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Biologia Celular

Um parasita versátil

Além do fígado, protozoário causador da malária também se desenvolve na pele antes de invadir células sangüíneas

Anopheles: combatido no país há quase um século, sobrevive na Amazônia

SINCLAIR STAMMERS/SCIENCE PHOTO LIBRARYAnopheles: combatido no país há quase um século, sobrevive na AmazôniaSINCLAIR STAMMERS/SCIENCE PHOTO LIBRARY

de Paris e São Paulo

Na manhã de 2 de abril deste ano o biomédico brasileiro Rogerio Amino atravessou a rua Dr. Roux e caminhou apressado rumo a um prédio de fachada moderna do 15º arrondissement, um bairro de classe média de Paris. Passou por uma porta de segurança e seguiu por um labirinto de corredores antes de entrar na sala escura onde duas pesquisadoras operavam um microscópio confocal a laser, que permite observar e reconstruir imagens em três dimensões de tecidos vivos. Numa tela semelhante à de um computador, elas acompanhavam o movimento de pequenas bolas verdes fluorescentes. Eram exemplares do parasita causador da malária que se desenvolviam no interior de células da pele. Numa rápida conversa Amino constatou que o experimento seguia como plane-jado e voltou para seu laboratório, do outro lado da rua, a menos de 300 metros dali. Chefiado pelo médico francês Robert Ménard, o grupo que o biomédico brasileiro integra desde janeiro como pesquisador contratado na Unidade de Biologia e Genética da Malária do Instituto Pasteur, em Paris, trabalhava com atenção redobrada, repetindo cada etapa do experimento.

A equipe sabia estar diante de uma descoberta importante sobre o ciclo de vida do plasmódio, organismo de uma só célula que infecta por ano cerca de 250 milhões de pessoas no mundo – em especial na África, na Ásia e na América Latina – e mata quase 1 milhão, a maioria crianças com menos de 5 anos.

A novidade perseguida por Amino e parte da equipe de Ménard é que no organismo de camundongos – e possivelmente no humano – o parasita da malária não se desenvolve e amadurece exclusivamente nas células do fígado, onde, em dois dias, cada protozoário gera milhares de cópias capazes de invadir as células vermelhas do sangue, causando os calafrios, a febre alta e as dores musculares intensas típicos da malária. Injetados na pele pela picada de fêmeas de mosquitos do gênero Anopheles, alguns exemplares do plasmódio permanecem ali, onde se reproduzem e alcançam o estágio em que se tornam capazes de penetrar nas células sangüíneas.

Apresentada em maio num seminário para pesquisadores da comunidade européia no Pasteur e prestes a ser publicada em uma revista científica internacional, a descoberta está longe de representar a cura para a malária, mal que possivelmente acompanha a espécie humana desde seu surgimento na África 200 mil anos atrás. Mas a identificação dessa fase até então não imaginada do ciclo do protozoário deve contribuir para a busca de formas mais eficientes de combatê-lo. É que os compostos usados para eliminar o plasmódio – a exemplo da cloroquina ou das artemisinas – agem apenas na fase sangüínea da infestação, na qual um único protozoário gera dezenas de cópias a cada 24 horas no interior das hemácias, as células vermelhas do sangue. “Mesmo a primaquina, composto capaz de eliminar os parasitas no fígado, não atingem os que se desenvolvem na pele”, explica Amino. Assim, o mesmo órgão que mantém os mamíferos em contato com o ambiente e os protege de contaminações pode funcionar como reservatório de parasitas da malária. “É preciso encontrar uma forma de atingi-los ali”, diz.

E não são poucos os protozoários que se instalam na pele, onde podem permanecer vivos por semanas. Nos experimentos feitos no Pasteur, fêmeas do mosquito Anopheles stephensi, transmissor da malária humana na Ásia, alimentaram-se na orelha de camundongos. Na picada, os insetos injetaram dezenas de parasitas marcados com uma proteína verde fluorescente na pele dos animais. Cerca de 10% dos protozoários da espécie Plasmodium berghei, que causa a doença em roedores, alojaram-se a poucos milímetros da picada – uma parte migrou para os folículos pilosos, estrutura que envolve os pêlos, sem  resposta imune ativa. “Há poucos lugares tão privilegiados para um parasita sobreviver no organismo de mamíferos”, diz Amino.

