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O CORAÇÃO PEDE AJUDA QUANDO ADOECE

O CORAÇÃO PEDE AJUDA QUANDO ADOECE

Ricardo Cambraia Parreira, Rodrigo R Resende

Edição Vol. 2, N. 10, 07 de Abril de 2015

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2015.04.06.001

Identificando biomarcadores para doenças do coração. Um simples teste sanguíneo pode diagnosticar qual tipo de doença que acomete seu coração. Se está doendo, então vamos socorrê-lo.

Os marcadores biológicos podem ser moléculas, células específicas, enzimas, hormônios ou genes que são alterados durante um processo patológico (doença) e, com isso, auxiliam no diagnóstico da patologia (Figura 1) (1, 2) (veja mais em http://www.nanocell.org.br/novos-biomarcadores-da-pre-diabetes-tipo-2-atraves-de-estudos-metabolomicos/). Por exemplo, há inúmeros marcadores bioquímicos (moléculas que participam da estrutura e do metabolismo da célula e que são liberadas na corrente sanguínea quando o tecido é lesionado) que são capazes de indicar lesões do músculo cardíaco durante um processo patológico, como a enzima LDH (do inglês, Lactate DeHydrogenase, Lactato Desidrogenase), CK (do inglês, Creatine Kinase, Creatina Quinase, ANP (do inglês, Atrial Natriuretic Peptide, Peptídeo Natriurético Atrial), BNP (do inglês, Brain Natriuretic Peptide, Peptídeo Natriurético Cerebral) e TnI (Troponina I).

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Figura 1: Lesão no Tecido Cardíaco: quando o coração sofre algum dano devido ao processo patológico de hipertrofia, isquemia, apoptose ou inflamação, ocorre dor no lado esquerdo do peito. O músculo cardíaco está pedindo ajuda e os biomarcadores podem indicar esse pedido de socorro. Fonte: http://www.culturamix.com/saude/diferenca-entre-ataque-cardiaco-e-infarto

A LDH está concentrada nos eritrócitos (também chamados de glóbulos vermelhos ou hemácias) e qualquer processo que leva à destruição da membrana da hemácia promove a liberação dessa enzima na corrente sanguínea. A CK participa do processo de produção e utilização de energia em tecidos contráteis, sendo encontrada em músculo esquelético, cardíaco e cérebro. O ANP e o BNP são peptídeos que são sintetizados principalmente pelos átrios e ventrículos do coração, os espaços por onde o sangue é bombeado dos pulmões para o coração (átrio) e do coração para o resto do corpo (ventrículos), e são liberados em condições que levam à sobrecarga de pressão no interior dessas câmaras do tecido cardíaco. Observa-se que os marcadores bioquímicos LDH e CK não são específicos para o tecido cardíaco, pois são encontrados em outros tecidos que, quando lesionados, aumentam a concentração dessas moléculas na corrente sanguínea, tornando-os inespecíficos para lesão cardíaca. O ANP e o BNP são produzidos em maior quantidade pelo coração, entretanto existem inúmeras situações que podem estimular a liberação desses peptídeos na corrente sanguínea, como anemia (deficiência de ferro no sangue), cirrose (substituição das células do fígado por tecido cicatrial), doença renal (processos que impedem o funcionamento adequado do rim), ingestão de sal, exercício físico, etc. Com isso, esses peptídeos não são bons marcadores para lesão cardíaca, visto que podem ter suas concentrações alteradas no sangue devido a outras doenças (processos patológicos) não relacionadas ao coração.

A troponina I está relacionada ao metabolismo energético nas células musculares, esqueléticas e cardíacas. Entretanto, é possível diferenciar as formas dessa molécula na corrente sanguínea, ou seja, detectar a troponina I do músculo cardíaco. Com isso, esse marcador é específico e é utilizado para o diagnóstico de lesão cardíaca, entretanto não é capaz de demonstrar que tipo de processo patológico está por trás do dano ao coração. Surge, então, a seguinte dúvida:

O que danificou o tecido cardíaco? Isquemia (interrupção do suprimento sanguíneo por formação de coágulo ou rompimento de vasos sanguíneos), hipertrofia (aumento da massa do coração em resposta a algum estímulo patológico ou fisiológico), apoptose (morte das células cardíacas) ou inflamação (resposta do sistema de defesa)?

Sabe-se que a hipertensão arterial sistêmica (pressão alta) induz o coração a um processo de hipertrofia devido à sobrecarga de pressão, com isso, o tecido cardíaco progride para insuficiência cardíaca (situação em que o músculo cardíaco é incapaz de suprir com oxigênio e nutrientes as células e os tecidos). É importante que se detecte a patologia de hipertrofia no coração por meio de marcadores, pois a hipertensão apresenta altas taxas de mortalidade (morte) e morbidade (quantidade de pessoas com essa doença) na população mundial (3-6).

