Colunista destaca pesquisas que apontam a importância da nutrição adequada para o desenvolvimento cerebral na gestação, na infância e na adolescência

 Por Claudio A. Serfaty

Nosso cérebro contém bilhões de neurônios e alguns trilhões de sinapses que definem circuitos neurais complexos. O desenvolvimento das conexões entre neurônios se inicia na gestação, mas a maior parte do processo de refinamento desta comunicação neuronal ocorre nos primeiros anos d­e vida e se estende por toda a adolescência. Além dos estímulos externos, a alimentação e a nutrição adequada têm papel fundamental nesses processos.

O ajuste destes circuitos neurais segue uma sequência temporal de desenvolvimento que se inicia pelos sistemas sensoriais, motores e linguagem (até por volta dos 5-7 anos de vida) e, por fim, pelos sistemas cognitivos, o que ocorre até o final da adolescência. Estes períodos do desenvolvimento, conhecidos como períodos críticos, modelam e ajustam a eficiência dos circuitos neurais. O desenvolvimento e, principalmente, o refinamento destes circuitos sinápticos nos permite interpretar os sentidos, interagir com o ambiente, aprender e, por fim, desenvolver plenamente nossa individualidade e potencialidade biológica.

Durante os períodos críticos, o cérebro tem maior capacidade adaptativa (plasticidade neural) e os circuitos neurais são ativamente modelados de acordo com a estimulação do ambiente. É importante ressaltar que diversos distúrbios do desenvolvimento, incluindo o autismo e algumas formas de deficiência mental, envolvem alterações nos padrões de conexão, notadamente durante uma fase na qual as sinapses “inadequadas” são ativamente eliminadas em prol de sinapses ativas. No autismo, por exemplo, há uma tendência de se observar uma menor eliminação de sinapses, enquanto nas síndromes que envolvem retardo mental, pode ocorrer uma eliminação sináptica maior do que o esperado.

Durante toda a infância e a adolescência, o cérebro é particularmente sensível e vulnerável a condições adversas como a falta de estimulação (incluindo estimulação psicomotora e linguagem), interação afetiva e também as deficiências nutricionais. Há décadas se sabe que a desnutrição proteico-calórica grave produz grandes atrasos no desenvolvimento do cérebro. Nutrientes como aminoácidos (derivados de proteínas) e ácidos graxos formam neurotransmissores e moléculas que sinalizam uma infinidade de processos biológicos, fundamentais para o desenvolvimento de neurônios e suas sinapses. Portanto, alimentos podem controlar a maneira como os neurônios proliferam, se diferenciam e se comunicam.

Dentre os vários nutrientes, alguns são particularmente importantes, já que nosso organismo é incapaz de produzi-los e, portanto, dependemos integralmente da sua ingesta: os chamados nutrientes essenciais.  Neste sentido, o cérebro em desenvolvimento é particularmente sensível às carências nutricionais do aminoácido triptofano, precursor do neurotransmissor serotonina – encontrado principalmente e em grandes quantidades em proteínas de origem animal – e dos ácidos graxos ômega-3 – disponíveis em peixes, frutos do mar e castanhas .

Nos últimos anos, demonstramos em nosso laboratório que o status nutricional destes nutrientes essenciais é capaz de influenciar o desenvolvimento de circuitos neurais e a eliminação seletiva de sinapses. Além disso estas carências nutricionais alteram os padrões de plasticidade no sistema nervoso central em desenvolvimento durante o período crítico.

Estes estudos foram conduzidos utilizando o sistema visual de roedores como modelo de formação de circuitos neurais. O cérebro de roedores desenvolve suas conexões dentro das primeiras três semanas de vida pós-natal. Tal como no cérebro humano (que faz o mesmo ao longo dos primeiros anos de vida), as conexões que formam o sistema visual destes animais apresentam, em fases iniciais do desenvolvimento, um grande número de sinapses imaturas, mas pouco funcionais. Estas conexões neurais são progressivamente eliminadas, dando lugar a um número menor de sinapses maduras, com maior funcionalidade. A correta eliminação de sinapses imaturas, é uma espécie de ajuste – tal qual uma limpeza – dos circuitos neurais, considerada uma das chaves de todo o desenvolvimento psico-motor, dando substrato neural para o progressivo desenvolvimento das funções sensoriais, do controle motor  da linguagem e cognição.

