Avaliação do Efeito Genotóxico da Eletroterapia em Associação à Nanotecnologia

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
FACULDADE DE FARMÁCIA 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS 
 
 
 
 
 
MARINA DAS NEVES GOMES 
 
AVALIAÇÃO DO EFEITO GENOTÓXICO DA ELETROTERAPIA EM 
ASSOCIAÇÃO À NANOTECNOLOGIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
2015 
ii 
 
MARINA DAS NEVES GOMES 
 
 
AVALIAÇÃO DO EFEITO GENOTÓXICO DA ELETROTERAPIA EM 
ASSOCIAÇÃO À NANOTECNOLOGIA 
 
 
 
Tese de Doutorado apresentada ao 
Programa de Pós-Graduação em 
Ciências Farmacêuticas, Faculdade 
de Farmácia, Universidade Federal do 
Rio de Janeiro, como parte dos 
requisitos necessários à obtenção do 
título de Doutor em Ciências 
Farmacêuticas. 
 
 
 
Orientadores: Profª. Drª. Carla Holandino Quaresma 
 Prof. Dr. Alvaro Augusto da Costa Leitão 
 
 
 
Rio de Janeiro 
2015 
iii 
 
MARINA DAS NEVES GOMES 
 
AVALIAÇÃO DO EFEITO GENOTÓXICO DA ELETROTERAPIA EM 
 ASSOCIAÇÃO À NANOTECNOLOGIA 
 
Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências 
Farmacêuticas, Faculdade de Farmácia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 
como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Doutor em Ciências 
Farmacêuticas. 
 
 
Aprovada em: 
 
 
Orientador: ________________________________________ 
Profª. Drª. Carla Holandino Quaresma 
Faculdade de Farmácia – UFRJ 
 
 
________________________________________ 
Prof. Dr. Alvaro Augusto da Costa Leitão 
Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho - UFRJ 
 
 
 
Banca Examinadora: 
 
________________________________________ 
Prof. Dr. Eduardo Ricci Júnior 
Faculdade de Farmácia – UFRJ 
 
 
_________________________________________ 
Profa. Marcia Alves Marques Capella 
Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho - UFRJ 
 
 
_______________________________________ 
Prof. Dr. Rodrigo Soares Fortunato 
Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho - UFRJ 
 
 
________________________________________ 
Prof. Dr. Alexadre dos Santos Pyrrho 
Faculdade de Farmácia – UFRJ 
Revisor 
 
 
 
 
iv 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Dedico este trabalho ao meu saudoso e amado 
pai, à minha pequena Heloisa e à minha família. 
Eles são o meu apoio, onde sinto calma, paz e amor. 
Minhas conquistas só foram possíveis porque eles 
estavam lá, me ajudando, trazendo tranquilidade, 
me incentivando com cada palavra, gesto e sorriso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
v 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
 
Meu primeiro agradecimento é para a Profª Drª Carla Holandino, não apenas 
por ter sido minha professora na graduação, orientadora no mestrado e no atual 
trabalho, mas por ter me aceito no seu laboratório e, principalmente por ter me 
apresentado uma série de procedimentos complementares na medicina, o que me 
fez “pensar fora da caixa” como se diz popularmente. Para mim ela é uma excelente 
pesquisadora, principalmente na área da homeopatia e da eletroterapia, e não sei se 
por coincidência, ou por respeitá-la e ter uma grande admiração pelo seu trabalho, 
acabei me apaixonando e me envolvendo com as duas áreas. 
Agradeço toda a orientação do Prof. Dr. Alvaro Leitão. Considero o Prof. 
Alvaro um orientador ideal, aquele que está ao seu lado na bancada, da mesma 
forma que está ao seu lado corrigindo seu texto, nos detalhes. Um mestre que em 
meio a sorrisos e gritos “à moda italiana” faz de tudo para conseguir o melhor para o 
laboratório, e desta forma cativa a todos. 
Agradeço ao Prof. Dr. Rodrigo Fortunato e ao MSc. Igor Monteiro todo o apoio 
nos ensaios. Vocês foram fundamentais nos ensinamentos, no acompanhamento e 
principalmente ao demonstrarem a forma tranquila e eficiente que trabalham. 
Ao Prof. Dr. Cristiano Ponte, por todo o treinamento na manipulação de 
animais, na construção do micromanipulador, equipamento essencial para o 
trabalho, pela ajuda nos ensaios cardíacos, e principalmente pela enorme amizade e 
carinho. 
Ao Prof. Dr. Rodrigo Bissagio pela ajuda no tratamento dos animais e na 
microscopia e por toda tranquilidade e carinho que tratou nosso trabalho. 
A Profª. Drª. Luisa Endres Ribeiro da Silva e ao Prof. Dr. Marcos Telló pela 
colaboração com os cálculos. 
A Profª. Drª. Helena Zamith que nos ajudou em muitas dúvidas de protocolo 
dos ensaios de genotoxicidade, sempre muito atenciosa. 
vi 
 
A Profª Drª. Morgana Castelo Branco e ao MSc. Venicio Veiga pela ampla 
contribuição em toda a parte de microscopia do trabalho. 
Ao veterinário patologista Dr. Nelson Bretas que nos auxiliou com a leitura 
das lâminas de microscopia e acrescentou muito com suas colocações e 
questionamentos. 
Aos meus queridos orientados Ana Carolina de Carlos, Bruno Carneiro, Juan 
Martinez, Kelly Abrahão, Maria Luíza Honório e Mariana Maia. Vocês foram 
essenciais para o desenvolvimento deste trabalho. Aprendemos, estudamos, 
discutimos, rimos e até cantamos durante este tempo. Espero ter ensinado o tanto 
quanto aprendi com vocês. 
Agradeço a Janine Cardoso, Leonardo Vidal, Gleyce Moreno Barbosa e Bruna 
Peçanha técnicos de extrema competência, que mantêm toda organização e 
estrutura dos laboratórios e ainda conseguem tempo para ajudar a montar 
protocolos, e realizar os experimentos com muita paciência e disposição. 
Aos amigos do Laboratório de Radiobiologia Molecular, Gabriela, Jéssica, 
Juliana, João, Stephan, Tula, obrigada pelas informações, pelos momentos de 
descontração, por terem me recebido tão bem. Um agradecimento especial a 
Tatiana que nos auxiliou com alguns questionamentos que geraram novos ensaios e 
a Rita de Cássia, a Ritinha, sempre muito carinhosa, atenciosa e animada, um 
agradecimento por manter o laboratório funcionando e por ter “dado um jeitinho” 
sempre que precisávamos. 
A Grethel Mejia, colombiana querida, que me auxiliou com os experimentos 
de cometa, com muita calma e disposição. 
Aos amigos do Laboratório Multidisciplinar de Ciências Farmacêuticas, Ana 
Paula, Francielle, Fortune, Isadora, Vânia e principalmente a Gleyce e ao Felipe por 
toda a ajuda no desenvolvimento deste trabalho. 
A Profa. Drª. Yraima Cordeiro, banca de acompanhamento por todas as 
contribuições e ao Prof. Dr. Alexandre Pyhrro que além de me acompanhar nas 
bancas de acompanhamento do mestrado e doutorado, fez diversos 
questionamentos e correções que somaram muito ao projeto e na finalização deste 
trabalho. 
vii 
 
Aos velhos e novos amigos por acompanharem mais uma jornada. 
Ao Instituto Federal do Rio de Janeiro, onde me formei e hoje sou professora, 
por toda colaboração para a realização deste trabalho, pelos editais com os quais 
consegui dar andamento ao projeto, e pela equipe de farmácia que compreendeu e 
contribuiu no uso do laboratório. 
E meu agradecimento maior, a minha família, por terem me apoiado sempre, 
em todas as minhas escolhas, pelos conselhos sempre no momento certo, pelo 
amor incondicional, devo tudo a vocês. A minha mãe, a pessoa mais incrível que 
conheço, lutadora, justa, inteligente, cheia de ideais e idéias maravilhosas, 
apoiadora em tudo que faço. Aos meus amados irmãos Luiza, João Paulo, Priscilla e 
Bernardo, meu sobrinho Pedro, a pessoinha mais encantadora, a Dita por todos os 
cuidados e ajuda e ao meu companheiro de passeios e brincadeiras Alpes. 
Agradeço, ao meu esposo, Nelson, pelas palavras de incentivo, pelo amor. 
Passamos juntos por esta difícil fase de conclusão de trabalho e unidos nos 
esforçamos e nos apoiamos. Te amo e agradeço sempre por ter você na minha vida. 
E principalmente um agradecimento cheio, repleto, de muito amor e saudades 
ao meu pai, Heitor Flavio, que nos deixou há pouco tempo apenas em matéria, pois, 
seus ensinamentos, colocações e principalmente, seu apoio repercutem, e muito, 
em nós. Lembrar de suas palavras, de seus gestos, foram incentivos muito 
importantes para a conclusão deste trabalho. E claro, um agradecimento especial a 
essa filha linda, Heloisa, que carrego comigo, a quem eu já amotanto e de forma tão 
intensa. Mesmo sem saber é a maior incentivadora da conclusão desta jornada! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
viii 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“E aqueles que foram vistos dançando foram julgados 
insanos por aqueles que não podiam escutar a música.” 
 
