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Usos Terapêuticos da Eritropoietina Juliana Bahia Reis Edson Negreiros (Orientador) 1. INTRODUÇÃO A eritropoietina é um hormônio glicoprotéico que regula a proliferação e a diferenciação das células progenitoras hematopoiéticas na medula óssea. Ela estimula a diferenciação e a proliferação das células eritróides ao interagir com receptores específicos de eritropoietina existentes em diferentes tipos celulares (KATZUNG, 2005). Durante a vida fetal a EPO é produzida principalmente pelo fígado e após o nascimento, pelas células peritubulares dos rins, onde a hipóxia é o maior estimulo para a produção da mesma (GARCIA; SÁNCHEZ; HIDALGO; CONEJO, 2007). Além dos rins, 10% de EPO é produzida por células hepáticas e macrófagos da medula óssea. Alguns estudos demonstram que o fígado do adulto necessita de um maior estímulo de hipóxia que os rins para a produção de eritropoietina (NATALI; RASSIER; DE ROSE, 1996). A liberação de EPO é regulada por mecanismos de retroalimentação associados com os níveis de oxigênio no tecido renal (GARCIA; SÁNCHEZ; HIDALGO; CONEJO, 2007). Esse hormônio glicoproteico atua sobre a eritropoiese de modo complexo, através: a) da estimulação na proliferação de células indiferenciadas medulares, produzindo maior número de mitoses dessas células; b) da estimulação do amadurecimento das células indiferenciadas de onde surgem os primeiros eritroblastos, denominados proeritroblastos, e os eritroblastos basófilos; c) da estimulação na síntese da hemoglobina; e) do aumento na taxa de reticulócitos no sangue (LORENZI, 2003). Foi descoberto que existem receptores para a EPO nas mais variadas células onde ela favorece o crescimento das mesmas, tanto in vivo quanto in vitro. Esses receptores foram localizados em órgãos como o cérebro (astrócitos, neurônios,), trato gastrintestinal, células endoteliais, pericárdio, células pancreáticas, placenta, em tecidos tumorais, trato genital feminino, órgãos reprodutivos masculinos, glândulas mamárias, 1 trofoblastos placentários, macrófagos da medula óssea e progenitores eritróides. (BAHLMANN & FLISER, 2009) (WESTENBRINK et al, 2007) (FELDMAN & SYTKOWSKI, 2003; GARCIA; SÁNCHEZ; HIDALGO; CONEJO, 2007) (LOHMEYER et al, 2008). No cérebro e Sistema Nervoso Central a EPO promove neurogênese, é um fator anti-apoptótico e promove proteção contra danos causados por hipóxia. Ela ativa a produção de enzimas anti-oxidativas, antagoniza a ação citotóxica do glutamato, metaboliza radicais livres e afeta a liberação de neurotransmissores (LOHMEYER et al, 2008). Já no trato gastrintestinal a glicoproteína tem um efeito trófico sobre os enterócitos, promove crescimento e maturação celular e também é um fator anti- apoptótico. No sistema reprodutivo feminino sua expressão é dependente de estrógeno, a EPO está envolvida na angiogênese e em mudanças cíclicas celulares. Também está envolvida na sobrevivência, proliferação e diferenciação celular. Nas células endoteliais sua principal função é a de angiogênese e nos demais órgãos (rim, músculos, sistema reprodutivo masculino) é responsável pela sobrevivência e proliferação celular (FELDMAN & SYTKOWSKI, 2003). O hormônio glicoproteico em questão também atua na formação indireta de megacariócitos, progenitores monocíticos e granulocíticos, etc. (NATALI; RASSIER; DE ROSE, 1996). A EPO foi purificada e caracterizada a partir da urina de um paciente com anemia aplásica, em 1977 e o gene dessa glicoproteína foi clonado em 1985. No mesmo ano a sequencia de aminoácios dessa molécula foi identificada (GARCIA; SÁNCHEZ; HIDALGO; CONEJO, 2007). A eritropoietina humana é formada por 165 aminoácidos com peso molecular de 30,4 Da. É formada em sua maioria (40%) por carboidratos, onde o ácido siálico se destaca seguido de hexoses, N-acetilglucosaminas e N-acetilneuraminico, cujo papel é importante na biosíntese, atividade molecular in vivo e manutenção da estrutura terciária da proteína. As estruturas quaternárias são feitas por 4 α-hélices ligadas umas às outras por pontes dissulfeto (GARCIA; SÁNCHEZ; HIDALGO; CONEJO, 2007) (LOHMEYER et al, 2008). 