A restrição nutricional de aminoácidos essenciais em períodos críticos do desenvolvimento reduz a capacidade plástica do cérebro e do sistema visual.

A restrição nutricional de aminoácidos essenciais em períodos críticos do desenvolvimento reduz a capacidade plástica do cérebro e do sistema visual.

Estudos em modelos animais mostraram que a restrição nutricional de aminoácidos essenciais, como o triptofano, reduz rapidamente o conteúdo de serotonina e, como consequência, atrasa a eliminação de conexões inadequadas e reduz significativamente a capacidade plástica do sistema visual.

Estes estudos foram realizados ao se comparar o curso temporal do desenvolvimento do padrão de eliminação de sinapses transitórias. Em animais controle, que não sofreram restrição de aminoácidos, as conexões “erradas” eram eliminadas durante as duas primeiras semanas após o nascimento, enquanto as ninhadas alimentadas com dietas pobres em triptofano apresentavam uma eliminação sináptica mais lenta do que o esperado.

Ao testarmos a capacidade plástica do cérebro em condições de desnutrição de triptofano,verificamos que a plasticidade era drasticamente reduzida nestes animais. Durante o desenvolvimento normal, o cérebro jovem é extremamente plástico. Por este motivo, pequenas lesões são rapidamente compensadas pelo crescimento de axônios (parte dos neurônios que conduz os impulsos nervosos) não lesados. No entanto, animais alimentados com dietas pobres em triptofano não apresentavam esta característica, indicando um grave déficit de plasticidade cerebral. Demonstramos, ainda, que a redução da capacidade plástica induzida pela restrição nutricional de triptofano é reversível, desde que uma alimentação adequada seja oferecida durante o período crítico. No entanto, o dano tende a se tornar permanente se a realimentação for introduzida apenas em fases tardias do desenvolvimento.

Dados da literatura dão suporte a estes achados. A falta de triptofano, consequência de uma desnutrição proteica, resulta na redução do conteúdo de serotonina, que atua na modulação do humor. Por consequência, é comum que esta forma de desnutrição esteja acompanhada de depressão e apatia além, de déficits de aprendizado e outros transtornos psíquicos.

É importante salientar que fontes de proteína animal representam um alto custo nas cestas básicas o que põe em risco principalmente as populações de baixa renda, além de pessoas que optam por dietas com restrição de fontes proteicas de origem animal sem a devida supervisão.

Já os ácidos graxos essenciais da família ômega-3, (presentes em peixes, frutos do mar e algumas sementes como nozes, castanhas e linhaça, verduras escuras e azeite extra virgem) estão diretamente envolvidos com diversos aspectos do desenvolvimento do sistema nervoso, impactando processos como a neurogênese (a proliferação de neurônios), a sinaptogênese (formação de sinapses) e o suporte trófico, que garante a viabilidade de populações neuronais. De acordo com estudos conduzidos pela pesquisadora canadense Sheila Innis, as alterações na biodisponibilidade do DHA, principal metabólito ativo dos ácidos graxos ômega-3, têm sido associadas, em crianças, a retardos no desenvolvimento da acuidade visual e também a déficits de aprendizado.

Os ácidos graxos ômega-3 não são produzidos pelo nosso organismo, mas apenas obtidos em alimentos como peixes, castanhas, azeite, verduras escuras e linhaça.

Os ácidos graxos ômega-3 não são produzidos pelo nosso organismo, mas apenas obtidos em alimentos como peixes, castanhas, azeite, verduras escuras e linhaça.

Nosso laboratório vem demonstrando que a restrição nutricional de ácidos graxos ômega-3, e em particular do DHA, altera de forma substancial os parâmetros de desenvolvimento de conexões e o curso temporal de períodos críticos de plasticidade cerebral.Nestes estudos também demonstramos que ninhadas de ratos alimentadas com dietas contendo apenas ácidos graxos saturados (óleo de coco) apresentam uma enorme redução na quantidade de DHA no cérebro. Como resultado o padrão de eliminação de sinapses transitórias é significativamente atrasado, resultando em conexões neurais imaturas ao longo do desenvolvimento.

