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Nicho recém descoberto de células-tronco nos ossos longos pode explicar como crescemos

Nossos ossos são formados por dois processos principais chamados de ossificação intramembranosa e ossificação endocondral. A ossificação intramembranosa origina os ossos chatos do crânio, parte da mandíbula e clavículas. Essa ossificação ocorre quando células embrionárias com alta capacidade de migração e diferenciação,  chamadas de células mesenquimais, se agregam nas regiões onde os ossos irão se formar e se diferenciam diretamente em osteoblastos (células que produzem a matriz óssea) (Figura 1). A ossificação endocondral, por sua vez, dá origem aos ossos da base do crânio, vértebras e aos ossos longos (como o fêmur – o maior osso do corpo humano!). Esse processo é mais lento que a ossificação intramembranosa, pois as células mesenquimais primeiramente se diferenciam em condrócitos, os quais produzem um molde de cartilagem que é posteriormente utilizado para deposição da matriz óssea (Figura 1). A ossificação endocondral se inicia durante o desenvolvimento embrionário e continua durante a infância e adolescência, o que permite o crescimento longitudinal dos ossos. Esse processo de crescimento tem despertado a curiosidade de pesquisadores por muitos anos. Mais especificamente, estudos têm buscado entender a origem das células que permitem que os ossos longos continuem crescendo por tantos anos após o nascimento.

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Figura 1: Imagens de microscopia mostrando osteoblastos e osteoclastos. Na imagem da esquerda pode-se observar osteoblastos (em roxo), na superfície externa de um osso em desenvolvimento (região rosa no centro da imagem). Normalmente, osteoblastos são organizados em grupos de células conectadase enquanto sintetizam a matriz ossea (https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19552608). Na imagem da direita pode-se observar a morfologia dos condrócitos, os quais produzem todas as moléculas que dao suporte ao tecido cartilaginoso (http://medcell.med.yale.edu/histology/connective_tissue_lab/chondrocytes.php).

Durante a ossificação endocondral os condrócitos se organizam em diferentes zonas dentro do molde cartilaginoso, dependendo de seu estado de maturação (Figura 2). Condrócitos mais imaturos se localizam nas extremidades (que formarão as epífises), enquanto condrócitos mais maduros se localizam na região central do molde cartilaginoso (que formará a diáfise). Condrócitos mais imaturos, pequenos e arredondados formam a zona de reserva, que se diferenciam em condrócitos achatados e estão organizados em colunas na direção do eixo longitudinal do osso formando a zona proliferativa. Ao longo do tempo, condrócitos proliferativos param de se proliferar e aumentam de tamanho, formando a zona hipertrófica. Os condrócitos hipertróficos, por sua vez, morrem por apoptose permitindo a entrada de vasos sanguíneos na região central do molde cartilaginoso formando o centro primário de ossificação. Os vasos sanguíneos trazem células que auxiliam na remoção da matriz cartilaginosa (condroclastos) e células que depositam matriz óssea (osteoblastos), além de outras células que formarão a medula óssea (Figura 2).

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Figura 2: Ossificação endocondral. (A)  células mesenquimais se agregam em regiões que formarão ossos. (B) células mesenquimais se diferenciam em condrócitos e formam um molde cartilaginoso. (C) Após proliferação condrócitos passam por um processo progressivo de maturação, formando as zonas de reserva, proliferação e hipertrofia. (D) condrócitos hipertróficos, morrem por apoptose permitindo a entrada de vasos sanguíneos, degradação da matriz cartilaginosa e deposição da matriz óssea (Adaptado de Fanxin Long and David M. Ornitz, 2013).

Após a formação do centro primário de ossificação, a maioria do molde de cartilagem na diáfise é degradado ou substituído por matriz óssea. Com o passar do tempo, ocorre a formação de centros de ossificação secundários (COS) nas epífises, e regiões de cartilagem se mantém apenas na placa de crescimento (ou placa epifisária). A placa de crescimento, assim como o molde cartilaginoso inicial, é dividida em zonas de reserva, proliferação e hipertrofia (Figura 3) e mesmo sendo formada durante o período embrionário, é responsável pelo crescimento longitudinal dos ossos na infância e adolescência.
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Figura 3: (A) zonas de reserva, proliferação e hipertrofia se restringem à epífise após a invasão do molde cartilaginoso por vasos sanguíneos e deposição da matriz óssea – 3 dias após o nascimento. (B) Em estágios mais avançados de desenvolvimento (30 dias após o nascimento), centros secundários de ossificação se formam nas epífises, restringindo a área da placa de crescimento. (Adaptado de: Newton et al 2019)

De acordo com a teoria proposta para explicar o crescimento longitudinal dos ossos, os condrócitos da zona de reserva, são consumidos gradualmente quando recrutados para a zona proliferativa, onde se proliferam antes de se tornarem hipertróficos e morrerem. Essa teoria, porém, nunca foi observada na prática. Em um artigo publicado na revista Nature em março de 2019, cientistas no Karolinska Institutet, Stockholm, na Suécia investigaram essa teoria. Com o intuito de encontrar as células que possibilitam o crescimento longitudinal dos ossos, os pesquisadores criaram uma linhagem de camundongos transgênicos denominada de Col2-creert:R26R-Confetti. Esses camundongos tem a incrível habilidade de expressar variadas proteínas fluorescentes em diferentes condrócitos. Quando um condrócito expressa uma das proteínas fluorescentes, todas as suas células filhas após divisão celular expressam a mesma proteína, o que permite acompanhar toda a linhagem celular proveniente de condrócitos individuais ao longo do desenvolvimento (Figura 4).

