ODONTOBLASTO TRANSDUTOR: de peça em peça a teoria ganha espaço

Por Dra. Michelle T. Biz do Dpto. de Morfologia da UFSC

Quem nunca sentiu dor de dente ao morder um picolé? 

Embora este tipo de sensibilidade dentinária seja um relato antiguíssimo e um problema frequente na população, o exato mecanismo biológico pelo qual estímulos externos incidindo sobre a superfície do dente estimulam os nervos que estão dentro do dente (na polpa dentária) causando a dor é ainda obscuro, permanecendo no campo da teoria.

Atualmente, a teoria mais aceita é a TEORIA HIDRODINÂMICA: estímulos aplicados à superfície do dente (como o frio) provocam a movimentação de líquido no interior dos túbulos dentinários (Figura 1), que por sua vez estimula, mecanicamente, as terminações das fibras nervosas que estão na polpa dentária.

Mas dentro dos túbulos dentinários, além do fluido tissular há também projeções de odontoblastos (célula da periferia da polpa), formando extensões da célula dentro destes túbulos. Estas projeções, chamadas de processos odontoblásticos, penetram em até dois terços de profundidade ou mesmo em todo o comprimento do túbulo dentinário. Assim, o odontoblasto é uma célula bem longa: com uma ponta dele (processo odontoblástico) dentro do túbulo dentinário, e a outra parte da célula (o corpo) na polpa dentária, próximo aos neurônios (Figura 1).

Esta evidência sustenta a teoria de que os odontoblastos possam ser “sentinelas” na recepção de estímulos externos e transmitir estes estímulos para as fibras nervosas (a TEORIA DO ODONTOBLASTO TRANSDUTOR). Aliás, em 2018, um texto CDQ já havia dado ênfase a esta teoria. Mas o papel dos odontoblastos como transdutor sensorial ainda carece de esclarecimentos.

Em detalhe os túbulos dentinários, com ilustração da presença dos processos odontoblásticos em seu interior.

Alguns estudos já sugerem que odontoblastos e neurônios próximos poderiam se comunicar por meio de moléculas sinalizadoras. Um exemplo é a molécula de ATP (adenosina trifosfato): em laboratório, quando odontoblastos e neurônios são cultivados juntos, ao estimular um odontoblastos, ocorre um aumento da entrada do íon cálcio nos neurônios, e isso estimula o neurônio. Mas, se bloquear os receptores de ATP no neurônio, o cálcio não consegue entrar no neurônio, e isso bloqueia o estímulo. Ou seja, estas células estão se comunicando usando a via do ATP.

Dentre os mediadores dessa sinalização encontram-se as proteínas canais PIEZO, já detectadas em odontoblastos, células-tronco da polpa dentária e neurônios aferentes. Entre estes canais, PIEZO1 desempenha papel importante em processos de transdução mecânica (tensão de compressão, de tração e de cisalhamento).

Com estas evidências científicas em mãos, recentemente Cientistas Descobriram Que… estímulos mecânicos em odontoblastos provocam ativação de PIEZO1, causando a entrada de cálcio na célula e liberação de ATP que desencadeia o sinal para os neurônios adjacentes.

Para melhor entender este estudo, vejamos a pesquisa simplificada em três passos:

  1. Odontoblastos expressam PIEZO1

Num primeiro momento os pesquisadores verificaram que os canais iônicos PIEZO1 estão expressos em odontoblastos cultivados 

  1. Ativação de PIEZO1 em odontoblastos aumenta entrada de cálcio e libera ATP 

Para este passo, os pesquisadores utilizaram estímulos mecânicos, e dois compostos químicos: Yoda 1 (estimulador de PIEZO1) e GsMTx4 (bloqueador de PIEZO1). Ao tratar os odontoblastos com estresse mecânico ou Yoda1, a entrada de cálcio aumentou rapidamente, o que não ocorre quando usado GsMTx4. Com o estímulo mecânico, verificaram também um aumento da atividade eletrofisiológica, que também aumentou após o tratamento com Yoda1, mas desapareceu quase completamente com o uso de GsMTx4. Ainda, a estimulação com Yoda1 aumentou a quantidade de ATP liberado pelos odontoblastos; e o uso de GsMTx4 inibiu a liberação de ATP

  1. ATP liberado por odontoblastos induz potencial de ação nos neurônios

O ATP liberado pelos odontoblastos provocou atividade eletrofisiológica nos neurônios e aumentou a frequência dos potenciais de ação (estímulo)

Em resumo, os pesquisadores demonstraram que os canais iônicos PIEZO1 podem ser mediadores da sinalização mecânica em odontoblastos resultando na liberação de ATP que conduz sinais externos para os neurônios gerando o estímulo de dor. Este estudo aprofunda a compreensão do possível mecanismo de comunicação odontoblasto-neurônio e fornece mais uma evidência para a teoria do odontoblasto transdutor na sensibilidade dentinária. É isso aí: de peça em peça, a teórica ganha espaço!