Nossos estudos mostraram, ainda, que a exemplo do que ocorre com o triptofano, existe uma janela temporal específica para a reintrodução destes nutrientes na dieta (principalmente o DHA). e que corresponde ao período crítico de desenvolvimento. Mais uma vez descrevemos que o dano à formação de conexões pode ser irreversível se a realimentação não for realizada durante a infância.

As fontes nutricionais ricas em omega-3 são bastantes restritas na natureza. Além disso, as enzimas que convertem os ácidos graxos ômega-3 em seu principal derivado bioativo, o DHA, são limitadas e sofrem uma grande competição por outros ácidos graxos como os ácidos ômega-6, abundantes em óleos vegetais e, também, uma grande competição pelo metabolismo de gorduras saturadas e as chamadas gorduras trans – gorduras originárias de óleos vegetais que são artificialmente hidrogenadas por processos industriais. Portanto, não basta comer boas fontes de ômega-3. É necessário equilibrar a ingesta de ácidos graxos saturados em geral, presentes em frituras, alimentos industrializados, manteigas e mesmo no óleo de coco, que tem sido indicado como suplemento “natural”.

Isto significa que gestantes e mães que estão amamentando precisam ficar muito atentas à qualidade da alimentação. E este cuidado deve se estender por toda a infância e adolescência. Um estudo canadense de 2008 mostrou que mesmo bebês podem ter baixos níveis de DHA se forem amamentados por mães carentes deste nutriente.  Portanto, esta forma de desnutrição pode ter grande impacto no desenvolvimento cerebral e, ao contrário da desnutrição proteica, pode estar presente em qualquer classe social. É uma desnutrição muito democrática!

Em conclusão, nossos estudos procuram mostrar as consequências de formas específicas de má nutrição sobre o desenvolvimento de circuitos neurais. Nossos resultados mostram, ainda, que existe uma grande dependência de nutrientes essenciais durante fases iniciais do desenvolvimento. Como o desenvolvimento sensorial precede o desenvolvimento de linguagem e das funções cognitivas, apontamos o risco destas formas relativamente silenciosas de desnutrição para a aquisição de habilidades cognitivas, incluindo os processos de aprendizagem.

 

Sugestões para Leitura

Innis, S. M. (2008). “Dietary omega 3 fatty acids and the developing brain.” Brain Res 1237: 35-43.

Simon, M. V., D. L. Agnolazza, et al. (2016). “Synthesis of docosahexaenoic acid from eicosapentaenoic acid in retina neurons protects photoreceptors from oxidative stress.” J Neurochem 136(5): 931-946.

Teissier, A., M. Soiza-Reilly, et al. (2017). “Refining the Role of 5-HT in Postnatal Development of Brain Circuits.” Front Cell Neurosci 11: 139.

Serfaty, C.A. Tryptophan intake and the influence of serotonin on development and plasticity of sensory circuits In: Handbook of Behavior, Food and Nutrition.1 ed.New York : Springer, 2011, v.1, p. 2135-2151.

Serfaty, Claudio Alberto; de Velasco, Patricia Coelho. Low Omega-3 Fatty Acids Diet and the Impact on the Development of Visual Connections and Critical Periods of Plasticity In: Omega-3 Fatty Acids in Brain and Neurological Health.1 ed.New York : Elsevier, 2014, v.1, p. 109-120.

Sobre o Autor

Claudio Serfaty

Graduado em Medicina pela UFRJ, mestrado e doutorado pelo Instituto de Biofísica da UFRJ, doutorado sanduíche na Oxford University.
Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Neurociências da UFF, pesquisador 2 do CNPq; chefe do Laboratório de Plasticidade Neural da UFF desde 1994 onde são desenvolvidos projetos de pesquisa relacionados ao desenvolvimento pós-natal dos circuitos neurais, com ênfase em nutrição, desenvolvimento do cérebro e períodos críticos de neuroplasticidade.

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