2 2. Objetivos Descrever com base na literatura os usos terapêuticos da eritrpoietina recombinada humana e seus efeitos colaterais 3. Metodologia Revisão bibliográfica 4. Tipos de EPO Existem cinco rhEPO disponíveis no mercado, são elas: epoetina- α, epoetina- β, epoetina- ω, epoetina- δ e darbepoetina- α. Esses agentes têm a mesma seqüência de aminoácidos, porém a glicosilação ocorre em diferentes partes das moléculas(JOYEUX- FAURE, 2007). A darbepoetina- α é uma eritropoeitina análoga que carrega dois sítios adicionais de glicosilação o que confere à molécula uma maior meia-vida e potência. Em modelos neuronais com injúrias, a administração de rhEPO demonstrou proteção contra isquemia e contra danos causados por radicais livres. Além disso, a rhEPO previne a dificuldade de aprendizado induzida pela isquemia e a morte neuronal. Da mesma forma, a administração de rhEPO protege cardiomiócitos contra danos celulares induzidos pela isquemia ou por agentes citotóxicos. (JOYEUX-FAURE, 2007). A molécula também apresenta efeitos colaterais com o uso crônico como hipertensão e trombose, por esse motivo, vários derivados da EPO têm sido desenvolvidos de modo a apresentarem um efeito citoprotetor e não estimularem a eritropoiese de modo significativo (JOYEUX-FAURE, 2007). Três tipos de eritropoietinas recombinadas foram aprovadas para o tratamento da anemia em pacientes com câncer: epoietina- α, epoietina- β e darbepoeitina-α. A epoietina- α e a darbepoietina- α foram aprovadas para pacientes com tumores sólidos e doenças malignas não mielóides. O uso de epoietina- β é restrito para pacientes com tumores sólidos em tratamento com quimioterapia contendo platinum. (ENGERT, 2005). Assim como o hormônio endógeno, as epoietinas α e β possuem 165 aminoácidos, mas diferem na quantidade de carbohidratos, o que resulta em diferenças na produção e purificação das mesmas. Após a injeção subcutânea, que é a via de escolha para pacientes com câncer, as epoietinas α e β tem uma meia-vida de em média 8 horas. A darbepoietina- α tem um maior peso molecular com 38 kDa, isso se deve ao 3 fato de que cinco aminoácidos foram substituídos por dois sítios de N-glicosilação adicionais, aumentando dessa forma o número de resíduos de ácido siálico de 14 para 22. Essa modificação resulta em uma meia-vida maior de 49 horas após injeção subcutânea, porém resulta em menor capacidade de ligação pelo receptor, levando a uma menor atividade biológica in vitro. (ENGERT, 2005) 5. Mecanismo de ação Sintetizada nos rins e, em menores proporções, no fígado a eritropoietina é um regulador primário da eritropoiese humana que, sob o controle de um mecanismo sensor de oxigênio, regula a produção desse hormônio para manter a capacidade de transporte de oxigênio no sangue periférico sob condições fisiológicas. (HARDEE et al, 2006; ENGERT, 2005; BAHLMANN & FLISER, 2009) É formada principalmente por carboidratos e a glicosilação não influencia em sua atividade biológica, porém atrasa sua depuração no plasma. A meia-vida dessa molécula é de aproximadamente 8,5 horas, isso se deve à presença de resíduos de ácido siálico ligados a quatro carboidratos nas laterais das cadeias carbônicas. Uma baixa tensão de oxigênio nos tecidos induza expressão do gene de EPO através da ativação da transcrição e estabilização do RNAm. (HARDEE et al, 2006; ENGERT, 2005; BAHLMANN & FLISER, 2009). A eritropoietina liberada se liga a receptores de eritropoietina na superfície dos precursores das células vermelhas (BFU-e, CFU-e, eritroblastos) localizadas