Esses protozoários continuaram nos folículos por ao menos duas semanas – não se sabe se dormentes ou em crescimento lento. Extraídos dos folículos, foram capazes de infectar células de pele in vitro e atingir o estágio em que invadem os glóbulos vermelhos. Quando os pesquisadores os injetaram em camundongos saudáveis, os roedores adoeceram. Agora o grupo tenta repetir os testes com camundongos que receberam implante de pele humana, o que permitiria trabalhar com espécies do protozoário que contaminam as pessoas – e ver se o desenvolvimento na pele é comum em seres humanos.

Antes desses experimentos não se prestava muita atenção ao que acontecia na pele. Acreditava-se que as formas do protozoário inoculadas na picada do mosquito atingissem a corrente sangüínea e migrassem até o fígado, onde amadureciam antes de retornar ao sangue. Trabalhando nos últimos anos na equipe de Ménard, Amino vem mostrando que não é tão simples assim. Esse, aliás, não é o primeiro dogma sobre a biologia do plasmódio que o grupo do Pasteur quebra nos últimos quatro anos, mantendo uma tradição de pioneirismo da instituição criada pelo químico Louis Pasteur e pelo médico Pierre Émile Roux 120 anos atrás.

Durante o período anterior em que trabalhara no Pasteur, Amino e o parasitologista alemão Friedrich Frischknecht haviam descoberto que o mosquito não injetava os protozoários diretamente no interior dos vasos sangüíneos, como se acreditava. Em vez disso, algumas dezenas de parasitas eram depositadas numa camada profunda da pele de onde prosseguiam em movimentos circulares como o de um saca-rolhas até o vaso sangüíneo mais próximo, descreveram em 2006 num artigo da Nature Medicine (ver Pesquisa FAPESP nº 120). “As pessoas tomam o não-dito pelo dito. É muito fácil extrapolar uma idéia que faz sentido do ponto de vista lógico para a qual não há prova experimental nem evidência direta”, afirma Amino.

Drenagem: obra para eliminar criadouros do mosquito nos anos 1940

ARQUIVO ROSTAM SOARES, CASA DE OSWALDO CRUZ/FIOCRUZ Drenagem: obra para eliminar criadouros do mosquito nos anos 1940ARQUIVO ROSTAM SOARES, CASA DE OSWALDO CRUZ/FIOCRUZ

Hepatócito-de-tróia
Naquele mesmo ano, Amino e Ménard, em parceria com alemães do Instituto de Medicina Tropical Bernhard Nocht, revelaram detalhes do amadurecimento do plasmódio nas células do fígado (hepatócitos) que ajudavam a compreender por que o organismo tem dificuldade em identificar o plasmódio como invasor e eliminá-lo. Imaginava-se que, instalado nos hepatócitos alguns dias após a picada, o protozoário se multiplicava gerando milhares de cópias até que a célula hospedeira explodisse, liberando os parasitas para o sangue. Os experimentos com os roedores revelaram uma estratégia muito mais sutil e eficaz.

À medida que se multiplicavam e amadureciam, os parasitas eram eliminados aos poucos dos hepatócitos no interior de vesículas formadas pelo revestimento da célula do próprio hospedeiro. Em artigo na Science, os pesquisadores apelidaram a estratégia de hepatócito-de-tróia, em referência à artimanha que teria sido usada pelos gregos na Guerra de Tróia. Nessa fuga sorrateira, os parasitas também evitavam que o hepatócito em agonia sinalizasse para o sistema de defesa que era hora de entrar em ação. “Essa proteção permite entender por que os parasitas escapavam às células do sistema imune no fígado”, explica Amino.

Não é só do Pasteur que surgem novidades. Em centros de investigação brasileiros espalhados por São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Acre e outros estados, os pesquisadores também trabalham para desvendar o ciclo de vida do plasmódio e o comportamento dos insetos que o transmitem.

No Instituto de Biociências (IB) da Universidade de São Paulo (USP), a equipe da bioquímica Celia Garcia investiga o que acontece com o plasmódio depois que ele se instala nas células vermelhas do sangue. Celia e seus colaboradores identificaram na última década pelo menos quatro importantes mecanismos que explicam como o parasita sobrevive e amadurece no interior das hemácias, um ambiente que lhe deveria ser extremamente inóspito.