Friedrich Nietzsche 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ix 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
Figura 1. Mapa do mundo com os tipos de câncer mais comuns, para o sexo 
feminino (primeiro gráfico) e para o sexo masculino (segundo gráfico), 
simbolizados por cor............................................................................................. 25 
 
Figura 2. Mortalidade por câncer, no Brasil, dada em porcentagem, para 
homens e mulheres, entre os anos de 2002 e 2012............................................. 26 
 
Figura 3. Representação esquemática da corrente contínua, ou seja, corrente 
que não possui sua polaridade modificada ao longo do tempo............................ 29 
 
Figura 4. Gráfico representando a corrente alternada......................................... 30 
 
Figura 5. Esquema representativo da inserção de eletrodos no tumor por meio 
da cerclagem......................................................................................................... 36 
 
Figura 6. Esquema representativo dos mecanismos de ação da eletroterapia 
no tratamento de tumor, separando os fenômenos que ocorrem no tecido em 
contato com o pólo positivo, ânodo, dos que ocorrem no pólo negativo, cátodo. 40 
 
Figura 7. Representação esquemática do ciclo catalítico da glutationa.............. 46 
 
Figura 8. Eventos da divisão celular.................................................................. 63 
 
Figura 9. Representação esquemática do sistema experimental de 24 poços 
usado para estímulo elétrico in vitro..................................................................... 71 
 
Figura 10. Foto do micromanipulador, construído para melhor inserção das 
agulhas nos animais............................................................................................. 78 
 
Figura 11. Imagem ilustrativa dos lóbulos do fígado de um camundongo. 
Lóbulo mediano, esquerdo, direito e o lóbulo caudado........................................ 79 
 
Figura 12. Sistema experimental para estímulo elétrico in vivo........................... 81 
 
Figura 13. Foto demonstrando a aplicação de ETT em camundongo................. 83 
 
Figura 14. Esquema demonstrando os tempos de cada carga aplicada nos 
camundongos........................................................................................................ 84 
 
Figura 15. Esquema respresentando a eritropoiese, ou seja, a sequência para 
a formação de eritrócitos no sangue periférico..................................................... 86 
 
Figura 16. Foto do camundongo, anestesiado e na posição de decúbito dorsal, 
em placa de isopor, apresentando três eletrodos fixados externamente, por 
meio de um fio de aço inserido subcutaneamente............................................... 
 
89 
 
 
 
 
x 
 
Figura 17. Camundongo com cateter intravascular inserido na artéria carótida, 
após anestesia..................................................................................................... 
90 
 
Figura 18. O grupamento tiol reage com o DTNB-2, clivando o disulfeto, 
levando a formação de 2-nitro-5-benzoato (TNB-2) que possui uma cor 
amarela intensa a 412 nm..................................................................................... 93 
 
Figura 19. Por detecção espectrofotométrica é possível monitorar glutationa, 
empregando-se como substância cromogênica o ácido 5,5'-ditio-bis-(2-
nitrobenzóico), DTNB.......................................................................................... 94 
 
Figura 20. Resposta da cepa TA97 para o ensaio de AMES.............................. 100 
 
Figura 21. Resposta da cepa TA98 para o ensaio de AMES.............................. 101 
 
Figura 22. Resposta da cepa TA100 para o ensaio de AMES............................ 102 
 
Figura 23. Resposta da cepa TA102 para o ensaio de AMES............................ 103 
 
Figura 24. Foto das lâminas de histologia do lóbulo do fígado de 
camundongos C57BL/6......................................................................................... 
106 
Figura 25. Análise da quantidade de micronúcleos em eritrócitos de sangue 
periférico de camundongos................................................................................. 107 
 
Figura 26. Gráfico do resultado da medição de pressão arterial sistólica (PAS) 
e diastólica (PAD) e da frequência cardíaca (FC) ao longo do tempo.................. 109 
 
Figura 27. Resultado da leitura das amostras pelo método de Amplex red........ 110 
 
Figura 28. Resultado da leitura das amostras pelo método de quantificação do 
grupamento Tiol.................................................................................................. 111 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xi 
 
LISTA DE QUADROS E TABELAS 
 
 
Quadro 1. Relação das cepas de Salmonella typhimurium (TA97, TA98, TA100 e 
TA102), com caráter genético relevante e o que causam os agentes mutagênicos 
nestas cepas (MARON & AMES, 1983)........................................................................ 
68 
 
Quadro 2. Quadro resumindo os quatro tempos de retiradas de alíquotas das cepas 
TA97, TA98, TA100 e TA102, após passagem de corrente elétrica contínua, na 
ausência de nanopartículas de L-tirosina e quando acrescentados da suspensão de 
nanopartículas, nos três fluxos, anódico (FA), catódico (FC) e eletro-iônico (FEI)....... 
73 
 
Quadro 3. Resumo dos efeitos dos anestésicos xilazina e cetamina, utilizados nos 
experimentos in vivo (adaptado de Bayer, 2014).......................................................... 
76 
 
Quadro 4. Divisão dos grupos de animais para o ensaio de genotoxicidade............... 
 
82 
 
 
 
 
Tabela 1. Ensaio de citotoxicidade das cepas TA97, TA98, TA100 e TA102, após 
estímulo com cargas de 1,44 C; 2,16 C; 2,88 C e 3,6 C, na ausência de 
nanopartículas e na presença de nanopartículas de L-tirosina..................................... 
98 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xii 
 
LISTA DE EQUAÇÕES 
 
 
Equação 1. Reação de eletrólise da água decorrente dos efeitos do polo 
positivo (ânodo-oxidação): liberação de oxigênio, íons hidrogênio e 
acidificação do meio eletrolítico........................................................................... 
 
38 
 
Equação 2. Reação de eletrólise da água decorrente dos efeitos do polo 
negativo (cátodo-redução): liberação de íons hidroxila e de gás hidrogênio....... 38 
 
Equação 3. Sequência de reações que ocorrem no ânodo gerando 
cloraminas............................................................................................................ 39 
 
Equação 4. Reação de elimação do radical superóxido, catalisada pela 
enzima superóxido dismutase (SOD), enzima que acelera a dismutação do 
radical superóxido, quando em pH fisiológico, formando peróxido de 
hidrogênio e oxigênio........................................................................................... 43 
 
Equação 5. Reação de Fenton, nome dado à oxidação de ferro (II) a ferro (III) 
pelo peróxido de hidrogênio, produzindo espécies com alto poder oxidante 
como o radical hidroxil.......................................................................................... 
43 
 
Equação 6. Reação que representa o equilíbrio entre a glutationa reduzida, 
GSH e a glutationa oxidada GSSG (dimerizada da GSH)................................... 46 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xiii 
 
LISTA DE ANEXOS 
 
 
Anexo 1. Preparo de soluções............................................................................ 144 
 
Anexo 2. Aprovação do Comitê de Ética de no Uso de Animais da 
Universidade Federal do Riode Janeiro sob o número de referência 
FARMACIA011-06/16....................................................................................... 147 
 
Anexo 3. Aprovação do Comitê de Ética de no Uso de Animais do Instituto 
Federal do Rio de Janeiro sob o número de referência 003-2014..................... 148 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xiv 
 
SÍMBOLOS E UNIDADES 
 
A ............................ Ampère 
A/O/A ............................ Água/óleo/água 
BPF ............................ Baixo ponto de fusão 
BSA ............................ Albumina de soro bovino, do inglês bovine serum albumin 
C ............................ Coulomb 
C/cm ............................ Coulomb por centímetro 
C/s ............................ Coulomb por segundo 
CC ............................ Corrente contínua 
Cél/mL ............................ Células por mililitro 
DC ............................ Débito cardíaco 
DCM ............................ Diclorometano 
DDP ............................ Diferença de potencial 
DNA ............................ Ácido desoxirribonucleico, do inglês deoxyribonucleic acid 
EDTA ............................ Etilenodiaminotetracético 
EMS ............................ Etilmetanosulfonato 
ERO ............................ Espécie reativa de oxigênio 
ETT ............................ Eletroterapia 
FA ............................ Fluxo anódico 
FC ............................ Fluxo catódico 
FEI ............................ Fluxo eletro-iônico 
J/m2 ............................ Joule por metro quadrado 
LB ............................ Lysogeny-Broth 
mA ............................ Miliampère 
MEVB ............................ Meio Vogel-Bonner 
mg/kg ............................ Miligrama por kilograma 
mg/mL ............................ Miligrama por mililitro 
mM ............................ Milimolar 
NCE 
............................ Eritroblasto normocromático, do inglês normochromatic 
erythrocytes 
nM ............................ Nanomolar 
ºC ............................ Graus Celsius 
p/v ............................ Peso por volume 
PAS ............................ Pressão arterial sistólica 
PAD ............................ Pressão arterial diastólica 
PBS ............................ Tampão salina fosfato, do inglês phosphate buffered saline 
PCE 
............................ Eritroblasto policromático, em inglês polychromatic 
erythrocyte 
PCL ............................ Poli-ε-caprolactona 
PFN ............................ Ponto de fusão normal 
pH ............................ Potencial hidrogeniônico 
PVA ............................ Álcool polivinílico, do inglês polyvinyl alcohol 
RVPT ............................ Resistência vascular periférica total 
UFC ............................ Unidade formadora de colônia 
UV-C ............................ Ultravioleta C 
V ............................ Volts 
 
 
 
xv 
 
RESUMO 
 
GOMES, Marina das Neves. Avaliação do efeito genotóxico da eletroterapia em 
associação à nanotecnologia. Rio de Janeiro, 2015. Tese (Doutorado em Ciências 
Farmacêuticas) - Faculdade de Farmácia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 
Rio de Janeiro, 2015. 
 
Câncer é uma das principais causas de morte no mundo, e até 2030 estima-
se 21 milhões de mortes por esta doença. O tratamento desta enfermidade pode ser 
por método convencional, como com o uso de radioterapia, cirurgia e quimioterapia 
ou complementar e/ou alternativo, como, por exemplo, com uso de corrente elétrica 
constante. O uso da corrente elétrica constante no tratamento do câncer é chamado 
de eletroterapia tumoral (ETT). Na ETT o tecido é tratado com uma corrente 
constante de baixa intensidade (20 A a 200 mA), por meio de dois ou mais 
eletrodos, colocados dentro do tumor ou próximo ao mesmo. Os eletrodos são 
conectados a uma fonte elétrica que gera a energia necessária para assegurar um 
fluxo de corrente. A ETT pode ser aplicada em combinação com outras terapias, 
como com a adição do ácido aminado L-tirosina, na forma encapsulada de 
nanopartículas (Nps) de poli-Ɛ-caprolactona. A reação deste ácido aminado com 
derivados de cloro, gerados na estimulação elétrica, leva à geração de cloraminas, 
que são agentes indutores de apoptose. O mecanismo de ação da ETT possui 
algumas vertentes, mas, ainda não foi completamente elucidado. Por exemplo, não 
se tem esclarecido o papel de espécies reativas de oxigênio na ETT. Também não 
se tem respostas quanto à sua atividade genotóxica e mutagênica, dado 
fundamental para a aceitação do tratamento por agências regulatórias. A ação da 
ETT na fisiologia cardíaca também não é explicada. Desta forma, este trabalho se 
propõe a ampliar os conhecimentos sobre a ETT, especificamentes nos tópicos 
citados. Para tal, avaliou-se a mutagenicidade pelo teste de mutação reversa 
bacteriana (teste de AMES) em ensaios in vitro, com cepas de Salmonella 
typhimurium (TA97, TA98, TA100 e TA102). A carga utilizada foi de 1,44 C na 
ausência de Nps e 2,16 C na presença das mesmas. O resultado do ensaio 
demonstrou que a corrente elétrica não leva à mutagenicidade. Foram analisados 
danos no cromossomo ou segregação cromossômica através da quantidade de 
micronúcleos, em sangue periférico de camundongos C57Bl/6, utilizando-se uma 
xvi 
 