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Figura 4. Exemplos de placas de crescimento de camundongos. (A) coloração com hematoxilina e eosina de uma placa de crescimento de uma tíbia de camundongo, onde é possível observar em roxo as colunas com condrócitos proliferativos (Adaptado de Arita et all., 2017). (B) Imagem de uma placa de crescimento dos camundongos Col2-creert:R26R-Confetti 28 dias após seu nascimento. Diferentes colunas de condrócitos proliferativos são observadas em diferentes cores. Cada coluna apresenta apenas uma cor, indicando que todos os condrócitos naquela coluna são provenientes de um precursor original.

Utilizando os camundongos transgênicos em diferentes pontos do desenvolvimento, os pesquisadores conseguiram demonstrar que durante o período fetal e neonatal os condrócitos da zona de proliferação se originam de múltiplos clones, ou seja, diferentes células da zona de reserva são recrutadas para formar a zona proliferativa (Figura 5 A e B). Essa observação corrobora a teoria inicial de que as células da zona de reserva são consumidas gradualmente quando utilizadas para o crescimento longitudinal dos ossos. Surpreendentemente, após 30 dias de seu nascimento, as colunas de condrócitos proliferativos passam a ser monoclonais, ou seja, cada coluna passa a se originar de apenas uma célula precursora, por isso apresenta só uma cor (Figura 5 C e D). Esses resultados indicam que há uma mudança entre as células que participam no alongamento dos ossos durante o período fetal e neonatal e as células que participam nesse alongamento em estágios mais tardios do desenvolvimento.

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Figura 5: Rastreamento de condrócitos de camundongos Col2-creert:R26R-Confetti nos períodos neonatal e juvenil mostram diferentes células participando do alongamento dos ossos. Placas de crescimento de camundongos. (A) Rastreamento de condrócitos desde o nascimento até 10 dias de vida mostra uma epífise com uma ampla zona de reserva, onde cada clone (cada condrócito) é marcado com uma proteína fluorescente. (B) Ampliação da zona de proliferação mostra que as colunas se originam de múltiplos clones (múltiplos condrócitos da zona de reserva) que se dividem aumentando as colunas. (C) Placa de crescimento de camundongos juvenis (após 30 dias de nascimento), possuem uma menor zona de reserva. (D) Ampliação da zona de proliferação mostra que colunas passam a ser monoclonais, ou seja, se originam de apenas uma célula precursora, apresentando apenas uma cor (Adaptado de Newton et all., 2019).

Essa mudança na zona proliferativa, antes formada por vários precursores e depois formado por um precursor com maior capacidade de proliferação, sugere que a população de condrócitos progenitores na zona de reserva diminui com o passar do tempo. Entretanto, após a formação da placa de crescimento, os condroprogenitores (células que dão origem aos condrócitos) restantes adquirem a capacidade de auto-renovação, necessária para a continuidade do crescimento longitudinal dos ossos. A aquisição da capacidade de auto-renovação dos condroprogenitores ocorre ao mesmo tempo em que um centro de ossificação secundário (COS) está se formando na região das epífises (Figura 3B). A formação do COS muda o microambiente próximo a placa de crescimento, com a invasão de vasos sanguíneos, reorganização da matriz extracelular, entre outros fatores. Curiosamente, os pesquisadores sugeriram que esse microambiente é um dos fatores para que os condroprogenitores adquiram uma capacidade de auto-renovação que eles não tinham antes.

A auto-renovação é uma das características que definem uma célula-tronco, mas para comprovar que os condroprogenitores restantes são de fato células-tronco, células individuais foram isoladas por captura a laser, e os genes expressos foram analisados. Os condroprogenitores expressaram marcadores típicos de células-tronco como CD73, CD49e, ativação de mTORC1, e quando cultivados em placas de cultura foram capazes de se diferenciar em outros tipos celulares. Todas essas características demonstram que os condroprogenitores são, na verdade, células-tronco. A descoberta de um nicho de células-tronco na epífise é animadora, pois a presença de tais nichos já havia sido demonstrada em outros tecidos que apresentam uma necessidade de regeneração contínua, como a pele, o sangue e o intestino, mas nunca havia sido demonstrada nos ossos.

Em resumo, um nicho de células-tronco se forma após o nascimento na placa de crescimento dos ossos longos. Esse nicho facilita a auto-renovação dos condroprogenitores e possibilita que haja um contínuo suprimento de condrócitos para o crescimento dos ossos (Figura 6). O conhecimento desse nicho e de como as células agem permitindo o crescimento ósseo nos auxilia no entendimento do processo de formação de nosso esqueleto, mas também pode ser usado para entender como doenças se originam. É importante ressaltar que esse estudo foi conduzido em camundongos, e ainda não é claro se esses mecanismos são conservados em humanos. Caso isso seja confirmado, estudos futuros podem focar em estratégias para modular o crescimento ósseo, incluindo exercícios físicos, dietas e administração de moléculas que podem auxiliar no tratamento de crianças com desordens de crescimento.

