A análise de neurotransmissores envolve a medição de neurotransmissores, que são moléculas bioquímicas cruciais que regulam funções fisiológicas e comportamentais no sistema nervoso [1] [2]. Essa análise é vital para a compreensão das funções cerebrais, o diagnóstico de doenças neurodegenerativas como a doença de Parkinson e a avaliação dos efeitos de diversas intervenções, como medicamentos ou modificações dietéticas [3] [4] [4].
Diversos métodos, incluindo cromatografia líquida de ultra-alta eficiência acoplada à espectrometria de massas em tandem (UPLC-MS/MS), cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas com tempo de voo (GC-TOF) e biossensores eletroquímicos, são utilizados para a detecção sensível e precisa [6] [2] [1].
Os métodos atuais para quantificação de neurotransmissores incluem procedimentos invasivos ou equipamentos de imagem volumosos, mas os avanços na microfabricação estão levando ao desenvolvimento de instrumentos compactos para monitoramento in vivo não invasivo e ininterrupto [5].
Técnicas como cromatografia líquida de ultra-alta eficiência acoplada à espectrometria de massas em tandem (UPLC-MS/MS) e cromatografia líquida de alta eficiência com detecção eletroquímica (HPLC-EC) são utilizadas para analisar neurotransmissores no soro e no tecido cerebral, respectivamente [6] [4]. Um estudo envolvendo 376 pacientes no Hospital Infantil de BC utilizou a análise de neurotransmissores no líquido cefalorraquidiano, identificando valores anormais em 67 (17,8%) pacientes, dos quais 38 (59%) apresentavam epilepsia [4].
Novos métodos incluem a observação direta de moléculas individuais de neurotransmissores usando eletrodos de nanoespaço e análise de aprendizado de máquina, capazes de identificar dopamina, serotonina e norepinefrina com alta precisão em nível de molécula única e em escala de tempo de milissegundos em tecido cerebral de camundongos [3]. Outras técnicas avançadas envolvem GC-TOF com LC-MS, que pode analisar 14 neurotransmissores clássicos com alta sensibilidade [2].
Metabolômica de neurotransmissores
A metabolômica, particularmente utilizando espectrometria de massa, é crucial para identificar e quantificar metabólitos neuroativos de pequenas moléculas, oferecendo insights sobre a interação entre a microbiota intestinal e o cérebro em doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer (DA) e a doença de Parkinson (DP) [7].
Essa abordagem é particularmente útil para o estudo de fisiopatologias complexas em distúrbios neurodegenerativos como a DP, onde fatores ambientais e genéticos desempenham um papel. A metabolômica baseada em espectrometria de massa, incluindo cromatografia líquida-espectrometria de massa (LC-MS), cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS) e espectrometria de massa por imagem, é particularmente adequada para a obtenção de sinais metabólicos na comunicação bidirecional entre a microbiota intestinal e o cérebro.
Na doença de Alzheimer, a metabolômica revelou que distúrbios metabólicos são uma causa fundamental da proteinopatia amiloide e da neurodegeneração. Uma abordagem metabolômica baseada em eletroquímica no líquido cefalorraquidiano ventricular post-mortem de 15 indivíduos com DA e 15 indivíduos sem demência identificou alterações nas vias da tirosina, triptofano, purina e tocoferol, juntamente com reduções na norepinefrina e seus metabólitos em pacientes com DA [8].
A disfunção de neurotransmissores é uma característica fundamental em modelos de DA. Um estudo em ratos com modelo de DA induzido por beta-amiloide 25-35 mostrou que a capacidade de aprendizagem espacial foi agravada em 4 semanas, e a disfunção de neurotransmissores envolveu principalmente GABA, acetilcolina, ácido glutâmico, 5-hidroxitriptamina, dopamina e norepinefrina [9].
Estudos metabolômicos são cruciais para a identificação de biomarcadores e a compreensão de vias bioquímicas alteradas em doenças neurodegenerativas [10]. Biomarcadores metabólicos comuns identificados em DA, DP e ELA incluem glutamato, taurina, ácido úrico, aminoácidos de cadeia ramificada, acilcarnitina, creatinina e colina [10] [11]. Análises de enriquecimento de vias metabólicas indicaram a importância do transporte de membrana (via transportadores ABC) de arginina e prolina, e sugeriram que o metabolismo de alanina, aspartato, glutamato e purinas pode servir como vias alternativas para lidar com o suprimento inadequado de glicose e crises energéticas na neurodegeneração [11].