na medula óssea. Essa glicoproteína prolonga a sobrevivência dessas células e inibe a apoptose das células precursoras induzindo a proliferação e diferenciação das mesmas. (ENGERT, 2005) Quando há baixa de tensão de O2 a transcrição de EPO é aumentada através da ativação de HIF. A HIF-1α é normalmente degradada por duas enzimas intracelulares asparaginil-hidroxilase e prolil-hidroxilase, enquanto que em condições de baixa tensão de oxigênio, essas enzimas são inibidas. Quando há inibição das enzimas, a subunidade HIF-1α pode se unir à subunidade HIF-1β formando um heterodímero que se desloca para o núcleo da célula com o intuito de ativar a transcrição do gene. Além da hipóxia, existem outros fatores que modulam a produção de EPO como hipoglicemia, aumento do cálcio intracelular liberação de insulina, estrogênios, esteróides anabólicos e várias 4 citocinas. Diversas citocinas, incluindo o fator de necrose tumoral (TNF), interleucina 1 e interleucina 6, são capazes de aumentar a expressão de EPO e rEPO. (JOYEUX- FAURE, 2007). (TENTORI & GRAZIANI, 2007) Os efeitos biológicos da EPO em células hematopoiéticas são mediados pela ligação da mesma em receptores de EPO (rEPO) localizados na superfície das células. A expressão de rEPO e sinalização em tecidos hematopoiéticos é essencial para a eritropoiese durante o desenvolvimento do indivíduo. As expressão de rEPO funcionais foi documentada em várias células e tecidos não hematopoiéticos, incluindo células vasculares e endoteliais, células musculares lisas, mioblastos esqueléticos, miócitos cardíacos, neurônios, fotoceptores da retina, células estromais hepáticas, placenta, rim e macrófagos, além de estar presente no trato genital feminino, placenta e testículos. Nestes órgãos a eritropoietina possui efeitos pleiotróficos distintos do seu papel essencial na regulação de células vermelhas. A expressão de rEPO nas células musculares é associada com a indução de proliferação cellular, já no sistema nervoso central a EPO é produzida por astróctitos e desempenha um papel importante na resposta do cérebro a lesões neuronais. (TENTORI & GRAZIANI, 2007)(HARDEE et al, 2006) A produção de EPO pelos progenitores eritróides relaciona-se ao mecanismo autócrino-parácrino da regulação da eritropoiese. No útero e nos ovidutos a produção de EPO é induzida pelo estrógeno. (HARDEE et al, 2006) O efeito biológico da EPO em células hematopoiéticas é mediado pela ligação da mesma aos seus receptores específicos na superfície das células. O receptores de eritropoietina (rEPO) fazem parte da família de receptores ligados à citocinas tipo I, nesse grupo estão incluídos os receptores celulares transmembrana para fatores como: fator estimulador de colônias de granulócitos, interleucinas, prolactina e hormônio do crescimento. (HARDEE et al, 2006) A ligação da EPO aos receptores transmembrana resulta em dimerização do receptor (rEPO) e ativação de diferentes cascatas de reação intracelular. Ocorre ativação do receptor associado à janus-tirosina quinase 2 (JAK2), que propaga o sinal ao ativar o sinal secundário de transdução de moléculas, nestes incluem-se os transdutores e ativadores da transcrição (STAT), proteínas quinases mitógeno-ativadas (MAPK) e fosfatidilinositol 3-quinase (PI3K). O principal efeito da EPO é a redução da apoptose fisiológica associada com a transformação da célula em progenitores eritróides, mas em conjunto com outros fatores de crescimento, a EPO estimula a proliferação, 5 sobrevivência e diferenciação dessas células. (WESTENBRINK et al, 2007) (HARDEE et al, 2006) (EHRENREICH et al., 2004). (BAHLMANN & FLISER, 2009) Um receptor de EPO ativado exibe mais de 40 sítios de ligação e a principal molécula envolvida na sinalização intracelular, como já foi citado, é a JAK2 tirosina- quinase. A ativação desta quinase causa a