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Figura 6: Resumo ilustrativo dos mecanismos de crescimento dos ossos longos com o passar do tempo. Durante o período fetal e neonatal, diferentes células da zona de reserva são recrutadas para a zona proliferativa, levando ao crescimento ósseo. Após a formação do COS, células de reserva diminuem e os condroprogenitores restantes adquirem a capacidade de auto-renovação, assim como outras características de células-tronco (sc). Essas células-tronco por sua vez, passam a ser responsáveis pelo crescimento longitudinal dos ossos.

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Batalha contra a Doença de Alzheimer: uma nova esperança na forma de coquetel de moléculas terapêuticas

A Doença de Alzheimer já foi abordada neste blog em diversas ocasiões (https://cientistasfeministas.wordpress.com/?s=alzheimer) e continua a desafiar cientistas na busca por novas opções de diagnóstico e tratamento.

Em janeiro deste ano foi publicado trabalho desenvolvido por cientistas norte americanos que utilizaram um coquetel de moléculas terapêuticas sintéticas para tratar a Doença de Alzheimer (DA), e obtiveram melhora significativa no quadro de animais de experimentação em fases iniciais da doença, com reestabelecimento de memória (https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S2211-1247%2818%2931932-6).

A DA foi descrita pelo psiquiatra e neuroanatomista Alois Alzheimer em 1906 durante uma palestra (http://www.ghente.org/ciencia/genetica/alzheimer.htm). Os pacientes apresentam desorientação e perda de memória e de locomoção progressivos, além dos demais sintomas de demência: como estados vegetativos temporários (evoluindo para permanentes) e morte (http://portalms.saude.gov.br/saude-de-a-z/alzheimer).

Os achados principais no cérebro desses pacientes são depósitos de placas amiloides no meio extracelular e emaranhados neurofibrilares (ricos em proteína Tau fosforilada – http://ggaging.com/export-pdf/191/v6n3a07.pdf) no meio intracelular.  A associação de peptídeos beta-amiloide (Figura 1) a proteínas príon (http://www.revistaseletronicas.fmu.br/index.php/ACIS/article/download/580/702) desencadeia o acumular tóxico destas placas e induz resposta do sistema imune, que em conjunto acabam por causar a morte de neurônios e perda de comunicação entre estes na forma de sinapses (http://abraz.org.br/web/sobre-alzheimer/atualizacoes-cientificas/).

FIGURA 1

Figura 1: Peptídeo beta-amiloide (PDB 2LFM).

Após os cientistas, liderados pelo professor Stephen Strittmatter, testarem um grande número de compostos, um antigo antibiótico se mostrou promissor (leia também o texto sobre antigos fármacos para tratar novas doenças https://cientistasfeministas.wordpress.com/2019/04/03/eu-estava-aqui-o-tempo-todo-e-so-voce-nao-viu-quando-velhos-remedios-tratam-novas-doencas/) após ser decomposto para formar um polímero. Alguns outros polímeros também se mostraram capazes de passar pela barreira hemato-encefálica e exibir o efeito desejado.

Foram analisados 2560 fármacos e mais 10130 moléculas pequenas diversas e a cefalosporina Cefixime se mostrou inibitória. No entanto, no re-teste se percebeu que não era a forma natural do antibiótico que exibia a ação, e sim sua forma decomposta (obtida após incubação em DMSO a 23ºC por 6 dias). A forma degradada de Ceftazidime, outra cefalosporina, também exibiu atividade de inibir a associação de proteínas príon e peptídeos beta-amiloide.  

Os cientistas identificaram ainda polímeros de carga negativa capazes de interação específica com proteínas príon, como o polímero sintético poli [ácido 4-estireno sulfônico-ácido co-maleico] – PSCMA.

O coquetel de compostos poliméricos foi então dissolvido e ofertado a camundongos modelo para a Doença de Alzheimer, provocando reparo das sinapses e recuperação de memória.

Em um dos experimentos, os cientistas analisaram cortes de hipocampo dos animais para verificar a comunicação entre os neurônios (sinapses). A proteína SV2a é um marcador eficiente presente nos neurônios pré-sinápticos e nos animais que não sofrem de DA (WT), os níveis se mostraram antes do tratamento, maiores que o dos animais modelo de Alzheimer (TG) (Figura 2A e Figura 2C – sem polímero), devido a estes últimos sofrerem, como esperado, com perda de sinapses pela doença. No entanto, após tratamento com PSCMA por 30 dias (2 vezes ao dia), os animais modelo para a doença (TG) alcançaram o padrão de presença do marcador equivalente ao dos animais saudáveis (WT) (Figura 2B e Figura 2C – com polímero).

FIGURA 2

Figura 2: Recorte e adaptação da Figura 7 do trabalho de Strittmatter e colaboradores, 2019 (https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S2211-1247%2818%2931932-6) evidenciando como o tratamento com PSCMA pode recuperar os níveis de SV2a em neurônios pré-sinápticos de camundongos modelo de DA.

Os resultados são animadores para o desenvolvimento de uma nova estratégia terapêutica para o Alzheimer em fases iniciais. Os pesquisadores se dedicam atualmente aos testes para verificar se a formulação não é tóxica para utilização em humanos nos ensaios clínicos.

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Dá pra usar tecnologia de bitcoin pra compartilhar dados de saúde?