Pensando nessa necessidade de marcadores que pudessem informar a respeito da condição de hipertrofia existente durante uma situação de lesão cardíaca, os pesquisadores Rodrigo Resende e colegas do Laboratório de Sinalização Celular e Nanobiotecnologia desenvolveram um modelo de hipertrofia cardíaca em camundongos. Após essa etapa, produziram um modelo de estudo de matriz descelularizada que permitiria a identificação das moléculas da matriz pela técnica de Phage Display em colaboração com o professor Ricardo Giordano do Instituto de Química da USP de São Paulo.

Durante a primeira etapa do estudo que envolve o desenvolvimento do modelo de patologia, os pesquisadores aplicaram isoproterenol em camundongos (Figura 2). Essa droga promove aumento da força e frequência do coração, assim como relaxamento da musculatura lisa dos vasos sanguíneos. No tecido cardíaco, essas ações induzem o aumento do trabalho cardíaco e, consequentemente, maior necessidade de nutrientes e oxigênio para as células. Entretanto, o relaxamento da musculatura dos vasos promove uma queda da pressão arterial nos vasos que irrigam o coração (artérias coronárias), impedindo assim o suprimento adequado das células que constituem o coração. Assim, ocorre morte dos cardiomiócitos (células cardíacas) e os fibroblastos (células responsáveis pela produção de componentes da estrutura da matriz extracelular) aumentam sua produção de colágeno e proteínas da matriz extracelular (parte acelular do tecido que interage e influencia as células, além de funcionar como arcabouço para sustentação dos tecidos), levando a um processo de fibrose e, consequentemente, progressão para insuficiência cardíaca e infarto. Os grupos tratados apresentaram, em relação ao grupo controle, valores maiores e significantes dos parâmetros utilizados para averiguar a hipertrofia cardíaca, indicando que os tecidos cardíacos tiveram um aumento da massa muscular.

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Figura 2: Modelo da Patologia de Hipertrofia do Tecido Cardíaco: os camundongos receberam doses de isoproterenol que aumenta a força e frequência do coração e promove relaxamento da musculatura lisa dos vasos sanguíneos. Lembramos que, na ciência, usamos animais como modelos experimentais para ser possível salvar vidas humanas. Fonte: http://veja.abril.com.br/noticia/saude/a-cura-pelos-genes

Em seguida, os estudiosos desenvolveram um modelo de estudo de matriz descelularizada (7) (para saber mais veja http://www.nanocell.org.br/construindo-orgaos/). O processo de descelularização para produção desse modelo consiste na utilização de detergente que provoca o rompimento das membranas celulares, com isso, eliminando o conteúdo de células da matriz extracelular e mantendo a integridade dela para identificação dos potenciais biomarcadores de hipertrofia. Essa etapa teve sua eficiência demonstrada pela análise do conteúdo de DNA do tecido, histologia e microscopia eletrônica de varredura.

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Figure 3: Processo de Descelularização do Tecido Cardíaco: A) Coração constituído por suas células e matriz extracelular. B) Coração descelularizado. O processo de remoção do conteúdo celular sem provocar danos a matriz extracelular produz um órgão cardíaco com aparência translúcida.

A terceira e última etapa consistia em identificar os potenciais biomarcadores de hipertrofia presentes no modelo de estudo de matriz descelularizada por meio da técnica de Phage Display. A identificação das moléculas presentes na matriz descelularizada do tecido hipertrófico foi realizada por meio da utilização de biblioteca de peptídeos (pequenas proteínas) expressos na superfície de fagos (vírus que infectam bactérias). Com isso, os pesquisadores obtiveram sequências que se ligaram especificamente ao tecido hipertrófico, indicando assim, a possibilidade de potenciais biomarcadores para o processo patológico de hipertrofia cardíaca.

Os cientistas estão trabalhando para que esses potenciais biomarcadores sejam utilizados em sangue de camundongos para diagnóstico de hipertrofia do coração, com possibilidade de sucesso. Em seguida, poderá ser empregado em sangue de pacientes com doenças cardiovasculares, como hipertensão arterial, e verificar o seu papel no diagnóstico de hipertrofia em humanos.

Referências

1. Resende RR. BIOMARCADORES DE AMINOÁCIDOS REVELAM UM SINAL PRECOCE PARA CÂNCER. Nanocell News. 2014;2(2).

2. Goulart VAM, Resende RR. NOVOS BIOMARCADORES DA PRÉ-DIABETES TIPO 2 ATRAVÉS DE ESTUDOS METABOLÔMICOS. Nanocell News. 2014;1(6).

3. Lacerda LHG, Resende RR. O QUE É HIPERTENSÃO? (1º Capítulo). Nanocell News. 2014;1(13).

4. Lacerda LHG, Resende RR. O QUE É HIPERTENSÃO? (2º Capítulo). Nanocell News. 2014;1(2).

5. Lacerda LHG, Resende RR. O QUE É HIPERTENSÃO? (3º Capítulo): Controlando o Colesterol! Nanocell News. 2014;1(2).

6. Lacerda LHG, Guimarães KCSB, Resende RR. O QUE É HIPERTENSÃO (4º CAPÍTULO): Alimente-se melhor! Nanocell News. 2014;2(4).

7. Sousa BR, Araújo AR, Resende RR. Construindo órgãos! Nanocell News. 2013;1(1).

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