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DIETA RICA EM VEGETAIS REDUZ OS NÍVEIS DE “COLESTEROL RUIM” EM SERES HUMANOS COM microRNAs

DIETA RICA EM VEGETAIS REDUZ OS NÍVEIS DE “COLESTEROL RUIM” EM SERES HUMANOS COM microRNAs

Luiz Gustavo do Nascimento Rocha, Rodrigo R Resende

Edição Avulsa Vol. 1, N. 1, 29 de Agosto de 2014
DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2014.08.29.001

 

Provavelmente, desde a infância, você vem ouvindo falar sobre os benefícios de uma alimentação saudável, principalmente sobre a importância do consumo de vegetais. A redução da chance de contrair doenças como câncer, obesidade, osteoporose, anemia e pressão alta são alguns desses benefícios, enfatizados por diversos estudos em todo o mundo. Um estudo publicado em janeiro de 2012 e liderado por Chen-Yu Zhang, da Universidade de Nanjing, na China, mostrou que os vegetais, além de nos fornecer nutrientes, trazem consigo moléculas especiais que alteram o funcionamento de nosso DNA e podem reduzir a taxa de colesterol no plasma sanguíneo (1). São os chamados microRNAs (miRNAs).

 

O funcionamento da molécula

 O miRNA é uma molécula que, assim como DNA e RNA, é composta por nucleotídeos, mas se difere destes por ter uma extensão de apenas 19 a 24 nucleotídeos (os tijolos que formam essas moléculas) e não ser codificante para outra molécula complexa (não é traduzido em proteína). A transcrição é quando o DNA produz, ou transcreve uma molécula de RNA. Os RNAs podem codificar para a produção de proteínas. Estes RNAs são chamados de mRNAs ou RNAs  mensageiros. O miRNA age exatamente sobre os mRNAs, impedindo que produzam proteínas, ou seja, impedindo que os mRNAs sejam traduzidos (Figura 1) (veja mais em http://nanocell.org.br/micro-rnas-uma-nova-esperanca-para-o-tratamento-do-cancer/) (Mais informações em http://nanocell.org.br/diagnostico-com-nanoporos-deteccao-ultrassensivel-de-micrornas-circulantes-no-sangue-de-pacientes-com-cancer/).

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Figura 1: Biogênese ou geração de miRNAs e os mecanismos de inibição da síntese proteica. Um miRNA primário (pri-miRNA) é transcrito ou produzido no núcleo. Ele é processado ou modificado pela enzima Drosha e exportado para o citoplasma pela Exportin 5. No citoplasma, agora chamado pré-miRNA, é novamente processado por outra enzima, a Dicer, formando enfim o miRNA maduro. O miRNA maduro se associa a um complexo ou conjunto de enzimas chamado RISC e reprime ou inibe a síntese de proteínas pela clivagem (quebra) de RNAs mensageiros (RNAm) ou pode impedir a leitura do RNAm (impedir a tradução) inibindo a produção de proteínas. Figura modificada de Mack, G.S., MicroRNA gets down to business. Nat Biotechnol, 2007. 25(6): p. 631-8.

Estudos recentes mostraram que os miRNAs têm participação no controle dos processos biológicos como diferenciação celular, morte celular programada (apoptose), proliferação e crescimento e ainda na resposta imune. Todos esses processos são regulados através da interação direta dos miRNAs com moléculas-alvo ou pela interação com os genes específicos, determinando a intensidade com que os mesmos serão expressos. Eles são exportados das células e transportados pelo sangue em microvesículas, atingindo células específicas e regulando a função dessas células. Sua desregulação tem sido associada ao câncer e outras condições patológicas e fisiológicas.

Dessa forma, montar um perfil de expressão dos miRNAs pode servir como marcador para diagnóstico de doenças. Esta é uma das linhas de pesquisa de nosso laboratório. Assim, miRNAs podem servir como uma nova classe de sinalização molecular e mediação da comunicação intercelular.