Muita gente deve ter ouvido falar de blockchain depois de todas as histórias envolvendo o bitcoin. Pra resumir, blockchains são uma tecnologia desenvolvida para facilitar transações monetárias e evitar a necessidade de um terceiro confiável que verifique as transações e garanta a segurança dos dados e a privacidade das partes envolvidas (como faz uma operadora de cartão de crédito, por exemplo). Eles são, essencialmente, um registro distribuído de informações de transações, descentralizado e sem uma autoridade central proprietária. Essas informações são dispostas em blocos (block) organizados em cadeia (chain), e cada bloco é armazenado permanentemente e não pode ser alterado. Quando um bloco é concluído, um novo é gerado automaticamente com referência ao bloco anterior. A segurança é garantida pela verificação por milhares de computadores distribuídos na rede, de acordo com parâmetros definidos. Novas estruturas de blockchains começaram a ser desenvolvidas para uso em outras áreas, como turismo, energia ou sistemas de saúde.

Já há alguns anos, as autoridades de saúde de diversos países fazem esforços contínuos para digitalizar informações dos usuários dos sistemas de saúde e também para tornar essas informações acessíveis sem comprometer a segurança dos dados. No entanto, essa tarefa não é tão simples assim. Informações incorretas são a causa principal de erros médicos e a falta de uniformidade no armazenamento dos dados dificulta operações entre os diferentes sistemas e restringe a capacidade dos profissionais em prover tratamentos apropriados. Nos EUA, por exemplo, quase 90% dos médicos usam um sistema digital, mas nem sempre os diferentes sistemas são compatíveis. Essa falta de compatibilidade pode ser fonte de erros graves, como falhas no envio de informações de pedidos ou resultados de exames. No Reino Unido, o plano era digitalizar todos os prontuários até 2018, mas a prazo foi sendo adiado e agora está em 2023. No Brasil, o Ministério da Saúde tornou disponível o e-SUS AB, uma plataforma gratuita, mas as unidades de saúde podem optar por usar sistemas próprios e os dados só ficam disponíveis para as redes municipais.

Uma solução possível para o compartilhamento seguro desses dados seria o uso de estruturas de blockchain para melhorar a operabilidade entre os diversos sistemas implementados nas unidades de saúde, ao juntar informações sobre um mesmo usuário oriundas de sistemas independentes. Essa tecnologia também é flexível o suficiente para permitir que algo conhecido como smart contracts, ou contratos inteligentes, que são linhas de código que são executadas apenas quando determinadas condições são verdadeiras, garantindo a segurança dos dados e impedindo o acesso não autorizado. Além disso, os custos diminuem ao retirar o intermediador (empresa que provê softwares de prontuário eletrônico, por exemplo) e ao facilitar o processo de transferência de dados, que se torna imediato.

Essa revisão sistemática mostra, ao analisar 71 estudos, que a implementação de blockchains em dados de saúde pode ser economicamente viável e reduzir dificuldades de compatibilidade de software, desde que a informação não seja repetida nos computadores que compõem a rede, mas sim na nuvem. Dessa forma, até dados de outros sensores, como o smartwatch, podem ser associados ao mesmo usuário – o que pode tornar os tratamentos ainda mais personalizáveis. Uma limitação citada pelo estudo à implementação dessa tecnologia é o fato de que, da maneira que o blockchain é usado hoje, os usuários se tornam donos dos próprios dados. Isso pode ser considerado um benefício por torná-los agentes da própria saúde, mas pode ser extremamente complicado mudar a propriedade dos dados dos governos e de corporações e entregá-la aos indivíduos. Isso tudo exigiria muito conhecimento por parte dos usuários… mas é claro que pode ser um excelente desafio para a mudança necessária nos sistemas de saúde e na própria medicina como um todo.

Além desses desafios sociais, para que tudo isso se torne realidade as leis e as regulações, assim como a infraestrutura das unidades de saúde, precisam mudar. De todo jeito, o uso dessa tecnologia que transforma tantos paradigmas na informática médica pode ser extremamente promissor.

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Os mosquitos odeiam música eletrônica?

Eu odeio música eletrônica… e os mosquitos também! Pelo menos é o que afirmam pesquisadores de um estudo publicado em março de 2019, no periódico científico Acta Tropica.

No estudo realizado por pesquisadores da University Malaysia Sarawak, foram examinados os efeitos da música “Scary Monsters and Nice Sprites”, do produtor musical Skrillex, em mosquitos transmissores do vírus da dengue e zika, Aedes aegypti.

Os mosquitos produzem sons que geram vibrações com o bater de suas asas. Para ocorrer o acasalamento entre mosquitos, o macho precisa harmonizar os sons/vibrações produzidos pelo bater de suas asas com os da fêmea, usando principalmente as antenas como órgãos sensoriais. Por isso, o estudo examinou se a música eletrônica poderia influenciar os mosquitos em três principais aspectos: busca por alimento, repasto sanguíneo e acasalamento (1).

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Aedes aegypti. Fonte: Rafael Neddermeyer/ Fotos Públicas.

Vamos entender a escolha da música. Os autores do estudo justificaram a escolha da música por ser caracterizada como barulhenta, com forte pressão sonora e vibração, além de ter variação de altura constantes.

Para analisar o comportamento dos mosquitos, os pesquisadores colocaram 10 mosquitos fêmeas, que estavam há cerca de 12h sem se alimentar, em uma gaiola com um hamster (para testar o repasto sanguíneo e busca por alimento) e um mosquito macho (para acasalamento). Ao lado da gaiola foi colocada uma caixinha de som que tocava a música durante 10 minutos, enquanto os pesquisadores observavam o comportamento dos mosquitos.