carga de ETT de 2,4 C, e, não se observou alterações deste tipo no ensaio. 
Examinou-se a resposta cardíaca dos camundongos C57Bl/6 durante a aplicação de 
2,4 C por meio de análise eletrocardiográfica e aferição da pressão arterial sistólica, 
diastólica e média, onde se observou uma elevação da pressão arterial sistólica 
acompanhada da pressão arterial diastólica, além de diminuição da frequência 
cardíaca. O estresse oxidativo causado pelo tratamento por ETT foi verificado in 
vivo, em camundongos C57Bl/6, pelos ensaios de Amplex Red e de quantificação de 
tiol. Estes ensaios indicaram que a passagem de corrente elétrica não aumentou os 
níveis de espécies reativas de oxigênio no fígado, em camundongos C57Bl/6. 
Alterações histológicas em hepatócitos tratados por ETT, em camundongos C57Bl/6, 
foram analisadas por microscopia óptica e foram encontradas alterações histológicas 
em hepatócitos tratados com o fluxo catódico, alterações como hiperemia e 
degeneração moderada. Um maior número de dados sobre o mecanismo de ação 
da terapia é necessário, mas, os resultados obtidos neste estudo são favoráveis à 
terapia, demonstrando sua segurança a curto e longo prazo, fator indispensável para 
seu uso em larga escala e aprovação por agências regulatórias. 
 
Palavras-chave: Eletroterapia tumoral; Nanotecnologia; Genotoxicidade; 
Mutagenicidade; Espécies reativas de oxigênio 
 
 
 
 
 
 
 
 
xvii 
 
ABSTRACT 
GOMES, Marina das Neves. Evaluation of the genotoxic effect of electrotherapy 
in association with nanotechnology. Rio de Janeiro, 2015. Tese (Doutorado em 
Ciências Farmacêuticas) - Faculdade de Farmácia, Universidade Federal do Rio de 
Janeiro, Rio de Janeiro, 2015. 
Cancer is one of the leading causes of death in the world, and it is estimated 
that 21 million people will have died of this disease by 2030. This infirmity can be 
treated with conventional method, e.g. with use of radiotherapy, surgery and 
chemotherapy, or with complementary and/or alternative method, e.g. with use of 
constant electric current. The use of constant electric current in the treatment of 
cancer is called tumoral electrotherapy (ETT). In ETT, the tissue is treated with a low 
intensity constant current (20 A to 200 mA), through one or more electrodes, placed 
inside the tumor or next to it. The electrodes are connected to an electrical source 
that generates the necessary energy to assure a current flow. The ETT can be 
applied in combination with other therapies, e.g. with the addition of amino acid L-
tyrosine, in the encapsulated form of poly-Ɛ-caprolactone nanoparticles(Nps). The 
reaction of this amino acid with chlorine derivatives generated in the electric 
stimulation produces chloramines, which are apoptosis inducing agents. The 
mechanism of action of ETT has some components, but hasn’t yet been completely 
elucidated. For instance, the role of reactive species of oxygen in the efficacy of ETT 
is unclear. There are no clues as to its genotoxic and mutagenic activities, which is 
fundamental information for the acceptance of the treatment by regulatory agencies. 
The action of ETT in cardiac physiology remains unexplained as well. Thus, this work 
intends to broaden the knowledge of ETT, specifically in the aforementioned topics. 
To this aim, mutagenicity was evaluated through bacterial reverse mutation test 
(Ames test) in in vitro assays, with Salmonella typhimurium strains (TA97, TA98, 
TA100 and TA102). In the absence of Nps, a dose of 1.44 C was used, and a dose of 
2.16 C was used in their presence. The result of the assay demonstrated that the 
electric current does not lead to mutagenicity. Possible damages to chromosome or 
chromosome segregation were analysed through micronucleus frequency, in 
peripheral of C57Bl/6 mice, using 2.4 C, and the results were negative. The cardiac 
response of C57Bl/6 mice during the application of 2.4 C was examined through 
electrocardiographic analysis and systolic, diastolic and average arterial pressure, 
and an elevation of the systolic arterial pressure followed by an elevation of the 
xviii 
 
diastolic arterial pressure, as well as a lower heart rate, was observed. The oxidative 
stress caused by treatment with ETT was verified in vivo, in C57Bl/6 mice, through 
Amplex Red and thiol quantification assays. These assays indicated that the passage 
of electric current did not increase the levels of reactive oxygen species in the liver, in 
C57Bl/6 mice. Histologic alterations in hepatocytes treated with ETT, in C57Bl/6 
mice, were analysed through optical microscopy, and histologic alterations, such as 
hyperemia and moderate degeneration, were found in hepatocytes treated only with 
the cathodic flow. More information on the mechanism of action of this therapy is 
necessary, but the results obtained in this study are favorable to the therapy, 
demonstrating its safety in short and long term – which is indispensable for its use on 
a large scale and its approval by regulatory agencies. 
 
Keywords: Electrotherapy tumoral; Nanotechnology; Genotoxicity; Mutagenicity; 
Reactive oxygen species 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xix 
 
SUMÁRIO 
 
 
INTRODUÇÃO........................................................................................................... 21 
 
1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
1.1 Câncer........................................................................................................ 24 
1.1.1 Modalidades convencionais de tratamento contra o câncer........ 26 
1.1.2 Tratamento complementar e alternativo contra o câncer............. 27 
1.2 Eletricidade - Conceitos Básicos................................................................ 28 
1.2.1 Corrente elétrica........................................................................... 29 
1.3 Uso da eletricidade na saúde..................................................................... 30 
1.4 Eletroterapia tumoral.................................................................................. 31 
1.4.1 Pioneirismo da ETT...................................................................... 32 
1.4.2 Aplicação da Eletroterapia Tumoral............................................. 33 
1.4.2.1 Eletrodos......................................................................... 34 
1.4.2.2 Dose................................................................................ 37 
1.4.2.3 Mecanismo de ação da eletroterapia.............................. 37 
1.4.2.3.1 Espécies reativas de oxigênio .......................... 41 
1.4.2.4 Vantagens e desvantagens do tratamento tumoral por 
eletroterapia................................................................................ 47 
1.4.2.5 Alterações cardíacas com tratamento por corrente 
elétrica........................................................................................ 49 
1.4.2.6 Associações da eletroterapia com outras terapias........ 50 
1.4.2.7 Aplicação da ETT em animais........................................ 53 
1.4.2.8 Resultados da aplicação de ETT em humanos..........,.. 56 
1.5 Avaliação do potencial genotóxico............................................................ 61 
1.5.1 Ensaio de mutação reversa bacteriana........................................ 61 
1.5.2 Micronúcleo ................................................................................. 62 
 
2. OBJETIVOS 
2.1. Objetivo Geral........................................................................................... 65 
2.2. Objetivos Específicos................................................................................ 65 
 
3. MATERIAL E MÉTODOS 
3.1. Material..................................................................................................... 66 
3.2 Preparo da suspensão de nanopartículas de L-tirosina............................ 66 
3.3 Ensaio de mutagênese in vitro pelo método de AMES.............................. 67 
3.3.1 Cepas bacterianas........................................................................ 67 
3.3.2 Manutenção das cepas bacterianas............................................. 69 
3.3.3 Obtenção das culturas bacterianas para experimentos............... 69 
3.3.4 Sistema experimental in vitro....................................................... 70 
3.3.5 Ensaio de citotoxicidade celular bacteriana após estímulo 
elétrico................................................................................................... 71 
3.3.6 Ensaio de mutagênese pelo método de AMES............................ 72 
3.4 Ensaios in vivo........................................................................................... 74 
3.4.1 Animais......................................................................................... 74 
3.4.2 Sistema experimental in vivo........................................................ 75 
 
 
xx 
 
3.4.3 Protocolo e carga de corrente elétrica 
aplicada............................ 77 
3.4.4 Preparo do material para ensaio do 
micronúcleo........................................................................................... 82 
3.4.5 Obtenção de sangue para periférico ensaio de micronúcleo....... 87 
3.4.6 Eletrocardiograma....................................................................... 88 
3.4.7 Registros da pressão arterial e da frequência cardíaca com 
cateter intravascular.............................................................................. 89 
3.4.8 Avaliação e quantificação de espécies reativas de oxigênio .... 91 
3.4.8.1 Tratamento dos animais................................................. 91 
3.4.8.2 Manipulação do fígado................................................... 91 
3.4.8.3 Dosagem de proteínas................................................... 92 
3.4.8.4 Detecção de geração de espécie reativa por Amplex 
Red............................................................................................. 93 
3.4.8.5 Quantificação do grupamento Tiol.................................. 94 
3.4.9 Estudo histológico por microscopia óptica................................... 95 
3.5 Avaliação estatística.................................................................................. 96 
 
4. RESULTADOS 
4.1 Resultados in vitro...................................................................................... 97 
4.1.1 Ensaio de citotoxicidade celular bacteriana após estímulo 
elétrico ....................................................................................... 97 
4.1.2 Ensaio de mutagênesepelo método de AMES.......................... 99 
4.2 Resultados in vivo.................................................................................... 104 
4.2.1 Escolha da carga de corrente elétrica a ser aplicada nos 
ensaios........................................................................................ 104 
4.2.2 Estudo histológico por microscopia óptica.................................. 104 
4.2.3 Ensaio de micronúcleo com sangue periférico........................... 106 
4.2.4 Registros da pressão arterial e da frequência cardíaca com 
cateter intravascular.................................................................. 107 
4.2.5 Avaliação e quantificação de espécies reativas de oxigênio 
total............................................................................................ 109 
4.2.6 Detecção de geração de espécie reativa por Amplex 
Red............................................................................................. 109 
4.2.7 Quantificação do grupamento Tiol................................................ 111 
 
