A guerra contra as doenças: revisitando velhos lugares
Apesar do fluxo ininterrupto de descobertas da ciência médica, uma série de doenças de alto perfil ainda atrapalham os pesquisadores. Hoje, os cientistas buscam novas pistas ao longo de caminhos já trilhados.
Conforme os cientistas se aprofundam nos mecanismos que estão por trás de condições difíceis de tratar, como diabetes e doença de Alzheimer, eles remexem nas bordas da ciência, procurando fios soltos e enfiando os dedos em recantos mal iluminados.
Mas como as respostas de novos ângulos nem sempre estão disponíveis, vale a pena voltar de vez em quando, abrindo portas antigas e revisitando rostos familiares.
Recentemente, por exemplo, um novo órgão foi “descoberto” escondido à vista de todos. O interstício - um sistema de bolsas cheias de líquido - é agora considerado um dos maiores órgãos do corpo.
Anteriormente, o interstício era considerado bastante inconseqüente; pouco mais do que papel de cola anatômica apoiando órgãos adequados fazendo um trabalho adequado. Mas quando as técnicas de imagem de ponta se concentraram, seu tamanho e importância ficaram claros.
Agora, os cientistas estão perguntando o que isso pode nos ensinar sobre edema, fibrose e a capacidade problemática de se espalhar pelo câncer.
Na pesquisa, todos sabem que nenhuma pedra deve ser deixada sobre pedra. O interstício, entretanto, nos lembra que eles devem ser girados várias vezes e em intervalos regulares.
Neste artigo, cobrimos alguns aspectos familiares da biologia celular que estão sendo revisitados e fornecendo maneiras desconhecidas de compreender as doenças.
Microtúbulos: mais do que andaimes
Percorrendo o citoplasma de cada célula está uma complexa rede de proteínas chamada citoesqueleto, termo cunhado pela primeira vez por Nikolai Konstantinovich Koltsov em 1903. Um dos principais constituintes do citoesqueleto são proteínas tubulares longas chamadas microtúbulos.
Os microtúbulos ajudam a manter a célula rígida, mas também desempenham papéis essenciais na divisão celular e no transporte de compostos ao redor do citoplasma.
A disfunção dos microtúbulos tem sido associada a condições neurodegenerativas, incluindo as duas grandes: doenças de Parkinson e Alzheimer.
Emaranhados neurofibrilares, que são fios anormalmente torcidos de uma proteína chamada tau, são uma das marcas do Alzheimer. Normalmente, em conjunto com as moléculas de fosfato, a tau ajuda a formar microtúbulos. Nos neurônios de Alzheimer, no entanto, as proteínas tau carregam até quatro vezes mais fosfato do que o normal.
A hiperfosforilação reduz a estabilidade e a taxa na qual os microtúbulos são fabricados e também pode causar a desmontagem dos microtúbulos.
Exatamente como essa alteração na produção de microtúbulos leva à neurodegeneração não é totalmente compreendido, mas os pesquisadores estão interessados em ver se a intervenção nesses processos pode um dia ajudar a tratar ou prevenir a doença de Alzheimer.
Problemas com microtúbulos não são reservados apenas para condições neurológicas. Desde a década de 1990, os cientistas discutem se eles podem estar na raiz das mudanças celulares que levam ao ataque cardíaco.
O estudo mais recente que examinou essa questão concluiu que as mudanças químicas na rede de microtúbulos das células do coração as tornaram mais rígidas e menos capazes de se contrair como deveriam.
Os autores acreditam que o desenvolvimento de drogas que visam os microtúbulos pode eventualmente ser uma forma viável de “melhorar a função cardíaca”.
Além da casa de força
Se você aprendeu apenas uma coisa na aula de biologia, é provável que "as mitocôndrias sejam a força motriz da célula". Vislumbrado pela primeira vez em 1800, os cientistas de hoje estão se perguntando se as mitocôndrias podem estar em conluio com uma série de doenças.
O papel das mitocôndrias na doença de Parkinson tem recebido mais atenção.
Na verdade, ao longo dos anos, uma variedade de falhas mitocondriais foram implicadas no desenvolvimento do Parkinson.
