrir se a ausência da proteína pode agravar os efeitos da doença, que enfraquece os ossos e afeta milhões de pessoas no mundo todo, especialmente a população mais idosa.

O artigo Agrin-deficient osteocytes disrupt bone tissue homeostasis in male mice pode ser lido em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813025031034.