Após os experimentos serem replicados 10 vezes com o som ligado e desligado, os resultados indicaram que os mosquitos submetidos à música demoraram mais para iniciar busca por alimento, se alimentaram menos de sangue e se acasalaram menos, em relação aos mosquitos analisados com a música desligada.

Baseados nos resultados, os autores concluíram que o estudo sugere um potencial para o desenvolvimento de estratégias de controle de mosquitos baseadas em música e já que tantas pessoas amam música, essa estratégia poderia ser mais apelativa do que o uso de inseticidas químicos.

Entretanto, o estudo foi fortemente criticado pela comunidade científica. É possível afirmar que o estudo deixa dúvidas quanto a ser baseado em evidências científicas. A primeira dúvida que me surgiu foi, porque os pesquisadores só testaram uma música? Em ciência nós evitamos ao máximo nos basear em apenas uma variável para explicar uma correlação entre dois fatores. Além disso, os pesquisadores também não testaram a amplitude e frequência do som, o que torna impossível saber qual foi a característica (frequência, amplitude, vibração) da música que afetou o comportamento dos mosquitos.

Esse assunto não é de hoje. No ano de 2012, a Rádio Band FM foi criticada por uma campanha contra mosquitos. Todos os dias do verão, entre 17 e 19 horas, a rádio transmitia uma sinal de alta frequência (15 kHz). A rádio prometia que essa frequência, que é quase inaudível aos seres humanos, era capaz de espantar os mosquitos. Porém, tudo não passava de uma campanha publicitária (que rendeu à rádio o prêmio Grand Prix em Cannes). Segundo cientistas entrevistados na época, a campanha não era baseada em evidências científicas e faziam um desserviço à população brasileira.

Além disso, existem vários aplicativos de celulares disponíveis na App Store que prometem emitir ultrassons que repelem mosquitos, porém nenhum deles parece mesmo funcionar – veja o vídeo no link.

Pesquisador mostrando que aplicativos que emitem sons de alta frequência NÃO repelem mosquitos. Fonte: https://www.bbc.com/news/magazine-20669080.

Apesar desse assunto ser interessante e um tanto quanto polêmico, a possibilidade de desenvolvimento de repelentes baseados em sons ainda precisa ser extensamente estudada e testada. Ou seja, estamos longe de poder usar música para nos proteger de picadas de mosquitos. Portanto, a melhor maneira ainda é usar repelentes e inseticidas como forma de proteção contra os mosquitos, preferencialmente aqueles que são regulados e recomendados pela Anvisa.

PS: Após ler o estudo, eu escutei a música “Scary Monsters and Nice Sprites” e preciso dizer que eu concordo com os mosquitos, é realmente irritante (risos).

Referência

1 – Dieng H, Chuin TC, Satho T, Miake F, Wydiamala E, Kassim NFA, et al. The electronic song “Scary Monsters and Nice Sprites” reduces host attack and mating success in the dengue vector Aedes aegypti. Acta Tropica. 2019;194:93–9.

Disponível em: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0001706X19301202

Mais sobre o tema:

https://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2019/04/04/musica-eletronica-reduz-picadas-e-reproducao-do-mosquito-aedes-aegypti-aponta-estudo.ghtml

Sons de alta frequência não repelem mosquitos.

https://www.bbc.com/news/magazine-20669080

https://hypescience.com/ultrassom-realmente-repele-mosquitos/

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Identificada nova bactéria intestinal e sua possível relação com a depressão

bacteria intestinalImagem: https://www.rheumatologyadvisor.com/home/topics/scleroderma/little-data-available-for-small-intestinal-bacterial-overgrowth-treatment-in-systemic-sclerosis/

Não é de hoje que as bactérias intestinais vêm revirando as informações no mundo da ciência e por consequência causando grande impacto em nossas vidas. Em outros posts aqui do blog falamos sobre a relação da microbiota com antibióticos, parasitas intestinais, cérebro, obesidade, fadiga crônica e até mesmo sobre depressão.  

No post passado sobre a depressão, relembramos que 95% da serotonina, um neurotransmissor responsável pelo bem-estar, é produzido no intestino e sua relação com a microbiota. O que é novidade é que uma pesquisa publicada na revista Nature Microbiology conseguiu isolar e identificar uma espécie de bactéria intestinal e relacioná-la com depressão.

A ideia do projeto começou com uma lista de potenciais alvos bacterianos que o NIH (National Institutes of Health – USA) publicou sugerindo que fossem isoladas do intestino humano por sua potencial importância no desenvolvimento de doenças.  

Muitas espécies de microorganismos da microbiota intestinal permanecem desconhecidas por existirem em baixa quantidade ou por sua incapacidade de sobreviver fora do corpo humano.

A bactéria KLE1738 está nesta lista por ter sido identificada em quase 20% do microbioma intestinal humano nos bancos de dados de sequenciamento microbiano, porém nunca havia sido cultivada.

O cultivo de espécies de bactérias e fungos fora do corpo humano é muito difícil, pois em laboratório não conseguimos reproduzir as mesmas condições ambientais para promover seu crescimento, porém após um extenso processo de triagem, os pesquisadores descobriram que o KLE1738 só crescia em condições laboratoriais na presença de Bacteroides fragilis, uma bactéria intestinal comum no microbioma humano.