Na DP, a metabolômica auxilia na identificação de características específicas da doença, embora a apresentação clínica, o envolvimento do sistema motor e o estágio da doença possam afetar a relevância dos biomarcadores [12]. Uma meta-análise de pacientes com DP idiopática e monogênica e controles descobriu que a medicação com levodopa, e não o estado da doença, causou as diferenças metabolômicas mais substanciais, e identificou alterações no metabolismo de poliaminas e metabólitos endocanabinoides, bem como alterações no metabolismo lipídico ligadas à patologia da alfa-sinucleína [13].
A metabolômica também pode explorar a contribuição de fatores ambientais para doenças neurodegenerativas. Por exemplo, um estudo ômico usando LC-orbitrap MS em camundongos C57BL/6 demonstrou que a exposição ao BDE-47 induziu alterações metabólicas em regiões cerebrais relacionadas à DP, afetando vias envolvidas no estresse oxidativo e na produção de neurotransmissores, e causando distúrbios no sistema neurotransmissor [14].
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Referências
1) JM Moon et al. Conducting polymer-based electrochemical biosensors for neurotransmitters: A review. Biosensors & bioelectronics (2017). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29220802/
2) V Hook et al. Metabolomics Analyses of 14 Classical Neurotransmitters by GC-TOF with LC-MS Illustrates Secretion of 9 Cell-Cell Signaling Molecules from Sympathoadrenal Chromaffin Cells in the Presence of Lithium. ACS chemical neuroscience (2019). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30698015/
3) Y Komoto et al. Time-resolved neurotransmitter detection in mouse brain tissue using an artificial intelligence-nanogap. Scientific reports (2020). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32647343/
4) B Wasek et al. The use of microwave irradiation for quantitative analysis of neurotransmitters in the mouse brain. Journal of neuroscience methods (2018). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29802857/
5) GP Lachance et al. Breaking Barriers: Exploring Neurotransmitters through In Vivo vs. In Vitro Rivalry. Sensors (Basel, Switzerland) (2024). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38276338/
6) Y Fan et al. Serum neurotransmitter analysis of motor and non-motor symptoms in Parkinson's patients. Frontiers in aging neuroscience (2024). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39654806/
7) H Luan et al. Mass spectrometry-based metabolomics: Targeting the crosstalk between gut microbiota and brain in neurodegenerative disorders. Mass spectrometry reviews (2017). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29130504/
8) R Kaddurah-Daouk et al. Metabolomic changes in autopsy-confirmed Alzheimer's disease. Alzheimer's & dementia : the journal of the Alzheimer's Association (2010). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21075060/
9) M Wei et al. Investigation of plasma metabolomics and neurotransmitter dysfunction in the process of Alzheimer's disease rat induced by amyloid beta 25-35. RSC advances (2019). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35515227/
10) KK Verma et al. Metabolomics: a new frontier in neurodegenerative disease biomarker discovery. Metabolomics : Official journal of the Metabolomic Society (2025). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40374790/
11) M Kori et al. Metabolic Biomarkers and Neurodegeneration: A Pathway Enrichment Analysis of Alzheimer's Disease, Parkinson's Disease, and Amyotrophic Lateral Sclerosis. Omics : a journal of integrative biology (2016). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27828769/
12) J Troisi et al. Metabolomics in Parkinson's disease. Advances in clinical chemistry (2021). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34462054/
13) MK Poddar et al. Metabolic disorder in Alzheimer's disease. Metabolic brain disease (2021). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33638805/
14) Y Zhao et al. Targeted metabolomics study of early pathological features in hippocampus of triple transgenic Alzheimer's disease male mice. Journal of neuroscience research (2020). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33197957/
15) A Balck et al. The role of dopaminergic medication and specific pathway alterations in idiopathic and PRKN/PINK1-mediated Parkinson's disease. Science advances (2025). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40367158/
16) F Ji et al. Study of BDE-47 induced Parkinson's disease-like metabolic changes in C57BL/6 mice by integrated metabolomic, lipidomic and proteomic analysis. Journal of hazardous materials (2019). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31203119/