fosforilação da tirosina e a dimerização de STATs. A via de sinalização JAK 2-STAT 5, além de ser responsável pelos efeitos da EPO na eritropoiese (diferenciação, proliferação e sobrevivência de células), também medeia a proteção contra a morte celular programada (apoptose). (BAHLMANN & FLISER, 2009) A via JAK 2-STAT 5 tem um importante efeito na proteção de tecidos não relacionado à correção da anemia. Outra via de sinalização ativada pela EPO é do fosfatidil-inositol 3- quinase (PI3K) e a subseqüente inibição da apoptose parece ser imperativa para a proteção tecidual exercida pela rhEPO. (BAHLMANN & FLISER, 2009) Foi demonstrado que existem diferentes conformações do receptor de EPO a fim de ativar diferentes vias intracelulares, isso depende do sítio extracelular de ligação do receptor, da conformação que será ativada e que via de sinalização será seguida. Uma associação física entre a subunidade β dos receptores e o rEPO foi demonstrada por imunoprecipitação de proteínas em células semelhantes a células neuronais. (BAHLMANN & FLISER, 2009) A EPO está envolvida na função biológica de vários órgãos não hematopoiéticos e a administração exógena de eritropoietina recombinada humana (rhEPO) está associada a diversos efeitos nesses tecidos. (HARDEE et al, 2006) No trato genital feminino a EPO está envolvida na regulação fisiológica cíclica da angiogênese uterina. Esse hormônio glicoprotéico também está envolvido na cascata de eventos de cicatrização de feridas através da promoção de angiogênese e formação de tecidos. Os efeitos de proteção da EPO sobre os tecidos aparenta necessitar da expressão de CD131 e de um receptor rEPO-CD131 de baixa afinidade, que podem exercer um comportamento de sinalização diferente do comportamento clássico. (BAHLMANN & FLISER, 2009) A EPO presente no cérebro parece estar relacionada a um sistema de proteção, desenvolvendo um papel importante na embriogênese e no desenvolvimento do cérebro desde o estado embrionário até o estado pós-natal. Nos adultos esse sistema sofre retroalimentação negativa para um estado silencioso até que uma perturbação 6 metabólica promova sua retroalimentação positiva. Pode ser considerado como um sistema endógeno que protege os neurônios de degeneração (EHRENREICH et al., 2004). As propriedades desse fator de crescimento fazem dele um excelente candidato para neuroproteção farnacoterapêutica. A EPO age como fator anti-apoptótico, anti- oxidativo, antiinflamatório, inibidor do glutamato, neurotrófico e angiogênico. A EPO também desempenha grande influencia na diferenciação de células-tronco (EHRENREICH et al., 2004). Estudos demonstraram que a associação de EPO aos seus receptores é um potente fator angiogênico envolvido na angiogênse patológica da retinopatia diabética. (HARDEE et al, 2006) O efeito protetor da EPO no cérebro e coração aparenta necessitar de um segundo componente, a subunidade hc do receptor de interleucina-3, também presente na interleucina-5 e fatores de estimulação de colônia de granulócitos. (HARDEE et al, 2006). As células possuem uma atividade de adaptação frente ao estresse onde elas alteram seu fenótipo de modo a se tornarem mais resistentes a injúrias consecutivas. Esse fenômeno de adaptação échamado de pré-condicionamento e é ilustrado pelo fato de que um estímulo sub-letal aplicado ao organismo desenvolve a tolerância do órgão para um estímulo letal subseqüente. Quando administrada de modo preventivo, a rhEPO é capaz de mimetizar pré-condicionamentos de isquemia, proteção neuronal e cardíaca contra variados tipos de estresse. Quando administrada após o estímulo de estresse, a rhEPO também é capaz de proteger as células do desenvolvimento de conseqüências deletérias, o que indica que a eritropoietina recombinada humana pode ser usada não apenas na prevenção como também no tratamento de episódios isquêmicos (JOYEUX- FAURE, 2007). A EPO é um glicoproteína hormonal implicada na regulação da produção de células vermelhas. A EPO é produzida no fígado fetal e no rim adulto sob o controle transcipcional do fator indutor de hipóxia-1α (HIF-1α). Apesar de a eritropoietina ser crítica para a regulação da eritropoise, a produção da mesma não é estimulada pela redução no número de células vermelhas mas, por um cadeia de efeitos no fornecimento de oxigênio tecidual. A medula renal é especialmente sensível a alterações na tensão de oxigênio. 