Somente este dado nos mostra um novo parâmetro a ser pensado, que muitos microorganismos possuem seu papel biológico desconhecido porque não conseguimos mimetizar em laboratório as influências que outras bactérias vizinhas exercem para promover o crescimento ou redução de espécies que identificamos no microbioma humano.

Outros testes biológicos e purificações levaram ao isolamento de GABA (Ácido gama-aminobutírico) como um fator de crescimento produzido pela bactéria Bacteroides fragilis. Descobriram que o GABA produzido serviu como nutriente para o crescimento da KLE1738.

A capacidade da microbiota de produzir e/ou consumir GABA não havia sido amplamente descrita antes, e uma bactéria dependente do GABA nunca havia sido relatada.

Mas afinal o que é o GABA?

sinapseImagem:https://psicoativo.com/2017/01/sinapses-partes-funcoes-e-tipos-de-sinapses.html

O GABA é um neurotransmissor que atua inibindo o sistema nervoso central (SNC) e está diretamente relacionada com comportamento agressivo e impulsividade. Este neurotransmissor inibe ou reduz impulsos nervosos nos neurônios, levando o indivíduo a um estado de menor agitação cerebral, ou seja, a um estado de relaxamento tanto mental quanto muscular. Quando seus níveis estão baixos, estamos muito mais suscetíveis a ansiedade, angústia e estresse.

Logo, se as bactérias intestinais produzem esse neurotransmissor, um desequilíbrio na microbiota pode levar a baixa produção de GABA.

Pensando no papel do GABA e seus efeitos no SNC, os cientistas testaram a possível conexão entre Bacteroides sp. e depressão. Para isso, coletaram amostras de fezes e mediram a atividade cerebral por ressonância magnética de 23 indivíduos clinicamente diagnosticados com depressão. Os resultados mostraram que a baixa abundância de Bacteroides sp. estava associada à alta atividade de uma parte do cérebro que está ligada a depressão.

O próximo passo será fazer mais testes com humanos para explorar se o GABA microbiano pode atuar como um sinal do intestino para o cérebro.

Saiba mais sobre microbiota e cérebro nesse post: https://cientistasfeministas.wordpress.com/2018/06/06/cerebro-e-intestino-parceria-inseparavel/

Referência

Philip Strandwitz et al, GABA-modulating bacteria of the human gut microbiota, Nature Microbiology (2018). DOI: 10.1038/s41564-018-0307-3

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Tal pai, tal filho: como a ciência pode auxiliar na formação de hábitos alimentares

Ter e manter hábitos alimentares saudáveis constituem um dos principais desafios atuais em meio às facilidades do mundo moderno. Os comportamentos e as preferências alimentares individuais são determinadas na infância e têm implicações para o ganho de peso e a saúde ao longo da vida. O que as crianças comem é de grande importância; no entanto, o modo como os pais alimentam seus filhos influencia muito os tipos de alimentos que eles consomem e a quantidade de alimentos que comem na hora das refeições. A literatura científica sobre o assunto apoia a influência dos pais sobre a socialização e o desenvolvimento de comportamentos alimentares infantis, mas a ligação entre a comportamento/alimentação dos pais e das crianças com o ganho de peso na infância, bem como a melhor abordagem a ser utilizada não é clara.

Crianças brincam em escola na cidade de Nookat, no Quirguistão. Foto: OCHA/Eurasia Foundation of Central Asia, T. Jeanneret
A obesidade infantil é considerada uma epidemia mundial pela Organização das Nações Unidas (2).

Uma revisão publicada na revista Current Nutrition Reports em 2018 pelos pesquisadores Hughes & Papaioannou objetivou responder a essas questões e traçar recomendações para os profissionais de saúde e cuidadores, e assim promover um ambiente protetor contra a obesidade infantil (1), considerada uma epidemia global pela Organização Mundial da Saúde (2). Os autores reuniram vários estudos publicados a respeito dos hábitos alimentares das famílias e sua relação com o peso e identificaram diferentes tipos de relação pais/alimentação na literatura científica: 1) práticas de alimentação destinadas a fazer com que as crianças façam algo específico, como comer seus vegetais, 2) estilos de alimentação caracterizados por uma atitude mais geral dos pais sobre seus filhos quando socializam os comportamentos alimentares da família, e 3) estilos parentais gerais que englobam comportamentos parentais que influenciam o desenvolvimento geral das crianças. A partir daí, os autores estratificaram os tipos de abordagem e sintetizaram os resultados em três grupos:

1) Práticas de alimentação parental: referem-se às estratégias específicas adotadas para controlar o que as crianças consomem. Incluem restrições, pressão para comer certos tipos de alimentos e a monitorização (os pais estão cientes de quantos lanches e alimentos ricos em gordura são comidos pelas crianças). Os estudos analisados pelos autores mostraram que a restrição foi relacionada ao aumento da preferência da criança pelos alimentos “proibidos”, maior peso corporal, maior consumo na ausência de fome e maior desinibição emocional (comer em resposta a sugestões externas). Por outro lado, a prática de pressionar a criança a comer foi associada a menor peso em diversos estudos transversais. Desta forma, o impacto de como as práticas restritivas afetam o estado nutricional da criança ao longo do tempo permanece a ser esclarecida. Para iluminar essa questão, os autores concluem que a resposta à restrição parece ser diferente de acordo com o contexto, sendo importante considerar os fatores específicos da criança. Por exemplo, os pais que têm filhos com menores índices de massa corporal ou que são mais exigentes na hora de comer podem ter maior probabilidade de usar comportamentos de pressão na tentativa de garantir que a criança consuma alimentos suficientes. Sobre a monitorização, os resultados são inconsistentes, não ficando claro seu benefício. Os autores concluem que práticas parentais restritivas, tipicamente usadas mais cedo na vida de uma criança, podem evoluir para o uso de mais autonomia à medida que as crianças crescem e exercem mais controle sobre suas próprias escolhas alimentares.