5. DISCUSSÃO 112 
 
6. CONCLUSÃO 121 
 
7. PERSPECTIVAS 123 
 
REFERÊNCIAS 126 
 
 
 
 
21 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
Dentre os vários efeitos da interação de correntes elétricas com o material 
biológico destacamos a atividade antitumoral que originou a eletroterapia tumoral 
(ETT). Na ETT os eletrodos são colocados de forma invasiva, na região a ser 
tratada, por onde ocorre passagem de corrente elétrica contínua constante, de baixa 
intensidade, o que resulta em destruição celular (NORDENSTRÖM, 1983, 1984; 
TELLÓ et al., 2004; VEIGA et al., 2005). 
Os estudos da eletroterapia tumoral tiveram início, na década de 70, com um 
médico radiologista sueco, Björn E. W. Nordenström. Em 1983, Nordenström 
publicou um livro com resultados do tratamento de 26 tumores pulmonares em 20 
pacientes (alguns pacientes apresentavam mais de um nódulo nos pulmões). 
Nestes, obteve uma regressão em 12 dos tumores, sem sinal de reaparecimento dos 
mesmos após um período entre 2 a 5 anos (NORDENSTRÖM, 1983). Em 1987 
levou sua experiência para a China e em 1989, a ETT foi aprovada pelo Ministério 
de Saúde Pública da China como uma das opções de tratamento para tumores (XIN, 
1994, 1998). 
Vários têm sido os trabalhos publicados mostrando os resultados positivos da 
ETT para o tratamento de tumores em humanos, animais e em cultura de células 
(TAYLOR et al., 1994; XIN, 1998; WEMYSS-HOLDEN et al., 2000; HOLANDINO et 
al., 2001; FOSH et al., 2003; von EULER et al., 2001, 2003; MORRISON et al., 2004; 
VEIGA et al., 2005; JARQUE et al., 2007; TELLÓ et al., 2007; CAMPOS et al., 
2010). 
 O mecanismo de ação da ETT ainda não foi completamente compreendido. 
Entretanto, alguns aspectos importantes foram elucidados. No tratamento 
eletroquímico as principais reações anódicas envolvem a formação de oxigênio, a 
acidificação do pH, devido aos íons de hidrogênio liberados e a formação de cloro. 
No cátodo, o hidrogênio é formado e íons hidroxila são liberados, levando assim, a 
alcalinização do meio. Esta variação de pH e os produtos de eletrólise formados 
parecem ser os responsáveis pela destruição das células após aplicação da corrente 
elétrica de baixa intensidade (VEIGA et al., 2000; von EULER et al., 2002; 
HOLANDINO et al., 2014). 
22 
 
Detecta-se ainda, a ocorrência de necrose, induzida tanto pela estimulação 
anódica quanto catódica e movimento eletroosmótico da água, na direção do cátodo, 
causando desidratação na área anódica e edema na catódica (VIJH, 2004). 
A estimulação anódica leva também a geração de espécies oxidantes 
denominadas de cloraminas. Cloraminas orgânicas são formadas pela reação de 
aminas, como as que estão presentes nos ácidos aminados, com ácido hipocloroso 
(FURNESS-GREEN et al., 1998; VEIGA et al., 2000, 2005). A cloramina é capaz de 
inibir o ciclo celular, de maneira tempo-dose dependente, induzindo a morte celular, 
por processo apoptótico (NAITO et al., 1997). 
Estudos espectrofotométricos mostram que ao incubar diferentes ácidos 
aminados com HOCl, aqueles são convertidos imediatamente (dentro de segundos) 
em cloraminas, que tem um pico de absorção característico em 252 nm. Nesta 
relação de ácidos aminados para HOCl (4:1), não houve HOCl detectável 
remanescente depois de ter sido adicionado as misturas de ácidos aminados 
(ENGLERT & SHACTER, 2002). As cloraminas têm diferentes níveis de estabilidade, 
dependendo da química do grupo amino modificado; por exemplo, lisina e arginina 
podem ser de longa e de curta duração, respectivamente, pois, têm grupos amino 
adicionais que podem reagir com HOCl para formar cloramina de diferentes 
estabilidades (ENGLERT & SHACTER, 2002). 
Durante a ETT não ocorrem variações significativas na temperatura dos 
tecidos e órgãos e, portanto, a morte celular não pode ser atribuída a variações 
térmicas (DAVID et al., 1985; TELLÓ et al., 2004). Em contrapartida, Jarm e 
colaboradores demonstraram que a aplicação de corrente contínua induz danos 
vasculares na região tumoral, que levam a diminuição da perfusão sanguínea e da 
oxigenação, comprometendo, consequentemente, a nutrição do tumor (JARM et al., 
2003). 
Além disso, estudos realizados com culturas de células evidenciaram que a 
morte celular pode estar associada a alterações morfológicas significativas, 
induzidas pela estimulação elétrica, tais como: modificação de glicoconjugados da 
superfície; aparecimento de blebs; rupturas na membrana plasmática; alterações 
nas mitocôndrias; inchaço celular; rarefação da matriz extracelular; formação de 
debris e condensação da cromatina (HOLANDINO et al., 2000, 2001; 2014; VEIGA 
et al., 2000, 2005). 
23 
 
A eletroterapia também pode ser associada ao ácido aminado L-tirosina. A 
inclusão destes ácidos aminados em sistemas nanoparticulados de poli-ε-
caprolactona potencializou em cerca de 6.000 vezes as taxas de mortalidade de 
células tumorais, ao se tratar melanomas murinos resistentes a múltiplas drogas 
(linhagem B16F10), no uso associado à estimulação elétrica (CAMPOS et al., 2010). 
Os promissores resultados obtidos em modelos in vitro foram extrapolados para 
camundongos inoculados com melanoma MDR (B16F10), os quais foram tratados 
com ETT associada à nanopartículas de L-tirosina (TEIXEIRA, 2010). 
Clinicamente a ETT tem demonstrado ser uma terapia segura, efetiva, de fácil 
manuseio e baixo custo, quando comparada a terapêuticas usuais, que pode ser 
utilizada em pacientes refratários aos tratamentos convencionais (TELLÓ et al., 
2004). Entretanto, o mecanismo de ação, envolvido com esta atividade antitumoral, 
ainda não é totalmente compreendido, apesar dos promissores resultados clínicos. 
Desta forma, a avaliação do mecanismo de ação, do potencial mutagênico e do 
potencial genotóxico da corrente elétrica contínua é um passo fundamental para a 
aceitação do tratamento pelas agências reguladoras de saúde e para consolidação 
desta terapêutica anticâncer. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
24 
 
1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
 
1.1 Câncer 
 
Câncer é uma doença provocada por células incapazes de formar estruturas 
funcionais estáveis, que se multiplicam de forma anárquica, podendo invadir o 
organismo e afetar qualquer órgão do corpo (FLOOR et al., 2012). As populações de 
células cancerosas revelam muitas propriedades bioquímicas e biológicas, algumas 
comuns à maioria dos tipos de câncer, e outras específicas para os diferentes tipos 
de tumores. Entre as características comuns sabe-se que em um processo de vários 
passos, adquirem uma sucessão de particularidades, como autossuficiência em 
fatores de crescimento, ausência de sensibilidade a fatores de inibição de 
crescimento, fuga do fenômeno de apoptose, potencial de divisão ilimitado, 
angiogênese, metástase, reprogramação metabólica e evasão do sistema imune 
(FLOOR et al., 2012). 
No mundo, o cânceré uma das principais causas de morte por doença, e foi 
responsável por 7,6 milhões de mortes em 2008 (WHO, 2015). Estes números 
deverão aumentar para 21 milhões até 2030 (WHO, 2015). A Figura 1 representa 
através de um mapa-múndi os tipos de câncer que ocorrem com maior frequência, 
no sexo masculino, que são os de pulmão e brônquios, seguidos de próstata, e no 
sexo feminino, onde a maior incidência acontece com câncer de mama (ACS, 2011; 
WCRF, 2015). No Brasil, a mortalidade por câncer vem aumentando ao longo dos 
anos. A Figura 2 representa um gráfico da taxa de mortalidade por câncer, no Brasil, 
dada em porcentagem, por tempo, em anos, no período de 2002 a 2012. Neste 
gráfico é possível verificar um aumento de cerca de 2,4 % de novos casos em 10 
anos, ou seja, cerca de 4 milhões e 800 mil mortes no país, causadas por câncer 
(INCA, 2015a). 
 
 
 
 
 
 
25 
 
 
 
Figura 1. Mapa do mundo com os tipos de câncer mais comuns, para o sexo feminino (primeiro 
gráfico) e para o sexo masculino (segundo gráfico), simbolizados por cor. A legenda indica a relação 
entre a cor apresentada no mapa e o tipo de câncer mais comum no país. Observa-se que no sexo 
masculino os tipos de câncer mais comuns são os de pulmão e brônquios, apresentados na cor azul, 
seguidos do câncer de próstata, de coloração roxa e no sexo feminino a maior incidência ocorre para 
o câncer de mama, visualizada em cor rosa. Fonte: adaptado de ACS, 2011. 
 
 
26 
 
Figura 2. Mortalidade por câncer, no Brasil, dada em porcentagem, para homens e mulheres, entre os 
anos de 2002 e 2012. Observa-se um aumento na mortalidade, causada por câncer, em 10 anos 
(2002 a 2012). Fonte: adaptado de INCA 2015a. 
 
