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Coração humano perde quase toda a capacidade de gerar novas células musculares nos primeiros dias após o nascimento, o que dificulta a recuperação do órgão em eventos que causam a morte celular em massa, como o infartowelcome images/wikicommonsO coração dos mamíferos perde quase toda a capacidade de gerar novas células musculares já nos primeiros dias após o nascimento. É uma condição que dura toda a vida e que dificulta a recuperação do órgão em eventos que causam a morte celular em massa, como o infarto. Em um artigo publicado em 13 de novembro na revista Scientific Reports, pesquisadores do Instituto do Coração (InCor) e do Instituto de Química (IQ), ambos da Universidade de São Paulo (USP), verificaram que, em ratos, a rápida multiplicação das células cardíacas nas primeiras 24 horas de vida depende da produção de uma grande quantidade de energia.
No estudo, o grupo do médico José Eduardo Krieger, do InCor, verificou que, durante essa fase, a capacidade de proliferação das células musculares do coração (cardiomiócitos) exige a energia produzida simultaneamente por duas vias bioquímicas: a glicólise anaeróbica, que se baseia na quebra de açúcar (glicose) sem a necessidade de oxigênio; e a fosforilação oxidativa, que transforma glicose e gorduras (ácidos graxos) em energia a partir do consumo de oxigênio.
A glicólise anaeróbica é a principal forma de as células cardíacas dos mamíferos obterem energia durante a gestação, quando a disponibilidade de oxigênio é mais limitada. Antes do trabalho do grupo do InCor, pensava-se que essa forma de produção de energia fosse suficiente para garantir a proliferação celular, e que a fosforilação oxidativa fosse ativada gradualmente a partir do contato do recém-nascido com o ar.
“Observamos que logo após o nascimento, essas duas vias metabólicas encontram-se ativadas”, explica Krieger. “No entanto, a atividade de ambas diminui ao longo dos primeiros dias após o nascimento e, por volta do sétimo dia, o aporte energético para as células cardíacas passa a ser garantido predominantemente pela fosforilação oxidativa”, conclui.
As bioquímicas Ana Elisa Teófilo de Carvalho, então aluna de doutorado de Krieger, e Alicia Kowaltowski, do IQ-USP, observaram essa mudança na forma como as células produzem energia em experimentos com ratos. Logo após o nascimento, os animais foram separados em dois grupos e monitorados por 21 dias. O primeiro grupo era formado por ratos cujo coração havia sido lesado pelos pesquisadores no primeiro dia de vida. Já o coração dos animais do segundo grupo fora danificado sete dias após o nascimento. O objetivo era verificar se a capacidade de multiplicação das células estava associada à forma de produção de energia e ao consumo de oxigênio.
A área lesionada do coração dos ratos do primeiro grupo se regenerou, enquanto no segundo grupo formou-se uma cicatriz na região danificada. Esses resultados já eram esperados porque estudos anteriores indicavam que a capacidade de regeneração do tecido cardíaco de roedores diminui na primeira semana de vida.
Em paralelo a esses testes, os pesquisadores cultivaram em laboratório células cardíacas extraídas dos dois grupos de animais no dia em que sofreram a lesão no coração. As células do primeiro mantinham maior capacidade proliferativa e metabólica, enquanto as do segundo se multiplicavam menos e apresentavam uma baixa atividade metabólica. Para verificar se de capacidade de multiplicação das células do primeiro grupo dependia de um alto consumo de energia, eles acrescentaram à cultura um composto que bloqueava uma das vias bioquímicas, a fosforilação oxidativa. Com isso, verificaram que o potencial de reprodução das células de fato diminuiu.
“Com base no resultado dos dois experimentos, julgamos que a capacidade de multiplicação desse tipo de célula depende de um alto consumo de energia, possível apenas com a ocorrência simultânea da glicólise anaeróbica e da fosforilação oxidativa nas primeiras horas após o nascimento”, explica Ana Elisa, atualmente pesquisadora em estágio de pós-doutorado na Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) no campus de Santos, litoral paulista.
Apesar de terem identificado essa mudança no metabolismo, os pesquisadores ainda não sabem por que ela ocorre nem quais são os mecanismos envolvidos na transformação. Ainda assim, segundo Krieger, os resultados do estudo abrem novas possibilidades de pesquisa voltada para a regeneração do tecido cardíaco. “A renovação das células cardíacas nos mamíferos adultos é baixa, da ordem de 2% por ano na primeira década de vida e de 0,5% a partir da terceira, quando os infartos se tornam mais frequentes”, explica. Para o pesquisador, caso a hipótese apresentada no estudo esteja correta, o desenvolvimento de estratégias de reparação do tecido cardíaco após um infarto exigirá, entre outras coisas, um estimulo do metabolismo energético dependente de oxigênio.
Projeto
Genômica cardiovascular: mechanismos & novas terapias – CVGen mech2ther (nº 13/17368-0); Modalidade Projeto Temático; Pesquisador responsável José Eduardo Krieger (USP); Investimento R$ 5.066.993,29
Artigo científico
CARVALHO, A. E. T. S. et al. Early postnatal cardiomyocyte proliferation requires high oxidative energy metabolism. Scientific Reports. v. 7, n. 15434, p. 1-11. nov. 2017.