Afinal, qual sua relação com a ingestão de alimentos de origem vegetariana? No presente estudo, cientistas foram surpreendidos ao detectar miRNAs exógenos, presentes em plantas, no soro e plasma humano e de mamíferos. A dúvida principal foi se esta molécula que foi encontrada no sangue foi produzida pelo próprio organismo do mamífero ou se foi adquirida na alimentação. E mesmo que a alimentação fosse a resposta, como este miRNA vegetal foi parar no sangue sem ter sido degradado no trato gatro-intestinal (estômago e intestinos)? Os testes in vitro e in vivo mostraram que o miRNA “MIR168a” passou pelo tubo digestivo de um camundongo e, caindo na circulação, a molécula teve ação principalmente no fígado, regulando a expressão da proteína LDLRAP1, bem como a condição fisiológica do animal.

O gene LDLRAP1 (também conhecido como ARH) fornece instruções para a produção de uma proteína que ajuda a remover o colesterol do sangue. O colesterol é uma substância semelhante à gordura de cera que é produzido no corpo e obtido a partir de alimentos somente de origem animal. Por isso óleos derivados de vegetais não contêm colesterol, nenhum deles contêm (Cuidado com propagandas enganosas!). A função da proteína LDLRAP1 é particularmente importante no fígado, que é o órgão responsável pela remoção do excesso de colesterol do corpo (2, 3).

A proteína LDLRAP1 interage com uma proteína chamada receptor de lipoproteína de baixa densidade. Este tipo de receptor se liga às partículas chamadas lipoproteínas de baixa densidade (LDLs, comumente chamadas de “colesterol ruim”), que são os transportadores primários do colesterol no sangue. Os receptores estão presentes na superfície externa das células, onde capturam as lipoproteínas de baixa densidade que circulam na corrente sanguínea. A proteína LDLRAP1 parece desempenhar um papel crítico na movimentação destes receptores, em conjunto com as suas lipoproteínas de baixa densidade que estão ligadas a eles, da superfície da célula para o interior da célula. Uma vez dentro da célula, as lipoproteínas de baixa densidade são quebradas para liberarem o colesterol. O colesterol é, então, utilizado pela célula, armazenado, ou removido do corpo (2, 3).

A dieta vegetariana fornece “MIR168a”

Testes foram feitos com seres humanos e outros mamíferos saudáveis, que tinham uma dieta basicamente vegetariana. Foram encontrados cerca de 30 tipos de miRNAs de planta nos mamíferos apresentados. Contudo 2 tipos apresentaram níveis mais elevados no plasma sanguíneo: MIR156a e MIR168a. Seres humanos tiveram a dieta baseada em arroz. Para determinar se os MIR156a e MIR168a, identificados no soro são verdadeiros miRNAs de plantas, foi isolado à partir do soro de um indivíduo com dieta rica em arroz, uma quantidade de miRNA e tratado com periodato de sódio, que é um agente oxidante. Os miRNAs de plantas tem em sua estrutura a forma 2′-O-metil na parte terminal do nucleotídeo, o que torna a molécula resistente à oxidação. Esta forma também pode explicar a resistência dessas moléculas de origem vegetal no meio ácido do estômago e diante de enzimas no intestino. Já os miRNAs originados nos próprios mamíferos, em sua estrutura existem 2’ e 3’ hidroxilas, estrutura que torna a molécula sensível ao periodato de sódio. Uma vez oxidado, o nucleotídeo não pode ser clonado em um novo sequenciamento, em contraste com os nucleotídeos do miRNA da planta, que não são oxidados. Em técnicas de amplificação como a PCR (uma técnica que aumenta em bilhares o número de cópias de sequências de RNA ou DNA), as terminações poli A são impedidas de fazerem novas ligações quando oxidado, o que confirma a origem de que certos miRNAs no soro e plasma de mamíferos são originários de plantas (1).

Para se identificar a origem destes miRNAs foi testada a única hipótese de que as moléculas MIR168a e MIR156a foram adquiridas pela ingestão de alimentos como arroz, que na China é muito popular. Esta hipótese foi comprovada testando os níveis de expressão desses miRNAs em várias plantas, incluindo o arroz. Alguns camundongos foram submetidos a uma dieta de arroz e outros a uma dieta de ração. Como resultado os níveis de MIR168a e MIR156a foram, respectivamente, 6 e 10  vezes maior em arroz do que na dieta de ração. Em contraste, quando o mamífero era submetido a uma dieta padrão, esses miRNAs eram indetectáveis (1).