1.1.1 Modalidades convencionais de tratamento contra o câncer 
 
Importantes avanços na abordagem do câncer aconteceram nos últimos anos, 
porém, a escolha do tratamento varia de acordo com o estadiamento da doença - 
local do tumor primário e tipo celular, tamanho e extensão do tumor, se há 
propagação para linfonodos, presença de metástase, e grau de malignidade - as 
características biológicas do tumor, bem como das condições do paciente (NCI, 
2015). Entre as modalidades convencionais de tratamento do câncer, mais 
utilizadas, tem-se a radioterapia, a cirurgia e a quimioterapia (INCA, 2015b). 
A radioterapia tem o seu fundamento na destruição de células através da 
radiação ionizante. Pode ser utilizada para dar alívio ao paciente e melhorar sua 
qualidade de vida, diminuir o tamanho dos tumores, diminuir ou estancar 
hemorragias ou atuar sobre outros sintomas, como dor. Nesta terapia existe o risco 
de toxicidade tardia, geralmente decorrente de alterações inflamatórias nos locais 
que receberam radiação. Este risco depende da dose utilizada e da área acometida, 
bem como da aparelhagem e do tipo de energia utilizada (ALMEIDA, 2004). 
27 
 
A cirurgia continua sendo uma das principais modalidades de tratamento dentro 
da oncologia para a maioria dos tumores sólidos. O câncer, em sua fase inicial, pode 
ser controlado e/ou curado, através do tratamento cirúrgico, quando este é o 
tratamento indicado para o caso. É um tratamento radical, que compreende a 
remoção do tumor primário, com margem de segurança e, se indicada, a retirada 
dos linfonodos das cadeias de drenagem linfática do órgão-sede do tumor primário. 
A margem de segurança, na cirurgia oncológica, varia de acordo com a localização e 
o tipo histológico do tumor. Ao contrário do tumor benigno, cuja margem de 
segurança é o seu limite macroscópico, o câncer, pelo seu caráter de invasão 
microscópica, exige ressecção mais ampla (INCA, 2015c). 
A quimioterapia é o método que utiliza compostos químicos, chamados 
quimioterápicos. Quando usados no tratamento de doenças causadas por agentes 
biológicos ou quando aplicada no combate ao câncer, a quimioterapia é chamada de 
quimioterapia antineoplásica. Estes agentes afetam tanto as células normais como 
as tumorais, porém, eles acarretam maior dano às células malignas do que às dos 
tecidos normais, devido às diferenças quantitativas entre os processos metabólicos 
dessas duas populações celulares. Por também atuarem em células normais, os 
quimioterápicos são responsáveis por inúmeras reações adversas e efeitos 
colaterais (ALMEIDA, 2004). 
 
1.1.2 Tratamento complementar e alternativo contra o câncer 
 
Tratamento complementar e alternativo referem-se a qualquer prática médica ou 
produto que não fazem parte do padrão de cuidados médicos (BONACCHI et al., 
2014). O termo complementar refere-se a tratamentos que são utilizados 
concomitantemente ao tratamento padrão e alternativo refere-se aos tratamentos 
que são usados no lugar do tratamento convencional. Os tratamentos convencionais 
são baseados em evidências científicas, já os tratamentos alternativos e 
complementares possuem benefícios, comparados aos tratamentos convencionais, 
porém, não se tem dados completos sobre sua segurança e seu mecanismo de ação 
(VICKERS, 2004; CASSILETH, 2012). 
28 
 
Entre os tratamentos complementares e/ou alternativos podemos citar 
abordagens mente-corpo (meditação, relaxamento, hipnoterapia), a acupuntura, a 
homeopatia, a terapia nutricional (dieta macrobiótica, vegetarianismo), a medicina 
tradicional chinesa, terapias baseadas em eletricidade, envolvendo o uso de campos 
pulsados, campos magnéticos, corrente alternada e corrente constante (BONACCHI 
et al., 2014; OCCAM, 2015). 
Este trabalho abordará a terapia complementar/alternativa baseada em 
eletricidade, mais especificamente a terapia que faz uso de corrente elétrica 
contínua constante. 
 
1.2 Eletricidade - Conceitos Básicos 
 
A base para que exista um fenômeno elétrico é a carga elétrica. A matéria é 
composta de átomos e estes de um núcleo com prótons e nêutrons; em volta do 
núcleo, gravitam os elétrons. Portanto, existem em cada átomo dois tipos de carga 
elétrica, a carga do próton e a do elétron, que por convenção, foram denominadas 
de carga positiva e carga negativa, respectivamente. No Sistema Internacional de 
Unidades (S.I.), a unidade de carga é o Coulomb (C) (CHAVES, 2001). 
Quando modificado por uma força externa (ex. reações químicas, calor, luz, 
campo eletromagnético), um átomo pode perder ou ganhar elétrons, alterando sua 
carga e adquirindo propriedades elétricas. Neste processo, passa a ser chamado de 
íon. O íon ao adquirir um ou mais elétrons possui carga negativa e recebe o nome 
de ânion; quando perde um ou mais elétrons, recebe o nome de cátion, ficando com 
carga positiva. Os íons estão presentes em soluções eletrolíticas que compõem os 
tecidos biológicos (CHAVES, 2001). 
Os íons são livres para se moverem e os tecidos humanos são bons condutores, 
ou seja, o corpo humano permite que a eletricidade flua. Este fluxo de íons de um 
lugar para o outro através da matéria é denominado corrente elétrica (CHAVES, 
2001). 
 
 
 
 
 
29 
 
1.2.1 Corrente elétrica 
 
O deslocamento de cargas elétricas, íons ou elétrons, constitui uma corrente 
elétrica. A intensidade da corrente elétrica é a medida da quantidade de carga que 
passa, por unidade de tempo, através de um corpo condutor. No S.I. a unidade de 
intensidade da corrente é 1 C / s (1 coulomb por segundo). Esta unidade é 
denominada de ampère (A), em homenagem ao físico francês André-Marie Ampère, 
que viveu no século XIX e contribuiu significativamente para o desenvolvimento do 
eletromagnetismo (MÁXIMO & ALVARENGA, 2000). 
 A corrente pode ser de uma maneira geral, dividida em contínua ou alternada. 
A corrente contínua não tem sua polaridade alterada, flui sempre em um sentido, 
podendo ser constante (CC) quando seu gráfico é dado por um segmento de reta 
constante, ou seja, não variável, comumente encontrado em pilhas e baterias, ou 
pulsante (CP), quando passam periodicamente por variações, não sendo 
necessariamente constantes entre duas medidas em diferentesintervalos de tempo 
(Figura 3). Já na corrente alternada (CA), ocorre mudança de polaridade; assim, o 
fluxo de elétrons que carrega a energia elétrica dentro de um fio, não segue um 
sentido único, ora os elétrons vão para frente, ora para trás, mudando de rota 120 
vezes / seg (Figura 4). A energia elétrica no caso do Brasil, em geral, é gerada sob a 
forma alternada (AMARAL, 2005). 
 
Figura 3. Representação esquemática da corrente contínua, ou seja, corrente que não possui sua 
polaridade modificada ao longo do tempo. A corrente contínua pode ser do tipo pulsante, quando 
passa periodicamente por variações em um intervalo de tempo, representada pelo gráfico A, ou 
contínua, representada, no gráfico B, com um segmento de reta constante, ou seja, não variável. 
Fonte: autoria própria. 
 
 
 
30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Gráfico representando a corrente alternada. Esta corrente é invertida periodicamente, ou 
seja, ora é positiva e ora é negativa, fazendo com que os elétrons executem um movimento de vai-e-
vem. Este tipo de corrente é o que encontramos quando medimos a intensidade na rede elétrica 
residencial. Fonte: autoria própria. 
 
1.3 Uso da eletricidade na saúde 
 
A energia elétrica, quando aplicada como tratamento para transtornos 
médicos, é conhecida pelo nome de eletroterapia. Seu uso remonta de 46 a.C., 
quando Scribonius Largus, médico do imperador romano Claudius, descobriu que o 
estimulo elétrico recebido ao encostar em enguias elétricas, aliviava a dor, causando 
dormência (HILLS & STEBBING, 2014). Desde então, a eletricidade vem sendo 
usada terapeuticamente ao longo da nossa história, passando pela criação de 
máquinas eletrostáticas no século XVIII, por Benjamin Franklin e, pelo físico italiano 
Luigi Galvani, pioneiro nos estudos da eletrofisiologia (JOHN & REED, 2001). No 
entanto, o interesse de seu mecanismo e possível uso terapêutico diminuiu até 
1959, quando Humphrey e Seal apresentaram resultados encorajadores com 
tratamento de tumores de sarcoma em ratos (HUMPHREY & SEAL, 1959). 
Na prática médica atual, o uso de energia elétrica é aceito em uma variedade 
de especialidades médicas, como neurologia e psiquiatria, sendo comum em 
pacientes com transtorno depressivo, manias e esquizofrenia, na fisioterapia e no 
manejo da dor (HILLS & STEBBING, 2014). O uso de eletroterapia para tratamento 
de pacientes com Parkinson foi aprovada em 2002 pelo Food Drug Administration 
(FDA) - agência que regulamenta medicamentos e alimentos nos Estados Unidos da 
América - (HILLS & STEBBING, 2014). 
31 
 
Outros efeitos da interação de correntes elétricas, mais especificamente da 
corrente elétrica contínua constante, com o material biológico, incluem ação 
antibacteriana (TIEHM, LOHNER & AUGENSTEIN, 2009; MAHAPATRA et al., 2011; 
WEI, ELEKTOROWICZ & OLESZKIEWICZ, 2011), antifúngica (BARBOSA, 2011) e 
antiparasitária (HEJAZI, ESLAMI & DALIMI, 2004; GOMES et al., 2012), 
regeneração de lesões cutâneas (HUCKFELDT et al., 2007; TALEBI et al., 2007; 
JENNINGS, CHEN & FELDMAN, 2008; ZUZZIA et al., 2013; BEHEREGARAY et al., 
2014), aceleração da cicatrização de fraturas ósseas (WANG et al., 1998; CIOMBOR 
& AARON, 2005) e reparo e regeneração de nervos (MENDONÇA, BARBIERI & 
MAZZER, 2003; ACKERMANN et al., 2011). 
Uma das mais interessantes ações biológicas da corrente elétrica contínua é 
seu uso complementar/alternativo no tratamento do câncer. Esta atividade 
antitumoral é chamada de eletroterapia tumoral (ETT) (NORDENSTRÖM, 1983, 
1984, 1989). 
 