2) Estilos de alimentação: referem-se à atitude geral e emocional que pais criam com o filho durante a refeição. Incluem a quantidade de controle que os pais exercem durante as refeições, e a sensibilidade, calor humano, e aceitação que os pais mostram em resposta às necessidades individuais da criança no contexto alimentar. Os estudos mostraram que o estilo de alimentação autoritário (caracterizado pelo controle dos pais mas centrado na criança por meio de demandas nutricionais razoáveis, bem como sensibilidade em relação às necessidades da criança) tem sido associado aos melhores resultados na saúde infantil. Os caminhos pelos quais essa associação surge podem ser a melhor qualidade dos alimentos servidos e consumidos, menor consumo de lanches energéticos e disponibilidade domiciliar de frutas e legumes. Por outro lado, as crianças de pais indulgentes (com falta de regras e limites – criança determina a ingestão alimentar) consomem alimentos com pior qualidade alimentar e exibem comportamentos alimentares problemáticos, além de apresentarem maior peso. Assim, tanto o alto quanto o baixo controle na alimentação é um fator de risco para a obesidade infantil.

3) Estilos parentais gerais: referem-se à atitude e abordagem que os pais empregam para criar seus filhos dentro da família e da sociedade. Os estilos parentais são medidos ao longo de duas dimensões: exigência e responsividade. Exigência na literatura parental geral é definida como a expectativa dos pais, a supervisão e os esforços disciplinares para promover o comportamento adequado ao desenvolvimento em crianças. A receptividade é definida como o grau em que os pais estimulam a individualidade, a autorregulação e a auto-afirmação por serem familiares, apoiadores e aceitarem as necessidades e demandas das crianças. Os pais são categorizados em um dos quatro estilos parentais gerais: 1) aqueles com estilo parental geral autoritário (alta exigência / alta responsividade) se envolvem com seus filhos, fazem demandas maduras, promovem autonomia apropriada e respeitam as diferenças individuais; 2) aqueles com estilo de parentalidade geral autoritário (alta exigência / baixa responsividade) usam comportamentos de poder assertivo com seus filhos e se envolvem em controles e demandas estritos; 3) aqueles com estilo parental geral indulgente (baixa exigência / alta capacidade de resposta) demonstram cordialidade e aceitação, no entanto, carecem de comportamentos adequados de monitoramento necessários para o desenvolvimento infantil; 4) aqueles com estilo parental geral não envolvido (baixa exigência / baixa responsividade) fazem poucas exigências aos seus filhos e mostram pouco envolvimento. A revisão apontou que a parentalidade autoritária está associada a resultados mais positivos para as crianças nos campos acadêmicos, socioemocional e de saúde. Pais com estilo mais autoritário têm crianças que consomem mais frutas e vegetais, menos gorduras e açúcares.

Com isso, os autores concluíram que os pais devem ser sensíveis às necessidades individuais de seu filho ao estabelecer limites no ambiente de alimentação, evitar restringir abertamente os alimentos ou pressionar as crianças a comer. Práticas que são proativas (que antecipem o comportamento da criança), e não reativas (em resposta ao comportamento da criança), maximizam os resultados positivos. Essas práticas benéficas podem ser adotadas por todas as pessoas em contato com as crianças, gerando assim um ambiente propício à alimentação saudável, ao peso saudável e aos comportamentos a serem estimulados durante toda a vida da criança.

Referências do texto e imagem:

  1. Hughes SO & Papaioannou MA. Maternal Predictors of Child Dietary Behaviors and Weight Status. Current Nutrition Reports, 2018.
  2. https://nacoesunidas.org/oms-lanca-novas-diretrizes-de-combate-a-obesidade-infantil-no-mundo/, acesso em 3 de abril de 2019.


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“Eu estava aqui o tempo todo e só você não viu”: Quando velhos remédios tratam novas doenças

Existem vários mitos envolvendo a indústria farmacêutica: que já existe cura para a doença X, mas a indústria não fala só para continuar vendendo o remédio Y; que o remédio Z causa autismo, mas ninguém fala para não perder vendas, entre outras que você pode ver aqui se são verdade ou não.

Você tem ideia que um medicamento pode levar de 10 a 20 anos para ter sua eficácia e segurança comprovada? São anos de pesquisa no laboratório depois mais outros vários anos testando em humanos, fora o tempo de papelada burocrática, de análises de dossiês e relatórios. Esse aí embaixo é um esquema “muito simplificado” das etapas necessárias para se descobrir um novo medicamento para uma doença. (Nós já falamos sobre isso aqui antes! venha conferir!)

nrd.2017.217-f1

Legenda: Esquema sugerido pelo Fórum de Descoberta e Desenvolvimento de novos Medicamentos da Academia de Ciências, Engenharia e Medicina dos Estados Unidos para representar um resumo das etapas existentes entre a identificação de uma molécula com potencial terapêutico até sua transformação em medicamento. O início está representado na parte superior do esquema na área laranja e o fim na parte amarela (veja o texto completo aqui).