Regulação dos níveis de colesterol por MIR168a

 O estudo de Chen-Yu Zhang focou na ação do miRNA MIR168a em relação aos níveis de colesterol no sangue. HDL (lipoproteínas de alta densidade) e LDL (lipoproteínas de baixa densidade) são moléculas que transportam o colesterol no sangue. O HDL é chamado de “bom colesterol” e o LDL de “colesterol ruim”. Estas lipoproteínas ligam-se à gordura para que ela seja transportada e metabolizada, pois estando livre não se dissolve no sangue, assim como óleo não se dissolve em água. O LDL transporta o colesterol do fígado para os tecidos, entretanto favorece o seu acúmulo nas paredes internas das veias e artérias, formando as placas arteroescleróticas, o que em altas quantidades diminui o fluxo do sangue, podendo causar doenças cardíacas (Figura 2) (veja mais em http://nanocell.org.br/chocolate-escuro-e-bom-para-voce-e-para-seu-coracao/). Os miRNAs adquiridos em uma alimentação rica em vegetais podem atuar na remoção desse mau colesterol.

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Figura 2: Placas ateroscleróticas em formação em vasos sanguíneos. Em 1 os vasos normais, sem acúmulo de gordura. Em 2, início de deposição de gordura, lipídeos modificados, principalmente LDL e VLDL. No estágio 3, há ativação das células endoteliais, que revestem o interior dos vasos sanguíneos, levando também à migração e ativação das células inflamatórias (fase 4), iniciando-se o processo inflamatório. Este, que deveria controlar a evolução do problema, acaba por complica-lo (estágio 5), recrutando células musculares lisas (que também revestem as artérias e que dão força para que ajudem ao coração a bombear o sangue) e induzem a proliferação da matriz, endurecendo as artérias, que perdem sua flexibilidade e elasticidade, não conseguindo mais impulsionar o sangue, e instala-se a capa fibrosa (6) que pode ser rompida, formando os trombos, levando ao entupimento dos vasos sanguíneos. O entupimento de vasos sanguíneos no coração é chamado infarto do miocárdio, no cérebro é chamado de acidente vascular cerebral (AVC), no pulmão de embolia, e em membros, trombose.

Primeiro, o RNA é a molécula copiada do gene, que dará origem à alguma proteína, dependendo da necessidade da célula. LDLRAP1 é um gene expresso no fígado, pois produz uma proteína que desempenha um papel na remoção de gordura do sistema circulatório, formando LDL. Os miRNAs de plantas podem atuar como o chamado RNA de interferência (RNAi), interagindo com os RNAs mensageiros transcritos do gene LDLRAP1. Isso requer que estes miRNAs e RNAs sejam complementares. Através da bioinformática foi realizada uma análise para identificar genes no ser humano e rato que tenham interação perfeita ou similar para MIR168a. Cerca de 50 genes foram identificados como genes alvo de MIR168a. A interação, com o gene em questão, diminuiria a produção da proteína que atua na formação de LDL. Ao se transfectar o precursor de MIR168a, algo como injetar o precursor do microRNA MIR168a em hepatócitos (células do fígado) houve uma elevação de 1.000 vezes em MIR168a, sugerindo que os precursores de miRNAs de plantas podem ser processados em células HepG2 (uma linhagem de hepatócitos humanos) de mamíferos. Além disso, o nível da proteína LDLRAP1 foi reduzido de forma significativa, enquanto que o nível dos mRNAs não foi afetada. Em nível fisiológico, a gordura seria retirada da corrente sanguínea em forma de HDL e, ao invés de se acumular nas paredes das artérias, seria transportado e metabolizado no fígado.

 

Absorção

Quando miRNAs vegetais chegam ao intestino delgado, pela alimentação, são empacotados em micro vesículas pelas células epiteliais e são liberados no sistema circulatório. Estas microvesículas, através de receptores, podem atingir diferentes tipos de células e, ao serem liberados, os miRNAs podem regular a função da célula, controlando a frequência com que a célula irá produzir determinada proteína. Para provar isso, células intestinais de humanos (Caco-2) foram transfectadas com MIR168a. Destas células foram retiradas as microvesículas com os miRNAs e foram utilizadas para o tratamento de células hepáticas. O nível da proteína LDLRAP1 diminuiu significativamente enquanto o do “colesterol ruim”, LDL, aumentou, comprovando que o papel do MIR168a proveniente da alimentação com plantas atua na produção das proteínas LDLRAP1 (1) (Figura 3).