1.4 Eletroterapia tumoral 
 
Na eletroterapia tumoral o tecido é tratado com uma corrente contínua 
constante de baixa intensidade (entre 20 A e 200 mA), por meio de dois ou mais 
eletrodos, colocados dentro do tumor ou próximo ao mesmo. Desta forma, a CC cria 
um fluxo de elétrons entre o ânodo, polo positivo, o qual gera um fluxo anódico e o 
cátodo, polo negativo, que gera um fluxo catódico, dentro do tumor. Os eletrodos 
são conectados a uma fonte elétrica que gera a energia necessária para assegurar 
um fluxo de corrente adequado (NILSSON et al., 2000; VEIGA et al., 2005, CIRIA et 
al., 2013; HOLANDINO et al., 2014). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
32 
 
1.4.1 Pioneirismo da ETT 
 
Em meados do ano de 1776, Eason sugeriu que a eletricidade poderia ter um 
papel no tratamento de tumores, ao relatar o caso de uma paciente com tumor de 
mama que teve seu ombro atingido por um raio e após esta ocorrência, apresentou 
remissão da doença (DAVID et al., 1985). Durante o século XIX alguns relatos do 
efeito antitumoral da corrente elétrica foram documentados e em 1959, Humphrey e 
Seal apresentaram resultados encorajadores com sarcomas subcutâneos em ratos 
(HUMPHREY & SEAL, 1959). Em seguida a esta publicação, uma série de ensaios 
foram conduzidos, com base nos estudos in vitro e em modelos de tumores em 
animais, como melanomas, tumores hepáticos e pulmonares, em ratos e suínos. 
O médico sueco, radiologista, Björn E. W. Nordenström, na década de 70 
tratou pacientes com câncer de pulmão primário pela aplicação de corrente elétrica 
entre dois eletrodos de fios de platina. Estes pacientes foram, por várias razões, 
impróprios para o tratamento cirúrgico, radioterápico ou quimioterápico. Na 
aplicação, o ânodo foi inserido centralmente no tumor e o cátodo a uma distância de 
cerca de duas vezes o diâmetro do tumor, a partir do ânodo. A voltagem aplicada foi 
de 10 V, sendo a média da carga aplicada de 80 C / cm3 do diâmetro do tumor 
(NORDENSTRÖM, 1978). 
Os pacientes foram anestesiados antes do tratamento e não indicaram 
desconforto durante a aplicação. Com os dados, Nordenström publicou um estudo 
em 1978 (NORDENSTRÖM, 1978), relatando o tratamento de cinco pacientes e em 
1983, um livro descrevendo os resultados do total de 26 tumores pulmonares em 20 
pacientes (alguns pacientes apresentavam mais de um nódulo nos pulmões) 
(NORDENSTRÖM, 1983). A regressão foi obtida pelo radiologista em 12 dos 26 
tumores e nestes não houve sinais de retorno da doença após acompanhamento de 
2 a 5 anos. Nordenström observou neste estudo que tumores com diâmetros 
maiores que 3 cm não responderam bem ao tratamento (NORDENSTRÖM, 1983). 
Em outro dos seus estudos publicou resultados positivos no tratamento de uma 
paciente com câncer de mama. O acompanhamento por mamografia, repetida em 
intervalos de 6 meses nos dois anos após o tratamento, não apresentou retorno do 
tumor (AZAVEDO, SVANE & NORDENSTRÖM, 1991). 
33 
 
Em 1993 Nordenström fundou a International Association for Biologically 
Closed Electric Circuits in Medicine and Biology (IABC). O grupo, do qual foi o 
primeiro presidente é composto por médicos, biólogos, biofísicos, engenheiros, 
educadores e profissionais de negócios. Atualmente, cerca de 300 membros estão 
engajados na pesquisa da área, em diferentes países como Alemanha, Austrália, 
Brasil, China, Coréia, Cuba, Dinamarca, Estados Unidos, Grã-Bretanha, Hungria, 
Indonésia, Japão e Suécia (IABC, 2015a). Uma grande quantidade de dados 
clínicos, abrangendo mais de 2.000 casos de vários tipos de tumores, tanto 
benignos como malignos, tratados entre os anos de 1987 e 1992, foi discutido, em 
1993, na primeira conferência do IABC em Estocolmo, Suécia, e posteriormente 
publicado (XIN, 1994). 
 Um segundo simpósio internacional sobre o tratamento eletroquímico de 
câncer foi realizado em Pequim, China, em 1998, onde se relatou que o tratamento 
foi estabelecido em 1.260 hospitais em toda a China. O professor Xin Yu-Ling e 
colegas de trabalho no The China-Japan Friendship Hospital, em Pequim, 
organizaram cursos de pós-graduação sobre ETT e até 1998, mais de 2.000 
médicos foram formados na área. Cerca de 10.000 pacientes com diferentes tipos 
de tumores tinham sido tratados nos últimos 10 anos, indicando uma substancial 
experiência clínica deste método (XIN, 1998). 
Björn Nordenström em sua publicação de1978 sugeriu que os efeitos 
antitumorais ocorriam devido aos produtos tóxicos provenientes das reações 
eletroquímicas induzidas no mesmo (NORDENSTRÖM, 1978), e que existem 
circuitos biologicamente fechados de corrente elétrica no corpo (NORDENSTRÖM, 
1984). Nordenström faleceu em 2006 como professor emérito de radiologia 
diagnóstica no Instituto Karolinska, na Suécia (IABC, 2015b). 
 
1.4.2 Aplicação da Eletroterapia Tumoral 
 
Vários têm sido os trabalhos publicados mostrando os resultados positivos da 
ETT para o tratamento de tumores, em humanos, animais e em cultura de células. A 
seguir descrevem-se as características do tratamento, seu provável mecanismo de 
ação e os resultados obtidos de aplicações in vitro e in vivo. 
 
 
34 
 
1.4.2.1 Eletrodos 
 
O eletrodo usado na ETT deve ser inerte e não pode ser susceptível a 
oxidações. Alguns materiais como platina, ouro e aço inoxidável, têm sido utilizados 
na clínica e, entre estes, a resposta, independe do tipo de material utilizado na 
confecção do eletrodo (DAVID et al., 1985; MIKLAVČIČ et al., 1993; KIM et al., 
2007). O uso de eletrodos de ouro pode levar ao acúmulo do metal, porém, a morte 
celular não tem relação com a quantidade deste material acumulado (MIKLAVČIČ, 
FAJGELJ & SERŠA, 1994). 
Na clínica, algumas dúvidas existem sobre a disposição dos eletrodos, assim 
como da quantidade a ser usada; a localização; a distância entre os eletrodos, 
dentre outros fatores (CIRIA et al., 2013). Nordeströn em seus estudos inseria o 
ânodo centralmente no tumor e o cátodo a uma distância de cerca de duas vezes o 
diâmetro do tumor, a partir do ânodo. A lógica que Nordenströn utilizava na 
disposição dos eletrodos era que o campo elétrico negativo do cátodo empurraria as 
células tumorais, que se presume serem carregadas negativamente, para longe do 
mesmo e, portanto, impediria a metástase (NORDESTRÖN, 1978). 
No início dos estudos na China, Xin e colaboradores modificaram a técnica e 
ambos, cátodo e ânodo, foram inseridos no tumor, sendo os ânodos no centro do 
tumor e os cátodos na periferia do mesmo. Esta modificação tinha por objetivo 
proteger o tecido normal da destruição celular e demonstrou aumentar o efeito 
terapêutico (XIN et al., 1997). 
Em outro trabalho tratou-se melanoma B-16 e fibrosarcoma SA-I em 
camundongos com diferentes configurações de eletrodos. Quando um eletrodo era 
inserido centralmente no tumor o outro, de polaridade oposta, era inserido de forma 
subcutânea na vizinhança do tumor. Usaram-se três eletrodos no tumor e dois no 
tecido subcutâneo. Quando os eletrodos inseridos no tumor eram catódicos, o tumor 
regrediu mais rápido, mas não houve diferença estatística entre a eficácia das duas 
polaridades em relação à diminuição do tumor (MIKLAVČIČ et al., 1993). 
35 
 
Na mesma linha de estudo, tratou-se fibrosarcoma SA-1. Os eletrodos foram 
inseridos de duas diferentes formas, um eletrodo no tumor e o outro por via 
subcutânea 5 - 8 mm da borda do tumor; ou ambos os eletrodos por via subcutânea 
na vizinhança do tumor 5 - 8 mm de distância das bordas. O primeiro foi considerado 
como eletroterapia catódica, quando o eletrodo inserido diretamente no tumor foi 
negativo e anódica quando a polaridade foi invertida. Em todas as configurações 
obteve-se atraso no crescimento do tumor, entretanto, sem diferença 
estatisticamente significativa (MIKLAVČIČ, FAJGELJ & SERŠA, 1994). A inserção 
dos eletrodos é um parâmetro crucial para o sucesso do tratamento, porém a 
distribuição mais adequada ainda não foi determinada (JIMÉNEZ et al., 2011). 
A distância entre os eletrodos também não é padronizada nos trabalhos. Xin e 
colaboradores afirmaram que o diâmetro de alcance de morte celular pela 
eletroterapia era de 3 cm, em torno de cada eletrodo e, portanto, a distância entre os 
eletrodos não deveria ser superior a 3 cm (XIN et al., 1997). 
Desta forma, nem a geometria do eletrodo, nem sua distribuição são tratadas 
de forma adequada, sendo, no geral, a determinação destes dados empírica. 
Visando minimizar este problema de padronização quanto à inserção dos eletrodos, 
Telló e colaboradores desenvolveram um esquema de disposição dos eletrodos 
denominado de cerclagem monopolar (Figura 5). Na cerclagem, o tumor é envolvido 
por um fio de aço inoxidável e este é conectado a uma fonte de corrente contínua 
constante. O segundo polo (negativo ou positivo) é conectado a uma placa metálica 
externa à região do tumor (TELLÓ et al., 2007). 
 
 
 
 
 
 
36 
 
 
Figura 5. Esquema representativo da inserção de eletrodos no tumor por meio da cerclagem. Em A 
podemos visualizar uma foto, do fio de aço, que irá circundar o tumor, envolto nos dedos de uma 
mão, representando a forma que será inserido no tumor. A Figura B transpõe a representação de 
uma disposição normal dos eletrodos e a figura C a cerclagem do tumor, com estimulação pelo polo 
negativo. D é uma foto obtida durante o tratamento de câncer de mama de uma gata, por 
eletroterapia, com cerclagem feita com fios de aço, onde a estimulação foi realizada pelo polo 
negativo. Fonte: TELLÓ et al., 2007. 
 
