Ferramentas ópticas para detectar alterações metabólicas celulares de forma não-invasiva e independente de probes.

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Créditos da imagem: Liu et al., 2018.

Monitorar mudanças subcelulares funcionais e estruturais associadas ao metabolismo é essencial para a compreensão desenvolvimento de tecido saudável e progressão de numerosas doenças, incluindo câncer, diabetes e doenças cardiovasculares e neurodegenerativas. Infelizmente, métodos estabelecidos para este propósito, quer são destrutivos ou requerem o uso de agentes exógenos.

Conforme relatado hoje na Science Advances, os pesquisadores conseguiram usar um método novo para identificar tais assinaturas metabólicas específicas. O método baseia-se na autofluorescência de duas coenzimas importantes (biomoléculas que funcionam em conjunto com enzimas) quando excitadas por um laser, como ocorre no FLIM. As coenzimas – nicotinamida adenina dinucleótidea (NADH) e flavina adenina dinucleótidea (FAD) – estão envolvidas em um grande número de processos metabólicos nas células. Para descobrir as vias metabólicas específicas afetadas por doenças ou estresse, os cientistas analisaram três parâmetros: a proporção de FAD para NADH, o “fade” de fluorescência do NADH e a organização das mitocôndrias como revelado pela distribuição espacial de NADH dentro de uma célula.

O primeiro parâmetro – as quantidades relativas de FAD para NADH – pode revelar quão bem a célula está consumindo oxigênio, metabolizando açúcares ou produzindo ou quebrando moléculas de gordura. O segundo parâmetro – o tempo de decaimento da fluorescência de NADH – revela detalhes sobre o ambiente local do NADH. O terceiro parâmetro – a distribuição espacial do NADH nas células – mostra como as mitocôndrias sedividem e se fundem em resposta ao crescimento celular e ao estresse. Tomados em conjunto, esses três parâmetros começam a fornecer assinaturas metabólicas mais específicas e únicas da saúde ou disfunção celular.

Mapping metabolic changes by noninvasive, multiparametric, high-resolution imaging using endogenous contrast