Para saber mais:

  1. PIEZO1 Ion Channels Mediate Mechanotransduction in Odontoblasts
  2. Ion Channels Involved in Tooth Pain
  3. TRPM7 Mediates Mechanosensitivity in Adult Rat Odontoblasts
  4. Dor de dente: a teoria do “odontoblasto transdutor” ganha mais uma peça

Células imunológicas produzidas em laboratório para o tratamento do câncer

Por Edroaldo Lummertz da Rocha do Departamento de Microbiologia, Imunologia e Parasitologia

O câncer é uma doença complexa, heterogênea e multifatorial que acomete milhões de pessoas. Embora os tratamentos oncológicos tenham melhorado substancialmente nos últimos anos, com o advento de técnicas cirúrgicas aperfeiçoadas, terapias direcionadas contra mutações oncogênicas ou quimioterapia, muitos pacientes apresentam resistência ao tratamento ou, após o tratamento com sucesso do tumor primário, o câncer pode ainda retornar anos ou até mesmo décadas depois em outros órgãos.

Recentemente, com os avanços na compreensão sobre o papel do sistema imunológico na destruição de células tumorais, pesquisadores têm investigado formas de reativar ou redirecionar células imunológicas para detectar e eliminar células tumorais, um tratamento conhecido como imunoterapia. As terapias celulares baseadas em linfócitos T, células imunes com capacidade de destruir células-alvo, geneticamente modificadas para expressar uma molécula que reconhece células tumorais, têm levado a resultados clínicos promissores. Para isto, linfócitos T são purificados do sangue do próprio paciente e modificados com uma proteína que reconhece as células tumorais, possibilitando a sua eliminação. Por meio deste método, pesquisadores então “ensinam” os linfócitos T a reconhecerem as células tumorais. Estes linfócitos, agora denominados linfócitos CAR-T, são introduzidos novamente nos pacientes, e podem eliminar as células tumorais. 

Os resultados clínicos mais encorajadores são observados no tratamento de cânceres hematológicos, como linfomas, onde uma proteína-alvo expressa por células tumorais é bem conhecida: a proteína CD19. Porém, tipicamente, pacientes podem não possuir quantidades suficientes de linfócitos T no sangue, ou estas células podem ser disfuncionais tanto devido ao próprio câncer ou ao tratamento, o qual pode tornar os indivíduos imunocomprometidos, inviabilizando a ampla utilização desta imunoterapia com potencial de cura.

Para resolver este problema é necessária uma fonte celular alternativa para a produção de linfócitos T. Células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) são células-tronco reprogramadas a partir de células maduras da pele ou do sangue, e adquirem a capacidade de produzir qualquer célula do corpo. Portanto, se fosse possível controlar, de forma precisa, a diferenciação das iPSCs em linfócitos T em laboratório, isto potencialmente resolveria diversos problemas das terapias com linfócitos CAR-T atuais. Tal nível de controle sob a diferenciação das iPSCs em linfócitos T não é uma tarefa fácil, pois requer mimetizar, em laboratório, as condições necessárias para o desenvolvimento destas células imunes no nosso corpo.

Em um artigo científico recente, pesquisadores da Escola de Medicina de Harvard, nos Estados Unidos, juntamente com o grupo de pesquisas do professor Edroaldo Lummertz da Rocha, da Universidade Federal de Santa Catarina, contribuíram com o desenvolvimento de uma nova tecnologia para produzir linfócitos CAR-T em laboratório que, pela primeira vez, apresentam características moleculares e funcionais comparáveis às de linfócitos T maduros encontrados no corpo. Utilizando placas de cultura celular funcionalizadas para ativar vias de sinalização importantes para o desenvolvimento dos linfócitos T, assim como a inibição do gene EZH1, o estudo demonstrou a produção de uma população celular com predominância de linfócitos T citotóxicos, capazes de eliminar outras células, e uma pequena fração de linfócitos T auxiliares. Estas células foram denominadas linfócitos EZ-T, no estudo. 

Análises computacionais demonstraram a similaridade das células EZ-T com linfócitos T do sangue de doadores saudáveis, e indicaram que estes linfócitos derivados de iPSC expressam genes envolvidos na diferenciação e maturação linfoide. Análises de sequenciamento gênico de células individuais demonstraram o surgimento de linfócitos T de memória após a ativação destas células, evidenciando o potencial de maturação em células importantes para a imunidade antitumoral.

Finalmente, nós testamos se as células EZ-T poderiam ser usadas para tratar câncer. Utilizando animais de laboratório com um tipo de linfoma (linfoma difuso de grandes células B), cujas células tumorais possuem a proteína CD19 na sua superfície celular, a terapia EZ-T mostrou um aumento de sobrevivência significativo e, surpreendentemente, quase que equivalente a terapia utilizada nos hospitais para o tratamento de pacientes, indicando que as células EZ-T podem reconhecer as células tumorais do linfoma com sucesso.