A concentração de cálcio nas hemácias é 10 mil vezes menor do que no plasma, o meio em que estão diluídas. A carência desse elemento químico regulador de diferentes funções celulares – entre elas a morte progra-mada – deveria impedir o protozoário de se abrigar nas hemácias. Mas não impede. Celia e Marcos Gazarini observaram que o segredo da sobrevivência nesse ambiente é o modo de invasão das hemácias. Em vez de abrir um pequeno buraco na membrana da célula sangüínea, o parasita empurra a membrana formando uma bolsa ao seu redor. No interior dessa bolsa o teor de cálcio é o mesmo do plasma sangüíneo.

Em colaboração com a farmacologista Regina Markus, também da USP, Celia conseguiu desvendar outro comportamento curioso do plasmódio. Uma vez no interior da hemácia, o parasita se multiplica e passa por três fases distintas de desenvolvimento. Ao final desse período de transformações, que dura cerca de 48 horas, milhares de cópias do plasmódio atingem simultaneamente o mesmo grau de maturidade e rompem a hemácia, partindo para a invasão de outras células sadias. Celia, Regina e o bioquímico Carlos Hotta comprovaram que o ritmo de amadurecimento do protozoário é regulado por um hormônio produzido pelo organismo do hospedeiro – a melatonina, fabricada por uma glândula na base do cérebro e responsável pelo ajuste de ritmos biológicos como o sono e a vigília. Sem melatonina, os parasitas deixam de evoluir ao mesmo tempo, segundo artigo publicado em 2000 na Nature Cell Biology. Em 2005 o biólogo Flavio Beraldo e Celia descobriram como a melatonina regula o desenvolvimento coordenado dos parasitas: o hormônio aciona uma cadeia de mensageiros celulares que controlam os genes ligados à multiplicação do plasmódio.

Além de curiosidade, esse amadurecimento orquestrado desperta interesse clínico. Em estudo a ser publicado no Open Parasitology Journal, Piero Bagnaresi, da equipe do IBUSP, mostra que é mais fácil matar os parasitas quando eles amadurecem fora de sincronia: uma dose menor do medicamento cloroquina – cujo mecanismo de ação contra o parasita Celia e Gazarini explicaram recentemente – torna-se tão eficaz quanto as normalmente prescritas no tratamento da malária.

Problema nacional: aspersão de inseticida em domicílio no Ceará

ARQUIVO FUNDAÇÃO ROCKEFELLER, CASA DE OSWALDO CRUZ/FIOCRUZ Problema nacional: aspersão de inseticida em domicílio no CearáARQUIVO FUNDAÇÃO ROCKEFELLER, CASA DE OSWALDO CRUZ/FIOCRUZ

Novos alvos
Analisando o genoma do Plasmodium falciparum, a forma mais letal do protozoário, responsável por 30% dos casos de malária no Brasil, Celia e Luciana Madeira identificaram os genes que codificam quatro proteínas da superfície do Plasmodium às quais aparentemente se ligam compostos como a melatonina, a serotonina e outras moléculas derivadas do aminoácido triptofano, essenciais para o parasita, e que podem se tornar alvo de compostos contra a malária.

Enquanto os novos medicamentos não surgem e não se chega a uma formulação de vacina eficiente, a saída continua a ser a eliminação do principal transmissor da malária: no Brasil, o mosquito Anopheles darlingi, que a cada ano contamina – com o Plasmodium falciparum, o mais letal, ou o Plasmodium vivax, o mais comum – 500 mil pessoas, quase todas na Amazônia.

Segundo especialistas, foram as campanhas de combate ao Anopheles com obras de engenharia (drenagem de pântanos e mangues) e o uso de inseticidas que proporcionaram uma redução importante da malária no país e no mundo no último século.

No Brasil, o número de infecções baixou de 4 milhões por ano nas décadas de 1930 e 1940 para aproximadamente 50 mil nos anos 1960. Mas voltou a subir na década seguinte com o início da ocupação da Amazônia, estabilizando-se na faixa dos 500 mil. “Houve um sucesso razoável, praticamente se extinguiu a malária fora da Amazônia, mas há muito a ser feito”, comenta o parasitologista Marcelo Urbano Ferreira, do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da USP.

