Fractionated ionising radiation affects cellular functions, and gene expression associated to subpopulation of F11 dorsal root ganglia neurons without inducing oxidative stress

O tratamento do câncer frequentemente depende de poderosos feixes de energia para destruir células malignas, uma prática conhecida como radioterapia. Embora essa abordagem seja altamente eficaz para interromper o crescimento de tumores, ela pode deixar para trás uma sombra persistente para os sobreviventes: dor crônica que perdura muito depois de o câncer em si ter sido curado. Para entender por que isso acontece, os cientistas recorrem à rede sensorial do corpo, especificamente aos gânglios da raiz dorsal. Estes são pequenos aglomerados de células nervosas localizados logo fora da medula espinhal que atuam como estações de retransmissão, levando sinais sobre o toque, temperatura e dor da pele e dos músculos para o cérebro. Quando esses nervos são danificados ou alterados, o cérebro pode receber sinais incorretos ou intensificados, resultando na sensação de dor sem qualquer lesão atual. Compreender como os tratamentos médicos afetam essas células nervosas específicas é crucial para encontrar formas de prevenir esse sofrimento de longo prazo.

Pesquisadores propuseram-se a investigar exatamente como a exposição à radiação altera o comportamento desses neurônios sensoriais. Eles utilizaram um modelo de laboratório de células nervosas de rato, conhecido como linhagem celular F11, para simular o que acontece quando o corpo recebe um curso padrão de radioterapia. Em vez de um único blast de energia, as células foram expostas a raios X ionizantes durante quatro dias consecutivos, com uma dose de 5 Gy por dia, totalizando uma exposição de 20 Gy. Este método mimetiza o cronograma de tratamento fracionado que os pacientes recebem na clínica, onde a dose total é dividida em partes menores para poupar tecidos saudáveis. No quinto dia, um dia após a última exposição, os cientistas examinaram as células para ver o que havia mudado. Eles verificaram sinais de envelhecimento celular, conhecido como senescência, procuraram evidências de estresse oxidativo, que é um tipo de dano celular causado por moléculas instáveis, e mediram como as células utilizavam energia e gerenciavam suas mitocôndrias, as minúsculas usinas de energia dentro de cada célula. Eles também avaliaram a expressão de genes associados a subpopulações de fibras neuronais do DRG.

A investigação revelou um quadro claro de como essas células nervosas respondem à radiação. As células mostraram um aumento na senescência, o que significa que entraram em um estado onde param de se dividir, mas permanecem vivas e ativas. O número de cópias mitocondriais dentro das células também aumentou, e o equilíbrio das moléculas transportadoras de energia mudou, indicando uma alteração na forma como as células gerenciam seu combustível interno. No entanto, contrariamente ao que seria esperado, a radiação não desencadeou estresse oxidativo nas células vinte e quatro horas após a última dose, nem alterou a taxa de consumo de oxigênio das células. Esta descoberta é significativa porque sugere que a dor associada à radioterapia pode não advir do dano imediato e caótico dos radicais livres, mas sim de mudanças mais sutis e de longo prazo na forma como as células nervosas funcionam e envelhecem.

Talvez o mais importante, o estudo descobriu que a radiação alterou as instruções genéticas dentro dessas células nervosas. Especificamente, a radiação ionizante alterou a expressão de genes associados às fibras mecanorreceptoras. Estas são as fibras nervosas específicas responsáveis por detectar pressão mecânica e tato, que também são conhecidas por desempenhar um papel na amplificação dos sinais de dor quando o corpo está lesionado. O fato de a radiação ter alterado a atividade desses genes específicos sugere uma ligação direta entre o tratamento e o desenvolvimento de dor crônica. As células não simplesmente morreram ou sofreram danos gerais; em vez disso, passaram por um reprogramação específica que poderia torná-las mais sensíveis aos sinais de dor. Esta descoberta aponta para um mecanismo onde o próprio tratamento silenciosamente reconfigura os nervos sensoriais, potencialmente explicando por que alguns sobreviventes de câncer experimentam dor persistente muito depois de sua terapia ter terminado.