 

Diante desse cenário, uma pergunta sempre vem à tona: quando passamos por endemias como é o caso da Zika e Chikungunya não podemos esperar tanto tempo: como são descobertos medicamentos para esse tipo de doença? Uma alternativa para otimizar o tempo de descoberta é usar medicamentos que já estão no mercado e verificar se ele funciona para o tratamento de outra doença. Essa abordagem é conhecida como Reposicionamento de Fármacos. Para se ter uma ideia, no esquema mostrado acima, isso significa que o processo se restringiria à metade inferior do esquema.

Pensando nessa estratégia, pesquisadores da Fiocruz – RJ, Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ e Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG, se reuniram e testaram a seguinte hipótese: se o medicamento sofosbuvir é usado para o tratamento da hepatite C, que é causada por um vírus da família dos flavivírus, esse mesmo medicamento seria eficaz contra outras doenças causadas por outros vírus da mesma família como a chikungunya e febre amarela? Os autores mostraram que animais infectados com chikungunya e tratados com sofosbuvir apresentavam menos sintomas relacionados à infecção como perda de peso e inchaço nas articulações das patas. Esse efeito foi atribuído a redução da quantidade de vírus circulante, ou seja, o medicamento foi capaz de inibir a replicação do vírus. Ora, o sofosbuvir mata o vírus da hepatite C, em 2017 foi mostrado que também tem esse efeito sobre o vírus zika e agora os pesquisadores mostraram o efeito sobre o chikungunya, por que não tentar para febre amarela? De fato, os autores comprovaram que esse medicamento também foi capaz de reduzir a replicação do vírus da febre amarela e, com isso, reduzir os sintomas como perda de peso e melhora da função e na inflamação hepática observadas durante a infecção.

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Legenda: Figura mostrando como o tratamento com sofosbuvir melhora a aparência e edema das patas que que receberam o vírus chikungunya

A semelhança entre a estrutura física, bioquímica e metabólica dos vírus de uma mesma família faz com que o medicamento tenha o mesmo efeito nos diferentes subtipos de vírus. O sofosbuvir atua numa enzima essencial à replicação de todos os vírus dessa família, a RNA polimerase. Mas cada membro da família tem suas próprias características e tendem a se alojar numa parte diferente do corpo: o zika fica no cérebro, o chikungunya nas articulações e o da febre amarela no fígado. O que não se sabia, até agora, era se ao administrar o medicamento seria possível alcançar o vírus em seu local de ação.

E quando poderemos usar o sofosbuvir para tratar chikungunya, zika ou febre amarela?! Calma, o reposicionamento de fármacos adianta o processo mas não podemos abrir mão de garantir a eficácia e segurança de seu uso para essas doenças. Como próximos passos, os pesquisadores devem avaliar se o sofosbuvir é realmente eficaz em tratar humanos doentes. Além disso, é preciso garantir que o tratamento seja seguro, ou seja, não cause efeitos colaterais nos doentes. Não é porque ele não causa reações no paciente com hepatite que podemos extrapolar para o paciente com febre amarela. Mas sigamos esperançosos, o caminho é longo, mas menor do que o antigo!   

Referências

de Freitas CS, Higa LM, Sacramento CQ, Ferreira AC, Reis PA, Delvecchio R, Monteiro FL, Barbosa-Lima G, James Westgarth H, Vieira YR, Mattos M, Rocha N, Hoelz LVB, Leme RPP, Bastos MM, Rodrigues GOL, Lopes CEM, Queiroz-Junior CM, Lima CX, Costa VV, Teixeira MM, Bozza FA, Bozza PT, Boechat N, Tanuri A, Souza TML. Yellow fever virus is susceptible to sofosbuvir both in vitro and in vivo. PLoS Negl Trop Dis. 2019 Jan 30;13(1):e0007072. doi: 10.1371/journal.pntd.0007072.

 

Ferreira AC, Reis PA, de Freitas CS, Sacramento CQ, Villas Bôas Hoelz L, Bastos MM, Mattos M, Rocha N, Gomes de Azevedo Quintanilha I, da Silva Gouveia Pedrosa C, Rocha Quintino Souza L, Correia Loiola E, Trindade P, Rangel Vieira Y, Barbosa-Lima G, de Castro Faria Neto HC, Boechat N, Rehen SK, Brüning K, Bozza FA, Bozza PT, Souza TML. Beyond Members of the Flaviviridae Family, Sofosbuvir Also Inhibits Chikungunya Virus Replication. Antimicrob Agents Chemother. 2019 Jan 29;63(2). pii: e01389-18. doi: 10.1128/AAC.01389-18.

 

Ana C. Vicente, Francisca H. Guedes-da-Silva, Carlos H. Dumard, Vivian N. S. Ferreira, Igor P. S. da Costa, Ruana A. Machado, Fernanda G. Q. Barros-Aragão, Rômulo L. S. Neris, Júlio S. Dos-Santos, Iranaia Assunção-Miranda, Claudia P. Figueiredo, André A.Dias, Andre M. O. Gomes, Herbert L. de Matos Guedes, Andrea C. Oliveira, Jerson L.Silva Yellow Fever Vaccine Protects Resistant and Susceptible Mice Against Zika Virus Infection bioRxiv 587444; doi: https://doi.org/10.1101/587444