7 A ligação de uma molécula de EPO ao receptor resulta em uma mudança conformacional e homodimerização de dois monômeros de rEPO. O complexo EPO/rEPO ativa Janus quinases (JAK2) resultando na fosforilação de resíduos de tirosina dos rEPO, fornecendo pontos de ancoramento ara proteínas sinalizadoras. A eritropoieitna sinaliza as vias: fosfatidilinositol-3-quinase (PIP3 K)/Akt, STAT 5, mitógeno ativado por proteína quinase (MAPK) e proteína quinase C. O efeito da eritropoietina é encerrado pela desfosforilação da JAK2 por uma enzima denominada células hematopoiética fosfatase. (BERNHARDT & ECKARDT, 2008) Em adultos a eritropoietina é sintetizada predominantemente pelo córtex renal por fibroblastos intersticiais e, em menor proporção mas não menos significante, pelos hepatócitos. As concentrações de eritropoietina circulante aumentam dramaticamente com a redução dos níveis de hemoglobina. A regulação por feedback para a produção endógena de EPO depende da tensão de oxigênio nos tecidos. A identificação do fator de transcrição induzido por hipóxia (HIF-1) como um fator de ancoramento na região 3’ providenciou bases para identificar os mecanismos moleculares que captam a variação na tensão de oxigênio. O fator de transcrição induzido por hipóxia (HIF-1) é um heterodímero composto por uma subunidade β constitutiva (HIF-β) e uma de duas alternativas subunidades α reguladas pelo oxigênio HIF-1α e HIF-2α. Debaixo de condições normais de oxigênio, HIF-α é produzido continuamente mas é rapidamente degradado pela via da ubiquitina-proteasome. Para a degradação de HIF-α dois resíduos específicos de prolil da cadeia α são hidroxilados por uma enzima da família HIF-prolil- hidroxilase, a proteína de domínio de hidroxilação de prolil (PHD), que requer dioxigênio e 2-oxoglutarato como co-substratos. No bolso catalítico das proteínas de domínio de hidroxilação de prolil a molécula de oxigênio se liga à uma molécula de Fe2+, levando ao aumento da atividade enzimática para que as PHDs hajam como sensores celulares de oxigênio. (BERNHARDT & ECKARDT, 2008) Os receptors de EPO (rEPO) são da família de receptores de citocinas que são dímero pré-formados presentes na superfície dos eritrócitos. EPO se liga à rEPO no domínio extracelular dos precursores eritróides da medulla óssea. Essa ligação causa uma mudança conformacional do receptor, que ativa a fosforilação do domínio intracellular, ativando uma cascata de eventos intracelulares (incluindo a ativação de Janus kinase 2, sinal de transdução e ativador da transcrição 5) e estimulando progenitors eritrocíticos a proliferarem e se diferenciarem, resultando na rápida formação de eritrócitos funcionais. (FANDREY, 2008) 8 5.1 Ação da Eritropoietina sobre o endotélio O óxido nítrico (NO) é um potente vasodilatador e regulador da pressão sanguínea sistêmica, está envolvido no remodelamento vascular e na angiogênese. A tetrahidrobiopterina (BH4) é um cofator necessário para a atividade enzimática da óxido nítrico sintase (eNOS). A biossíntese desse cofator depende da atividade da enzima GTP-ciclohidrolase I (GTPCH I) e a inibição dessa enzima resulta em uma depleção quase que total de BH4 intracelular e abole a formação de NO em resposta à ação de eNOS (D’USCIO & KATUSIC, 2008). Nas células endoteliais e