Portanto, a técnica publicada no artigo pode possibilitar a produção em escala de linfócitos CAR-T a partir de uma fonte potencialmente ilimitada de células, as iPSCs, aumentando a disponibilidade desta imunoterapia celular promissora para um grupo maior de pacientes. O estudo foi destacado como artigo de capa da revista Cell Stem Cell.

Para saber mais:

  1. EZH1 repression generates mature iPSC-derived CAR T cells with enhanced antitumor activity

Duas células, duas funções, e um cabo de guerra no nosso coração! 

Por Daniel Fernandes, Departamento de Farmacologia UFSC

Cabo de guerra é um jogo bastante popular no qual duas equipes competem entre si em um teste de força puxando uma corda. Recentemente foi tema de um episódio da série “Round 6” que mostrou que o cabo de guerra não é um jogo somente de força, mas pode envolver muita tática e estratégia! Curiosamente uma pesquisa mostrou que nossas células podem estar fazendo um verdadeiro cabo de guerra no nosso coração!

A interrupção do fluxo sanguíneo para o coração, que acontece no infarto agudo do miocárdio, muito conhecido como ataque cardíaco, gera uma lesão no coração que pode ser fatal. Para os pacientes que sobrevivem, infelizmente os problemas não terminam! Estes pacientes apresentam um risco elevado de sofrerem uma arritmia cardíaca. As arritmias são alterações no ritmo cardíaco normal e que comprometem o bombeamento de sangue para o nosso corpo, uma situação que também pode ser letal.

Agora, cientistas descobriram que dois tipos diferentes de leucócitos (células sanguíneas também conhecidas como glóbulos brancos) influenciam as arritmias que acontecem após um infarto, sugerindo que a modulação destas células pode ajudar a reduzir o risco de morte nestes pacientes.

O infarto do miocárdio é associado com uma intensa mudança no número e no tipo de leucócitos no tecido cardíaco. Este cenário fez os pesquisadores se perguntarem se existe alguma relação entre essas células e as arritmias que acontecem após um infarto.

Para responder a esta pergunta os autores do estudo começaram desenvolvendo um novo modelo experimental em camundongos, no qual a combinação de uma dieta pobre em potássio e a indução de um infarto experimental é capaz de desencadear quadros espontâneos de arritmias, simulando muito bem a condição humana. Este feito já foi um grande passo, pois não tínhamos um modelo experimental para estudar esta condição. Fica também um alerta sobre a importância da manutenção de níveis adequados de potássio no sangue, principalmente para indivíduos que utilizam medicamentos diuréticos já que vários deles alteram os níveis de potássio, podendo favorecer o desenvolvimento de arritmias. 

Mas o melhor do estudo ainda estava por vir! Já era sabido que os neutrófilos, um tipo específico de leucócito, se acumulam no tecido cardíaco nas primeiras horas após o infarto. Os autores do estudo então reduziram o número de neutrófilos circulantes dos camundongos através de injeções com anticorpos contra algumas proteínas presentes nestas células. A depleção de neutrófilos foi capaz de reduzir as arritmias cardíacas nos animais infartados, indicando que os neutrófilos estão envolvidos no desenvolvimento das arritmias. 

Suportando estes achados em camundongos, os pesquisadores demonstraram ainda que pacientes infartados e que tinham um maior número de neutrófilos circulantes apresentavam maior risco de desenvolver arritmias e até mesmo morte. 

Mas as descobertas não pararam com os neutrófilos. Os pesquisadores estudaram também o papel de uma outra célula chamada macrófago. Os pesquisadores reduziram a quantidade de macrófagos no coração através de duas estratégias: 1) inibindo a proliferação de macrófagos que já estavam no coração e 2) impedindo a mobilização de monócitos do sangue para o coração. Os monócitos são um outro tipo de leucócito e podem dar a origem a novos macrófagos. Os camundongos infartados e com redução de macrófagos através destas duas estratégias tiveram um aumento no número de arritmias, indicando que os macrófagos protegem contra as arritmias pós-infarto. De acordo com o estudo, os macrófagos promovem o processo de reparação do tecido cardíaco lesionado. 

Resumindo, após um infarto, enquanto os neutrófilos promovem arritmias os macrófagos protegem contra ela, o que permite uma analogia com o cabo de guerra! Segundo os autores do trabalho, eles ainda estão “contemplando a melhor forma de transformar estas descobertas em estratégias terapêuticas”. Mas possivelmente no futuro poderemos usar táticas e estratégias neste cabo de guerra para que o resultado deste jogo seja favorável para o nosso coração! Esta compreensão pode permitir o desenvolvimento de uma nova classe de medicamentos antiarrítmicos que tenham um papel imunomodulatório. Sempre vale lembrar que são estudos iniciais, e há muito caminho pela frente, mas as perspectivas são animadoras.

Para saber mais:

  1. Neutrophils incite and macrophages avert electrical storm after myocardial infarction