Por exemplo, podem surgir problemas nas vias químicas complexas que geram energia nas mitocôndrias e podem ocorrer mutações no DNA mitocondrial.
Além disso, as mitocôndrias podem ser danificadas por um acúmulo de espécies reativas de oxigênio que são produzidas como um subproduto da produção de energia.
Mas como essas falhas produzem os sintomas distintos da doença de Parkinson? Afinal, as mitocôndrias estão em praticamente todas as células do corpo humano.
A resposta parece estar no tipo de células afetadas no Parkinson: neurônios dopaminérgicos. Essas células são especialmente suscetíveis à disfunção mitocondrial. Em parte, isso parece ser porque eles são particularmente sensíveis ao ataque oxidativo.
Os neurônios dopaminérgicos também são fortemente dependentes de cálcio, um elemento que as mitocôndrias controlam. Sem o controle do cálcio mitocondrial, as células nervosas dopaminérgicas sofrem desproporcionalmente.
Um papel mitocondrial no câncer também foi discutido. As células malignas se dividem e se replicam de maneira descontrolada; isso é energeticamente caro, tornando as mitocôndrias os principais suspeitos.
Além da capacidade das mitocôndrias de gerar energia para as células cancerosas, eles também ajudam as células a se adaptarem a ambientes novos ou estressantes. E, como as células cancerosas têm uma capacidade incrível de se mover de uma parte do corpo para outra, se estabelecer e continuar se multiplicando sem parar para respirar, as mitocôndrias também são suspeitas de vilões aqui.
Além do mal de Parkinson e do câncer, há evidências de que as mitocôndrias também podem contribuir para o desenvolvimento da doença hepática gordurosa não-alcoólica e de algumas doenças pulmonares. Ainda temos muito que aprender sobre como essas organelas laboriosas influenciam as doenças.
O próximo nível do microbioma
Bacteriófagos são vírus que atacam bactérias. E, com o aumento do interesse pelas bactérias intestinais, não é surpresa que os bacteriófagos tenham começado a levantar sobrancelhas. Se as bactérias podem influenciar a saúde, algo que as mata certamente também pode.
As bactérias, presentes em todos os ecossistemas da Terra, são notoriamente numerosas. Os bacteriófagos, no entanto, são mais numerosos; um autor se refere a eles como "virtualmente onipresentes".
A influência do microbioma na saúde e na doença é uma teia complicada de interações que estamos apenas começando a desvendar.
E quando o viroma - nossos vírus residentes - é adicionado à mistura, ele se torna exponencialmente labiríntico.
Sabendo o quão importante as bactérias são na doença e na saúde, é necessário apenas um pequeno salto de imaginação para considerar como os bacteriófagos - que são específicos para diferentes cepas de bactérias - podem um dia ser medicamente úteis.
Na verdade, bacteriófagos foram usados para tratar infecções nas décadas de 1920 e 1930. Eles caíram em desuso principalmente porque os antibióticos, que eram mais fáceis e baratos de armazenar e produzir, apareceram.
Mas com o perigo da resistência aos antibióticos crescendo em alta, um movimento de volta à terapia com bacteriófagos pode estar em jogo.
Os bacteriófagos também têm o benefício de serem específicos para uma bactéria, ao contrário do amplo alcance dos antibióticos em muitas espécies.
Embora o ressurgimento do interesse por bacteriófagos seja novo, alguns já veem um papel potencial na luta contra "doenças cardiovasculares e autoimunes, rejeição de enxertos e câncer".
À deriva em jangadas de lipídios
Cada célula é revestida por uma membrana lipídica que permite que certos produtos químicos entrem e saiam enquanto bloqueia o caminho de outros. Longe de ser um simples saco cheio de bits, as membranas lipídicas são entidades complexas salpicadas de proteínas.
Dentro do complexo de membrana, as jangadas lipídicas são ilhas discretas onde os canais e outros equipamentos celulares se reúnem. O propósito exato dessas estruturas é muito debatido, mas os cientistas estão ocupados tentando entender o que elas podem significar para uma série de condições, incluindo depressão.