 
 
 
 
 
 
37 
 
1.4.2.2 Dose 
 
Na eletroterapia tumoral a dose é calculada como produto da intensidade de 
corrente (ampère) vezes o tempo de aplicação (segundos), sendo a carga resultante 
dada em coulomb. Existe uma correlação direta entre a carga aplicada e a regressão 
do volume tumoral (GRIFFIN et al., 1994; ROBERTSON et al., 1998; YEN et al., 
1999; TURLER et al., 2000; REN et al., 2001). Modelos matemáticos permitem 
sugerir que a eficácia do tratamento com corrente elétrica depende da carga e da 
susceptibilidade do tumor à ETT (CABRALES et al., 2008). 
Pode-se aplicar a carga de duas formas, tendo ambas resultados similares: 
por meio de voltagem, ou seja, a voltagem é mantida constante e a intensidade de 
corrente é variável, devido à mudança da resistência elétrica do tumor; ou por meio 
da corrente, onde esta é mantida com intensidade constante, sendo a voltagem 
variável, de acordo com a resistência do tumor (PUPO et al., 2011). 
Desta forma, verifica-se que não há ainda um método único, padronizado, 
para a aplicação da ETT. A duração do tratamento é uma variável adicional, 
podendo durar desde alguns minutos até várias horas (NILSSON et al., 2000), em 
função do estado clínico do paciente, do tipo de tumor, dentre outros aspectos. 
De uma forma geral, no tratamento clínico de humanos, algumas faixas 
específicas são utilizadas, a saber: voltagem, entre 6 e 12 V; faixa de corrente: 80 a 
100 mA; tempo de tratamento: 20 a 120 min; carga aplicada: 80 a 1500 C. 
Entretanto, todos estes parâmetros dependem da consistência, do tamanho e tipo de 
tumor, além do estado clínico do paciente (NILSSON et al., 2000; CIRIA et al., 
2013). 
 
1.4.2.3 Mecanismo de ação da eletroterapia 
 
O mecanismo de ação da ETT ainda não foi completamente elucidado. 
Entretanto, alguns aspectos importantes estão bem esclarecidos. Considerando que 
ânodo é o local onde ocorre oxidação, isto é perda de elétrons, e o cátodo é o local 
das reações de redução, ou seja de ganho de elétrons, a equação de eletrólise da 
água indica a geração de gás oxigênio e íons hidrogênio, em cada um dos 
respectivos polos. Como consequência, há a acidificação do pH, devido aos íons de 
hidrogênio liberados no ânodo (Equação 1). 
38 
 
2 H2O(l)  O2(g) + 4 H
+
(aq) + 4 e
- 
 
Equação 1. Reação de eletrólise da água decorrente dos efeitos do polo positivo (ânodo-oxidação): 
liberação de oxigênio, íons hidrogênio e acidificação do meio eletrolítico. 
 
No cátodo, gás hidrogênio é formado e íons hidroxila são liberados, levando 
assim, a alcalinização do meio (Equação 2) (VIJH, 2004). 
 
 
2 H2O(l) + 2 e
- 
 H2(g) + 2 OH
−
(aq) 
 
Equação 2. Reação de eletrólise da água decorrente dos efeitos do polo negativo (cátodo-redução): 
liberação de íons hidroxila ede gás hidrogênio. 
 
Nessas condições não fisiológicas, de pH diferenciado, proteínas podem 
sofrer desnaturação e precipitar (LI et al., 1997). Além disso, os produtos de 
eletrólise colaboram para a destruição das células após aplicação da corrente 
elétrica de baixa intensidade em ambos os polos (MORRIS, MARINO & GONZALEZ, 
1992; VEIGA et al., 2000; von EULER et al., 2002; VIJH, 2004; HOLANDINO et al., 
2014). 
A estimulação anódica leva também a geração de espécies denominadas de 
cloraminas (Equação 3), que se formam a partir da reação do ácido hipocloroso, 
com o grupo amina dos ácidos aminados presentes no meio eletrolítico (VEIGA et 
al., 2000, 2005). O cloro também é um produto gerado da aplicação de CC no ânodo 
(VIJH, 2004). O potencial oxidante das cloraminas, assim como a apoptose 
decorrente da ação destas espécies foi descrita previamente por outros autores em 
diferentes modelos experimentais (ENGLERT & SHACTER, 2002; WAGNER et al, 
2002). 
 
 
 
 
 
 
 
A 2 Cl
−
(aq)
 
 Cl2(aq) + 2 e
- 
39 
 
 
B 
Cl2(g) + H2O  HClO(aq) + H
+
(aq) + Cl
-
(aq) 
 
C 
HClO(aq)  H
+
(aq) + ClO
-
(aq) 
 
D 
 
 
Equação 3. Sequência de reações que ocorrem no ânodo gerando cloraminas. Na primeira equação 
(A) têm-se a formação do átomo de cloro. O ânion cloreto, íon com carga negativa, ao perder um 
elétron, fica com o número de elétrons igual ao número de prótons, assim, forma-se o cloro. Em uma 
reação secundária (B), o cloro produzido no ânodo reage com água produzindo o ácido hipocloroso, 
íons hidrogênio e cloreto. Logo em seguida, o ácido hipocloroso se dissocia formando o ânion 
hipoclorito (C). A última equação (D) representa a formação de cloramina, agente indutora de 
apoptose, a partir da reação de um ácido aminado com o ácido hipocloroso, do qual o cloro se 
combina com o grupo amina do ácido aminado, formando cloramina e água. 
 
A cloramina é capaz de inibir o ciclo celular, de maneira tempo-dose 
dependente, induzindo a morte celular (NAITO et al., 1997; ENGLERT & SHACTER, 
2002). 
Detecta-se ainda, a ocorrência de necrose, induzida tanto pela estimulação 
anódica quanto catódica (MORRIS, MARINO & GONZALEZ, 1992), porém, este 
processo ocorre de maneira mais intensa durante a estimulação catódica 
(MIKLAVČIČ et al., 1993; HOLANDINO et al., 2014). 
Verifica-se também o movimento eletroosmótico da água, ou seja, o campo 
elétrico faz com que se forme um fluxo de água intersticial, na direção do cátodo, 
causando desidratação na área anódica e edema na catódica (NORDESTRÖN, 
1983; VIJH, 2004; TELLÓ et al., 2007). Na Figura 6 pode-se ver um esquema 
representando os mecanismos de ação da ETT, de forma resumida, diferenciando 
os acontecimentos que ocorrem no ânodo e no cátodo. 
40 
 
 
 
Figura 6. Esquema representativo dos mecanismos de ação da eletroterapia no tratamento de tumor, 
separando os fenômenos que ocorrem no tecido em contato com o polo positivo, ânodo, dos que 
ocorrem no polo negativo, cátodo. Podemos distingui-los principalmente pela variação do pH 
(alcalinização decorrente das reações catódicas e acidificação oriunda das reações anódicas). Além 
das reações eletrolíticas, destacamos os fenômenos de desidratação e edemaciamento do tecido, 
detectados no ânodo e cátodo, respectivamente. O potencial oxidante das cloraminas, assim como a 
apoptose induzida por estas espécies, também contribui com os mecanismos antitumorais da 
eletroterapia. Fonte: adaptado de Weinberg, 1996. 
 
Durante a ETT não ocorrem variações significativas na temperatura dos 
tecidos e órgãos e, portanto, a morte celular não pode ser atribuída a variações 
térmicas (DAVID et al., 1985; MIKLAVČIČ et al., 1993; TELLÓ et al., 2004). Em 
contrapartida, a aplicação de CC parece provocar uma oclusão vascular 
(MIKLAVČIČ et al., 1997a) e induzir danos vasculares na região tumoral, que levam 
a diminuição da perfusão sanguínea e da oxigenação, comprometendo, 
consequentemente, a nutrição do tumor (JARM et al., 2003). 
Além disso, estudos realizados com culturas de células evidenciaram que a 
morte celular pode estar associada a alterações morfológicas significativas, 
induzidas pela estimulação elétrica, tais como: modificação de glicoconjugados da 
superfície; aparecimento de blebs; rupturas na membrana plasmática; alterações 
nas mitocôndrias; inchaço celular; rarefação da matriz extracelular; formação de 
debris e condensação da cromatina (HOLANDINO et al., 2000, 2001, 2014; VEIGA 
et al., 2000, 2005). 
41 
 
Em um estudo histológico, realizado por Chou e colaboradores, foram 
observadas alterações celulares, em tumores de fibrossarcoma em ratos, após o 
tratamento com corrente elétrica. As células tumorais sem tratamento apresentaram-
se em forma de fuso, e os núcleos na forma oval. Após 1 h do tratamento, utilizando 
carga de 10 C, notou-se uma estrutura celular anormal, com margens não 
demarcadas e com presença de vacúolos, núcleos e nucléolos de formas 
irregulares. Vinte e quatro horas após o tratamento havia grande transtorno da 
estrutura celular e uma maior vacuolização do citoplasma e do núcleo (CHOU et al., 
1997). 
Na revisão de Nilsson é possível analisar alguns estudos, in vitro, utilizando 
tratamento com corrente constante, que discutem a influência do próprio campo 
elétrico, gerado pela corrente elétrica, na sobrevivência e proliferação das células 
(NILSSON et al., 2000). Para melhor compreender a ação do campo elétrico, 
Wartenberg e colaboradores aplicaram um campo de cerca de 4 V / m, por meio de 
corrente elétrica do tipo pulsante, o que gera cerca de 5 mA de intensidade, por 24 
h, em células de mucosa bucal (linhagem UMSCC-14C). Os dados deste estudo 
evidenciaram que o tratamento resultou na geração de espécies reativas de oxigênio 
(ERO), que por sua vez, podem ter induzido a cascata de sinalização apoptótica 
(WARTENBERG et al., 2007). Pupo e colaboradores acreditam que o mecanismo de 
ação da eletroterapia pode ser explicado pelas espécies reativas de oxigênio. Os 
campos elétricos, por meio destas espécies, oxidariam as membranas e induziriam 
quebras no DNA, gerando assim a letalidade celular (PUPO, JIMÉNEZ & 
CABRALES, 2011). 
 
1.4.2.3.1 Espécies reativas de oxigênio 
 
A existência de espécies químicas na forma de radicais livres foi descrita pela 
primeira vez no ano de 1900, quando a decomposição de hexafenietano em dois 
radicais trifenilmetil foi demonstrada. Porém, reações envolvendo radicais livres em 
meio biológico só foram consideradas importantes em 1940, com a introdução de 
técnicas que permitiam detectá-los e com os estudos de cinética das reações 
envolvendo espécies químicas de meia-vida curta (RIBEIRO et al., 2005). 
42 
 
Espécie reativa de oxigênio é um termo coletivo que descreve radicais livres 
derivados de oxigênio, como o ânion superóxido (O2
•-), radical hidroxil (HO•), peroxil 
(RO2
•), alcoxil (RO•), bem como espécies não radicais, tais como peróxido de 
hidrogênio (H2O2) (MATÉS & SÁNCHEZ-JIMÉNEZ, 2000; RAY, HUANG & TSUJI, 
2012). 
 