Na floresta: distribuição de cloroquina no Pará nos anos 1950

ARQUIVO ROSTAM SOARES, CASA DE OSWALDO CRUZ/FIOCRUZ Na floresta: distribuição de cloroquina no Pará nos anos 1950ARQUIVO ROSTAM SOARES, CASA DE OSWALDO CRUZ/FIOCRUZ

O homem e o verde
Essa situação pode não melhorar se nada for feito a respeito da forma de ocupação das terras onde cresce a Floresta Amazônica. Anos atrás a geógrafa Márcia Caldas de Castro, pesquisadora da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, avaliou o padrão de disseminação da malária em um assentamento de colonos em Machadinho, em Rondônia, e constatou que a transmissão da doença é muito mais elevada no início do assentamento, quando se começa a derrubar a floresta. À medida que a terra se desnuda, os casos diminuem.

No artigo em que descrevem os resultados em 2005 nos Proceedings of the National Academy of Sciences, Castro e seus colaboradores apresentam uma proposta polêmica para reduzir o surto inicial de transmissão: selecionar apenas terras adequadas à agricultura para a instalação dos colonos e oferecer-lhes as condições necessárias para derrubar a floresta o mais rápido possível. “Em uma fase inicial, o desmatamento favorece a transmissão, mas depois contribui para impedi-la”, explica Ferreira.

Acompanhando a dinâmica de transmissão da malária em outro assentamento – no município de Acrelândia, no Acre, perto da divisa com Rondônia –, Ferreira, a médica Mônica da Silva Nunes, da USP, e Pascoal Muniz, da Universidade Federal do Acre, observaram também que o risco de contrair malária é mais elevado entre as pessoas que vivem em casas próximas à floresta e trabalham em atividades que exigem incursões na mata, como descrevem em artigo recente no American Journal of Tropical Medicine and Hygiene.

Controle rígido: aplicação de larvicida em focos do Anopheles

ARQUIVO FUNDAÇÃO ROCKEFELLER, CASA DE OSWALDO CRUZ/FIOCRUZ Controle rígido: aplicação de larvicida em focos do AnophelesARQUIVO FUNDAÇÃO ROCKEFELLER, CASA DE OSWALDO CRUZ/FIOCRUZ

Em Acrelândia, Mônica constatou ainda que quase metade dos casos de malária concentrava-se em apenas 20% das casas, num claro sinal de que o controle da transmissão é possível caso se adotem as medidas adequadas.

O que falta para reduzir os casos de malária no país? Na opinião de Ferreira, restabelecer a comunicação entre pesquisadores e as pessoas que trabalham no controle da doença.

“Há um fosso entre a produção de conhecimento sobre malária e a aplicação desse conhecimento”, diz o parasitologista da USP. “Quem faz pesquisa nem sempre produz informação relevante para a prevenção e o controle; e quem trabalha em prevenção e controle muitas vezes não vê o que os pesquisadores fazem”, diz Ferreira, que em outubro participou de reunião na qual os dois grupos se encontraram. Sem diálogo, é provável que a malária continue um entrave ao desenvolvimento, como pensava o médico Carlos Chagas.

Os Projetos
1. Diversidade genética, estrutura populacional e dinâmica de transmissão de Plasmodium vivax na Amazônia rural brasileira (nº 07/51199-0); Modalidade Linha Regular de Auxílio  à Pesquisa; Coordenador Marcelo Urbano Ferreira – ICBUSP; Investimento R$ 197.040,00 (FAPESP)
2. Bases moleculares da transdução de sinal do ciclo celular de parasitas de malária (nº 02/06194-7) ; Modalidade Projeto Temático; Coordenadora Celia Regina Garcia – IBUSP; Investimento R$ 1.082.371,51 (FAPESP)

Artigos científicos
AMINO, R. et al. Quantitative imaging of Plasmodium transmission from mosquito to mammalNature Medicine. v. 12. p. 220-224. 2006.
SILVA-NUNES, M. et al. Malaria on the Amazonian frontier: transmission, dynamics, risk factors, spatial distribution and prospects for controlAmerican Journal of Tropical Medicine and Hygiene. v. 79. p. 624-635. 2008.

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