Investigações recentes concluíram que compreender essas regiões pode nos ajudar a entender como os antidepressivos funcionam.
As proteínas G - que são interruptores celulares transmissores de sinais - são desativadas quando passam para as jangadas de lipídios. Quando sua atividade cai, o disparo neuronal e a comunicação são reduzidos, o que, teoricamente, poderia causar alguns sintomas de depressão.
Do outro lado da moeda, os antidepressivos mostraram deslocar as proteínas G de volta para fora das jangadas de lipídios, reduzindo assim os sintomas depressivos.
Outros estudos investigaram o papel potencial das jangadas lipídicas na resistência aos medicamentos e metástases no câncer de pâncreas e de ovário, bem como a desaceleração cognitiva no caminho para a doença de Alzheimer.
Embora a estrutura de camada dupla da membrana lipídica tenha sido descoberta em meados do século passado, as jangadas lipídicas são uma adição relativamente nova à família celular. Muitas perguntas sobre sua estrutura e função ainda não foram respondidas.
Boas coisas vêm em pequenos pacotes
Em suma, as vesículas extracelulares são pacotes minúsculos que transportam substâncias químicas entre as células. Eles ajudam a se comunicar e participam de processos tão variados quanto a coagulação, o envelhecimento celular e a resposta imunológica.
Como eles carregam mensagens de um lado para outro como parte de uma ampla gama de caminhos, não é de se admirar que tenham o potencial de se desviar e se envolver em doenças.
Além disso, como podem transportar moléculas complexas, incluindo proteínas e DNA, há todas as chances de que possam transportar materiais específicos de doenças - como as proteínas envolvidas em doenças neurodegenerativas.
Os tumores também produzem vesículas extracelulares e, embora seu papel ainda não seja totalmente compreendido, é provável que ajudem o câncer a se estabelecer em locais distantes.
Se pudermos aprender a ler esses sinais de fumaça intercelulares, poderemos ter uma visão de uma miríade de processos de doenças. Em teoria, tudo o que precisamos fazer é acessá-los e quebrar o código - o que, é claro, será um desafio monumental.
Abaixo da dobra
Se você estudou biologia, pode ter uma vaga lembrança do agradável retículo endoplasmático (RE). Você também deve se lembrar que é uma rede interconectada de sacos achatados dentro do citoplasma, aninhados perto do núcleo.
O ER - visto pela primeira vez em um microscópio no final do século 19 - dobra as proteínas e as prepara para a vida no ambiente hostil fora da célula.
É vital que as proteínas sejam dobradas corretamente; caso contrário, o ER não os transportará até o destino final. Em tempos de estresse, quando o ER está trabalhando horas extras, proteínas mal dobradas ou não dobradas podem se acumular. Isso desencadeia a chamada resposta de proteína não dobrada (UPR).
Uma UPR tenta trazer o funcionamento celular normal de volta online, limpando o acúmulo de proteínas não dobradas. Para fazer isso, ele evita a produção adicional de proteína, quebra a proteína mal dobrada e ativa a maquinaria molecular que pode ajudar a quebrar algumas dobras.
Se o ER não consegue voltar aos trilhos e o UPR não consegue trazer a situação da proteína da célula de volta ao normal, a célula é marcada para morte por apoptose, um tipo de suicídio celular.
O estresse de ER e a conseqüente UPR têm sido implicados em uma série de doenças, uma das quais é o diabetes.
A insulina é produzida pelas células beta pancreáticas e, como a produção desse hormônio varia ao longo do dia, a pressão no ER aumenta e diminui - o que significa que essas células dependem de uma sinalização UPR eficiente.
Estudos demonstraram que o açúcar elevado no sangue aumenta a pressão sobre a síntese de proteínas. Se a UPR não conseguir fazer as coisas voltarem aos trilhos, as células beta tornam-se disfuncionais e morrem. À medida que o número de células beta diminui, a insulina não pode mais ser criada quando necessária e o diabetes se desenvolve.
Estes são tempos fascinantes para se envolver na ciência biomédica e, como prova este breve vislumbre, ainda temos muito a aprender, e percorrer um terreno antigo pode ser tão útil quanto abrir novos horizontes.