O radical superóxido (O2
•-) 
É a primeira das espécies formadas pela redução do oxigênio por um único 
elétron. Pode agir como oxidante ou como redutor, dando origem a outras espécies 
reativas. É formado em todas as células aeróbicas por diferentes vias, como no 
sistema NADPH citocromo P-450 redutase microssomal, principalmente no retículo 
endoplasmático liso, que envolve o metabolismo de xenobióticos. Neste último há 
utilização de oxigênio para hidroxilar as moléculas de xenobióticos, aumentando sua 
polaridade, e assim, facilitando posteriores reações de conjugação, para excreção 
pelas vias biliar ou urinária. O radical superóxido é um intermediário neste processo, 
formando um complexo com o átomo de ferro do citocromo (RIBEIRO et al., 2005). 
 
Peróxido de hidrogênio (H2O2) 
Dois radicais superóxido formam peróxido de hidrogênio, por conversão 
espontânea e enzimática(Equação 4). Quando em pH fisiológico, a baixa 
concentração de prótons reduz a taxa de reação espontânea e o peróxido de 
hidrogênio formado é o produto da reação enzimática para eliminação do radical 
superóxido pela ação da enzima superóxido dismutase (SOD) (RIBEIRO et al., 
2005). 
A SOD é a enzima chave na eliminação de O2
•- e para agir requer 
oligoelementos como cobre, zinco e manganês (MICHIELS et al., 1994). São 
descritas três formas da superóxido dismutase: a CuZnSOD (SOD 1, dependente de 
cobre e zinco, presente no citoplasma, no compartimento nuclear e nos lisossomas), 
a MnSOD (SOD 2, dependente de manganês, na mitocôndria) e a CuZnSOD (SOD 
3, dependente de cobre e zinco, que se localiza no plasma, linfa, ascite e fluído 
cérebroespinhal) (ZELHO, MARIANO & FOLZ, 2002). 
 
 
 
 
43 
 
SOD 
2O2
•-
(aq) + 2H
+
(aq) 
 H2O2(aq) + O2(g) 
 
Equação 4. Reação de elimação do radical superóxido, catalisada pela enzima superóxido dismutase 
(SOD), enzima que acelera a dismutação do radical superóxido, quando em pH fisiológico, formando 
peróxido de hidrogênio e oxigênio. 
 
Desta forma, as vias que geram superóxido, também podem gerar peróxido 
de hidrogênio. Além disso, nos peroxissomos há geração de grande quantidade de 
peróxido de hidrogênio, através da atuação de oxidases envolvidas no catabolismo 
de ácidos aminados e na oxidação de ácidos graxos (GOUGH & COTTER, 2011). 
 
Radical hidroxil (HO•) 
A reação de Fenton (Equação 5) tem sido proposta como a principal via de 
geração do radical hidroxil, através da decomposição do peróxido de hidrogênio, 
catalisada por metal, principalmente por ferro (DIXON & STOCKWELL, 2014). 
 
 
Fe2+ + H2O2  Fe
3+ + OH• + OH- 
 
Equação 5. Reação de Fenton, nome dado à oxidação de ferro (II) a ferro (III) pelo peróxido de 
hidrogênio, produzindo espécies com alto poder oxidante como o radical hidroxil. 
 
A produção de espécies reativas de oxigênio, entre outras espécies reativas, 
é parte integrante do metabolismo humano e é observada em diversas condições 
fisiológicas. 
Estas espécies tem importante função biológica e, quando sua produção é 
exacerbada, o organismo dispõe de um eficiente sistema antioxidante que consegue 
controlar e restabelecer o equilíbrio, ou seja, o balanço entre espécies químicas 
oxidantes e redutoras (REDOX) nas células. O estresse oxidativo resulta do 
desequilíbrio entre o sistema pró e antioxidante, com predomínio dos oxidantes, com 
dano consequente (MATÉS & SÁNCHEZ-JIMÉNEZ, 2000). 
Os danos oxidativos podem se acumular e resultar em vários efeitos 
biológicos, como oxidação de biomoléculas, alterações na transdução de sinal, 
mutagênese e até morte celular (MATÉS & SÁNCHEZ-JIMÉNEZ, 2000). Existem 
evidências de que a morte celular provocada pelas espécies reativas de oxigênio 
pode ocorrer por apoptose (MATÉS & SÁNCHEZ-JIMÉNEZ, 2000). 
44 
 
Para se defender da toxicidade das ERO, o organismo apresenta pelo menos, 
três mecanismos de defesa: prevenção da formação das ERO; reparo das moléculas 
modificadas; eliminação das espécies reativas de oxigênio. 
A prevenção da formação de ERO inclui mecanismos antioxidantes, como, 
por exemplo, a quelação de metais, durante transporte e armazenamento, evitando 
a reação de Fenton; a organização estrutural do DNA em cromatina (KELL, 2009). O 
mecanismo de reparo é feito pelo sistema de reparo do DNA, como, por exemplo, o 
reparo por excisão de bases, através do qual, bases danificadas são removidas pela 
enzima glicosilase, com restauração da fita de DNA por polimerases e DNA ligase. 
Outro mecanismo importante é o de excisão de nucleotídeos que permite o reparo 
de lesões de grandes distorções na hélice do DNA, por meio de proteínas que 
reconhecem e excisam a área da fita lesada, ressintetizando um novo segmento, 
livre de erro (ALBERTS, 1997). 
A eliminação destas espécies oxidantes pode ocorrer por mecanismos 
enzimáticos ou não enzimáticos. Quando não é enzimático é realizado por 
compostos, que protegem moléculas da oxidação, por suprimirem, eliminarem ou 
desativarem a formação de radicais livres, formando um produto estável. No 
mecanismo enzimático tem-se uma série de enzimas que mantêm a concentração 
de ERO dentro dos limites fisiológicos, que regulam o nível de moléculas oxidadas e 
catalisam reações geradoras de equivalentes redutores, nos compartimentos 
citosólico, mitocondrial e extracelular (RIBEIRO et al., 2005). 
Quanto ao mecanismo enzimático de eliminação de ERO, podemos destacar 
algumas enzimas antioxidantes como a SOD, a catalase (Cat) e a glutationa 
peroxidase (GPx). Como visto anteriormente, a SOD é a enzima chave na 
eliminação de O2
•-. A Cat está relacionada à conversão de H2O2 em água e oxigênio 
molecular, complementando a ação da SOD (MICHIELS et al., 1994). A GPx é uma 
enzima que catalisa a redução do peróxido de hidrogênio e peróxidos orgânicos para 
seus correspondentes alcoóis, as custas da oxidação de glutationa (LU, 2013). 
45 
 
Além das enzimas citadas acima, relaciona-se também com a eliminação de 
ERO o sistema tiorredoxina que compreende NADPH, tiorredoxina redutase e a 
tiorredoxina. Este sistema pode fornecer elétrons para uma grande variedade de 
enzimas sendo importante na síntese de DNA e defesa contra o estresse oxidativo 
(LU & HOLMGREN, 2014). Já as peroxirredoxinas que exercem seu papel de 
proteção antioxidante por meio da sua atividade de peroxidase, onde o peróxido de 
hidrogênio, o peroxinitrito e uma grande variedade de hidroperóxidos orgânicos são 
reduzidos (WOOD et al., 2003). 
No mecanismo não enzimático os compostos tiólicos (ocorrência do grupo 
funcional sulfidrila –SH ligado a uma cadeia carbônica) desempenham um papel 
importante na manutenção do estado REDOX das células. Entre estes compostos 
estão a glutationa, a cisteina e as proteínas tiólicas. 
A homeostase REDOX é particularmente assegurada por glutationa. A 
glutationa reduzida (GSH) é um tripeptídeo, formado por glicina, ácido glutâmico e 
cisteína e constitui o tiol redutor mais abundante no meio intracelular. Na sua forma 
reduzida protege as células de radicais livres, peróxidos e xenobióticos. O conteúdo 
de GSH no organismo é um forte indicador do respectivo estado fisiológico, pois, sua 
depleção pode ocasionar danos celulares irreversíveis (FORMAN, ZHANG & RINNA, 
2009). 
A manutenção de níveis de GSH e GSSG é feita às custas de três enzimas: a 
glutationa oxidase (GO), a glutationa peroxidase (GPx) e a glutationa redutase (GR). 
As duas primeiras enzimas catalisam a oxidação de GSH à glutationa oxidada 
(GSSG) e a glutationa redutase, utiliza equivalentes redutores do NADPH para 
manter a glutationa na forma reduzida, como substrato para glutationa peroxidase 
(Figura 7). Este sistema é muito eficiente na proteção antioxidante contra o peróxido 
de hidrogênio, o que auxilia na manutenção de níveis baixos do produto da reação 
catalisada por SOD (RIBEIRO et al., 2005). 
 
46 
 
 
Figura 7. Representação esquemática do ciclo catalítico da glutationa. Nas células, a glutationa pode 
encontrar-se sob a forma de glutationa reduzida (monomérica – GSH) e na forma oxidada (dimérica – 
GSSG). A GSH precisa ser regenerada através de um ciclo catalítico, onde ocorre a atividade de três 
grupos de enzimas: a glutationa oxidase (GO), a glutationa peroxidase (GPx) e a glutationa redutase 
(GR). As duas primeiras enzimas, GO e GPx, catalisam a oxidação de GSH à GSSG e a última, GR, 
é responsável pela regeneração de GSH, a partir de GSSG, na presença de NADPH Fonte: adaptado 
de HUBER & ALMEIDA, 2008. 
 
O quociente GSH/GSSG reflete o estado redox intracelular. Este ambiente 
redox está envolvido na regulação de processos celulares importantes, incluindo a 
diferenciação celular, proliferação e apoptose. A capacidade de sinalização redox vai 
depender da disponibilidade de grupos tiol ativos. A GSH é o tiol não proteico 
dominante