outras células, o receptor de EPO ativa o fosfatidil inositol- 3 quinase (IP3- quinase)/proteína quinase B (Aκt). A IP3-quinase/ Aκt modula a sobrevivência celular e ativa a eNOS. Existem 3 isoformas de Aκt sendo que Aκt1 ou proteína quinase Bα é a forma predominante nas células endoteliais (D’USCIO & KATUSIC, 2008). Acredita-se que a EPO estimula a biossíntese vascular de BH4 pela ativação de IP3- quinase/ Aκt e da transdução do sinal enviado por essas moléculas (D’USCIO & KATUSIC, 2008). Estudos realizados por D’USCIO & KATUSIC demonstram que concentrações terapêuticas de EPO ativam a GTPCH I vascular e, como conseqüência, aumentam as concentrações intracelulares de BH4. A produção de BH4 induzida pela EPO ocorre exclusivamente nas células endoteliais. A ativação de rEPO, além de seu efeito sobre NO, estimula a proliferação e migração de células endoteliais. Esse efeito proliferativo está associado ao aumento de endotelina-1 e de cálcio citosólico livre, assim como a fosforilação da tirosina de proteínas intracelulares, incluindo Stat5. (HARDEE et al, 2006) 5.2 Células endoteliais cerebrais Sob condições fisiológicas, a principal função da barreita hematoencefálica é de proteger o cérebro de injúrias externas. Quando há uma ruptura na barreira ocorre ativação de células endoteliais e uma considerável ação imunológica mediada por TNF- 9 α. Essa ação é responsável por promover a adesão endotelial de moléculas que medeiam o deslocamento de células do sistema imune para a barreira hematoencefálica. As células endoteliais microvasculares regulam a adesão de linfócitos T CD4+ ao endotélio através da expressão de CD40. Foi observado em modelos animais com isquemia, traumas e encefalomielite autoimune que a EPO exerce efeitos neuroprotetores, quando administrada de modo sistêmico pela via intracerebral. (AVASARALA & KONDURU, 2005). É sabido que existem receptores constitutivos de EPO em astrócitos e neurônios, e que a EPO também está presente no fluído cérebro-espinhal. Existem receptores da EPO (rEPO) nas células endoteliais microvasculares onde a glicoproteína exerce proteção em situações de insultos tóxicos. Além disso, foi demonstrado que os rEPO exercem efeitos regulatórios sob os genes da barreira hematoencefálica. Os genes de IL-6 e CXCR4 sofreram inibição com a exposição do TNF-α sob os receptores de EPO, exposição esta que levou no mínimo 24 horas. Sabe-se que a IL-6 tem efeitos patológicos em diversas condições como doenças inflamatórias, autoimunes e malignas por ativar alvos envolvidos com a diferenciação, sobrevivência, apoptose e proliferação. (AVASARALA & KONDURU, 2005). As citocinas IL-6 e TNF-α são reguladas pela concentração do peptídeo intestinal vasoativo e estão envolvidas na resposta pós-traumática e em doenças neurodegenerativas, e por esse motivo, acredita-se que essas moléculas são pró-inflamatórias. Algumas citocinas como IL-2, interferon- γ e linfotoxinas estão envolvidas nas exacerbações agudas da esclerose múltipla e foi demonstrado através de estudos que uma porcentagem maior de células T CD4 com CXCR4 estão presentes em pacientes com essa patologia, quando comparados com os controles. As moléculas de CXCR4 estão presentes nas células endoteliais microvasculares e têm sua expressão reduzida quando na presença de TNF- α, agindo sob os receptores de EPO (AVASARALA & KONDURU, 2005). Foi provado que a EPO, quando associada ao TNF-α, reduz a atividade de IL-6 em casos de encefalomielite autoimune e inibe os genes de CXCR4, causando, dessa forma proteção tecidual. (AVASARALA & KONDURU, 2005). 