LDL

Figura 3: Papel do microRNA mir168a encontrado na corrente sanguínea de humanos, sendo proveniente de uma dieta rica em arroz. O mir168a inibe a produção da proteína LDLRAP1, que leva o LDL para dentro da célula hepática, processando-o. Na ausência da LDLRAP1, o LDL acumula-se na corrente sanguínea podendo formar placas ateroescleróticas (Figura 2) que podem levar à obstrução da corrente sanguínea e provocar o infarto.

 

Atividade física, alimentação e biotecnologia

De fato, uma boa alimentação, que envolva uma variedade de alimentos de origem vegetal, é uma boa alternativa devido ao baixo teor de gordura, presença de anti-oxidantes e, como mostrado nesse estudo, controle dos níveis de colesterol. MiRNAs derivados de alimentos podem servir como um novo nutriente essencial, desempenhando um papel na regulação das condições fisiológicas ou fisiopatológicas.

Outro aliado para uma boa saúde são as atividades físicas. Aumentar os níveis de HDL e diminuir os de LDL são alguns benefícios que se ganha. Durante um exercício a circulação sanguínea aumenta, evitando que os triglicerídeos e o LDL fiquem acumulados no epitélio das artérias e veias. Assim, o coração fica protegido de doenças cardiovasculares como a aterosclerose. E ainda, estudos anteriores mostram que a atividade física atua na produção de enzimas que controlam os níveis de colesterol no sangue, reduzindo eles.

Os testes mostraram que transfectar a célula somente com o precursor de MIR168a em hepatócitos é suficiente para que grande quantidade desses miRNAs sejam processados. Futuramente, um possível fármaco, que tenha um mecanismo de ação envolvendo o miRNA MIR168a, pode ser criado afim de controlar os níveis de colesterol no sangue.

Com a ajuda das novas tecnologias, a transferência genética de material de uma espécie para outra pode modular as funções celulares das espécies receptores, como é o caso dos miRNAs de plantas para humanos (1) e a translocação de mRNAs de uma planta para outra. Até o momento ninguém sabia se miRNAs de plantas poderiam entrar em células de mamíferos e modular suas funções. Agora esse e outros estudos ampliam nossa compreensão do papel dos miRNAs. Nesse sentido, miRNAs podem representar uma nova classe de moduladores biológicos, mostrando a relação de animais e plantas a nível molecular. Evolutivamente falando, a ingestão de miRNAs específicos, geração após geração através de um determinado alimento, pode deixar uma marca genética. Estas descobertas abrem uma nova janela para explorar a relação entre animais e plantas a nível molecular e a criação de novos fármacos baseados nesta relação.

Referências

  1. Zhang L, Hou D, Chen X, Li D, Zhu L, Zhang Y, et al. Exogenous plant MIR168a specifically targets mammalian LDLRAP1: evidence of cross-kingdom regulation by microRNA. Cell research. 2012 Jan;22(1):107-26. PubMed PMID: 21931358. Pubmed Central PMCID: 3351925. Epub 2011/09/21. eng.
  • He GC, Gupta S, Yi M, Michaely P, Hobbs HH, Cohen JC. ARH is a modular adaptor protein that interacts with the LDL receptor, clathrin, and AP-2. J Biol Chem. 2002 Nov 15;277(46):44044-9. PubMed PMID: ISI:000179272000067. English.

 

  • Rual JF, Venkatesan K, Hao T, Hirozane-Kishikawa T, Dricot A, Li N, et al. Towards a proteome-scale map of the human protein-protein interaction network. Nature. 2005 Oct 20;437(7062):1173-8. PubMed PMID: ISI:000232660500048. English.

 

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  1. […] A LDL também é comumente chamada de “colesterol ruim”. Um nível alto de LDL leva a um acúmulo de colesterol nas artérias (1) (As artérias são vasos sanguíneos que transportam o sangue do seu coração para o seu corpo. Veja mais em http://www.institutonanocell.org.br/dieta-rica-em-vegetais-reduz-os-niveis-de-colesterol-ruim-em-ser…). […]

    10/setembro/2014 ás 13:57

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