Em um projeto colaborativo entre a Faculdade de Medicina Veterinária e o Centro Interdisciplinar de Bioinformática (IZBI) da Universidade de Leipzig, mudanças na expressão gênica em glândulas sebáceas foram mapeadas espacialmente pela primeira vez. O estudo documenta em alta resolução mudanças na expressão gênica no curso da síntese de sebo e identifica novos candidatos para a modulação da produção de sebo. Os pesquisadores publicaram suas descobertas no prestigiado Journal of Biological Chemistry.
As glândulas sebáceas são essenciais para manter a estrutura e a função da pele. Em um processo conhecido como secreção holócrina, as células na periferia da glândula acumulam grandes quantidades de moléculas lipídicas, são transportadas para o centro da glândula e eventualmente se rompem, liberando uma secreção oleosa (sebo) que protege a superfície da pele e a mantém flexível. Em humanos e na maioria dos mamíferos, o sebo tem outras funções importantes, mas amplamente inexploradas, como proteger contra a apoptose induzida por UVB (morte celular) ou contribuir para a resposta imune inata da pele. A produção de sebo pode afetar o metabolismo energético em todo o corpo. A desregulamentação da glândula sebácea é um fator-chave no desenvolvimento da acne e também desempenha um papel em outras condições de pele, como eczema, uma inflamação crônica e coceira das camadas superiores da pele, e psoríase. Estudos recentes também indicam que a produção de sebo pode ter efeitos imunomoduladores importantes e influenciar o metabolismo energético de todo o organismo. A modulação da secreção de sebo pode, portanto, ser um alvo terapêutico atraente não apenas para doenças de pele, mas também para doenças infecciosas e metabólicas.
“Além de sua importância na saúde da pele, as glândulas sebáceas são um modelo atraente e acessível para entender processos biológicos fundamentais, como síntese de lipídios, função de células-tronco ou desenvolvimento de tumores”, diz o professor Marlon R. Schneider. Ele dirige o Instituto de Fisiologia Veterinária da Universidade de Leipzig e iniciou e supervisionou o estudo.
No entanto, não houve nenhum estudo detalhado das mudanças na expressão gênica em sebócitos (células da glândula sebácea) que levam à produção de sebo. Neste estudo publicado recentemente, os dois grupos de pesquisa integram novos métodos, como análise espacial da expressão gênica, análise de pseudotempo e enriquecimento funcional, para mapear o desenvolvimento progressivo das células da glândula sebácea até a lise celular. Com base em quatro estágios de diferenciação celular gerados por agrupamento não supervisionado, os dados mostram uma modulação consecutiva de funções celulares que podem ser associadas a conjuntos de genes específicos, desde a proliferação celular e fosforilação oxidativa até a síntese de lipídios e morte celular. Os resultados foram validados por comparação com dados do transcriptoma da glândula sebácea publicados anteriormente e posteriormente corroborados pela análise dos padrões de expressão proteica de um subconjunto selecionado das transcrições no Human Protein Atlas disponível publicamente. O estudo também é complementado por uma ferramenta on-line disponível gratuitamente e pesquisável.
PD Dr Hans Binder, ex-diretor do Centro Interdisciplinar de Bioinformática (IZBI) da Universidade de Leipzig, enfatiza a importância de uma ferramenta de bioinformática online desenvolvida em paralelo: “O método é altamente orientado por dados. Pesquisadores ao redor do mundo podem usar a ferramenta para pesquisar e analisar nossos dados de forma independente.”
A combinação de diferentes métodos fornece uma compreensão abrangente e nova da dinâmica da expressão gênica subjacente à diferenciação da glândula sebácea. Os dados sugerem um desenvolvimento contínuo de células sebáceas por meio de uma modulação consecutiva de funções celulares que podem ser vinculadas a conjuntos de genes específicos. O estudo identifica novos participantes na produção de sebo, fornecendo novas maneiras de modular a produção de sebo e apontando para futuras abordagens experimentais de relevância médica.
Próximo alvo: condições de pele e lacerações
Na próxima etapa, as mudanças de expressão genética na glândula sebácea em conexão com certas condições de pele serão caracterizadas em mais detalhes. Especialmente para eczema e psoríase, mas também para tumores de glândula sebácea. Essas investigações utilizarão o próximo estágio de desenvolvimento do método de análise de transcriptoma espacial, que permite que os resultados sejam obtidos no nível de célula única.
A Dra. Maria Schmidt, primeira autora do estudo, explica a importância do método: “Em 2020, a prestigiosa revista Nature nomeou a expressão gênica espacialmente resolvida como seu Método do Ano. Como uma combinação de biologia molecular e microscopia, é altamente orientada por dados e, em combinação com bioinformática sofisticada, abre novos insights sobre a organização dos processos da vida no espaço e no tempo na resolução celular.”
Além das glândulas sebáceas da pele, há glândulas sebáceas especializadas que desempenham funções muito específicas no corpo. As glândulas meibomianas ao longo da borda das pálpebras, por exemplo, produzem uma substância oleosa que forma a camada lipídica (fase gordurosa) do filme lacrimal. Isso impede que as lágrimas evaporem. Quando essa camada lipídica é rompida, causa inflamação e olhos secos. Um mapeamento semelhante de mudanças na expressão genética na glândula meibomiana está quase concluído.