5.2.1 Regeneração nervosa 10 Estudos ocorridos nas décadas de 80 e 90 mostram que o cérebro, como qualquer outro órgão, tem o potencial para se regenerar. No cérebro de um indivíduo adulto saudável ocorre uma constante movimentação de células que pode ser observada pela presença de células multipotentes, capazes de se diferenciarem em células nervosas funcionais. (EHRENREICH et al., 2004) Numa situação de perturbação do estado estacionário pode haver uma perda da função de algumas células, isso ocorre de forma sutil e gradual. Certos aspectos do processo de envelhecimento normal pode ser interpretado como uma mudança fisiológica do estado estacionário de degeneração e regeneração, sendo este direcionado para a degeneração. (EHRENREICH et al., 2004) A farmacoterapia falhou muito no que diz respeito a doenças cerebrais. Os antagonistas do glutamato e fatores de crescimento foram usados como drogas neuroprotetoras em casos de AVC e Alzheimer. Esses estudos tiveram excelentes resultados pré-clínicos, porém não foram eficientes em estudos com humanos. (EHRENREICH et al., 2004) A primeira evidência sobre o papel fisiológico da EPO fora do sistema hematopoiético surgiu devido à expressão de mRNA no tecido cerebral. A expressão de rEPO em tecidos não-hematopoiéticos é relativamente baixa, porém, como já foi dito, essa expressão pode aumentar rapidamente devido à hipóxia e devido à uma grande quantidade de estressores metabólicos, incluindo citocinas pró-inflamatórias, hipoglicemia, e compostos reativos do oxigênio. Em adição, a expressão de rEPO é estimulada pela rhEPO, de modo muito notável quando em conjunto com a hipóxia. (WESTENBRINK et al, 2007) Um estudo realizado por (EHRENREICH et al., 2004) utilizou ratos com duas semanas de vida onde a artéria carótida direita desses animais ficou ligada a um suporte de oxigênio. Após 2 horas de repouso os animais foram expostos a 2 horas de hipóxia (com apenas 8% de oxigênio). A eritropoietina (5000 U/Kg) foi aplicada intraperitonealmente no mesmo instante em que houve a redução na concentração de oxigênio administrada aos ratos. A aplicação do hormônio se repetiu após 24 e 48 horas. Observou-se que houve uma redução significativa nos danos hipocampais dos animais tratados com eritropoietina, quando comparados ao grupo controle. Também houve uma quantidade consideravelmente menor de células apoptóticas no grupo tratado com EPO. Após o sucesso desse primeiro estudo, (EHRENREICH et al., 2004)decidiram realizar um estudo piloto com humanos denominado estudo EPO-AVC de Göttingen. 11 Neste estudo foram inclusos apenas pacientes que haviam sofrido AVC na região da artéria cerebral média. Nenhum efeito colateral ou problemas foram notados com a aplicação de eritropoietina pela via intravenosa. A concentração desse hormônio no líquor foi aumentada de 60 até 100 vezes o nível basal. A elevação nos níveis de EPO foi realizada para analisar o grau de penetração da eritropoietina sobre a barreira hemaencefálica de humanos que sofreram AVC agudos com comprometimento na função dessa barreira. Os pacientes tratados com eritropoietina tiveram uma melhora quando comparados com os pacientes controle tratados com placebo. Eles tiveram um déficit neurológico significativamente menor na situação pós-AVC, além de apresentarem uma melhor restituição das funções cerebrais. A evolução da região da lesão nos pacientes tratados com eritropoietina foi menor quando comparada aos controles; a circulação do marcador de lesão glial S-100B também foi menor nos pacientes tratados com eritropoietina quando comparados ao grupo placebo. O retorno aos níveis basais desse marcador também foi mais rápido nos pacientes tratados com EPO (EHRENREICH et al., 2004) A reconstrução da continuidade de nervos é um pre- requisito básico para a regeneração nervosa assim como para a sobrevivência de células proximais do corno anterior da medula espinhal e na raiz dorsal dos glânglios. (LOHMEYER et al, 2008) No SNC a EPO é produzida nos corpos celulares e nos axônios da raiz dorsal de células ganglionares e sofre retroalimentação positiva nas células de Schwann após lesões dolorosas. Acredita-se que a eritropoietina recombinada humana (rhEPO) promove regeneração de nervos na fase inicial de sua administração porém seus efeitos podem retroceder com a interrupção do tratamento. A EPO também promove neovascularização e proliferação de células endoteliais in vivo. (LOHMEYER et al, 2008) O estudo realizado por (LOHMEYER et al, 2008) comparou a influencia da rhEPO na regeneração de nervos periféricos em duas regiões: conduite nervoso e enxerto nervoso. Enquanto que no conduíte nervoso uma nova rede de vascularização deve ser desenvolvida, o enxerto nervoso se torna revascularizado através da junção da rede vascular existente. Para tal estudo foram utilizadas ratas Lewis que foram randomizadas em quarto grupos. Após anestesia, o nervo ciático das ratas foi exposto na porção direita do músculo glúteo e um segmento de 12mm do nervo foi ressecado. Nos grupos 1 e 2 um tubo de colágeno de 14mm foi suturado à regiões distal e proximal do nervo. (vide figura). Nos grupos 3 e 4 o nervo ressecado foi invertido e reaplicado às 12 terminações nervosas. A rhEPO foi administrada sistemicamente nos grupos 1 e 3 por 14 dias. Os grupos 2 e 4 foram os grupos controle e os animais receberam apenas solução salina. Após a morte doas animais, para avaliar a regeneração nervosa, o enxerto nervoso e o conduíte foram divididos em duas partes iguais. As secções de 5µm foram coloridas com tricromo de Masson-Goldner ou, imunohistoquimicamente para demonstrar a proteína S-100 e os neurofilamentos. (LOHMEYER et al, 2008) Figura: Modelo de regeneração nervosa:defeitos de 12mm foram criados nos nervos ciáticos de 32 ratoas, seguidos de transplantação autóloga de enxerto ou através da criação de uma ponte com tubos de colágeno. As escalas nas figures a e b representam 10mm e nas figures c e d, 1mm. (LOHMEYER et al, 2008) A perda total da função do nervo ciático foi observada em todos os animais após a cirurgia. Nenhum dos animais dos grupos 1 e 2 se recuperou da paralisia da porção posterior direita dos membros, enquanto que os animais dos grupos 3 e 4 apresentaram uma melhoria nos seus padrões de caminhada. Com a análise post-mortem, verificou-se que os tubos de colágeno nos grupos 1 e 2 estavam no lugar devido com apenas algumas adesões de tecidos e rede de capilares em sua superfície. Nos grupos 1 e 2 um cordão de tecido conjuntivo frouxo formado dentro dos limites do conduíte formou uma ponte sobre o espaço entre os nervos proximal e distal. Nos grupos 3 e 4 a regeneraçãoaxonal foi detectada dentro dos limites do enxerto nervoso, e em uma menor extensão, na porção distal do nervo. A imunohistoquímica detectou neurofilamentos e proteína S- 100, demonstrando a presença de axônios nos conduite e no enxerto (Figura 2). (LOHMEYER et al, 2008) 13 Figura: Após 7 semanas de regeneração nervosa os animais foram sacrificados e os nervos foram analisados histologicamente por uma solução de azul de toluidina (a-d). Os resultados qualitativos demonstraram que uma maior regeneração pode ser alcançada pelo uso de auto-enxerto de nervos quando comparados aos tubos de colágeno. O tratamento com rhEPO não melhorou a regeneração axonal,quando comparado ao grupo controle (solução salina). A regeneração nervosa foi analisada por detecção semi- automática (e-h). Manchas imunohistológicas confirmaram a presence de axônios no enxerto e no conduíte (i-l) As escalas representam 0,5mm (a-d), 50µm (e-l). (LOHMEYER et al, 2008) O uso de enxertos autólogos ou artificiais de nervos é um método comum para induzir a regeneração nervosa. Entretanto, a regeneração total não pode ser atingida e a recuperação incompleta da força muscular e da sensibilidade é um problema crítico no que se refere à reconstrução nervosa. A eritropoietina pode ser usada para melhorar a regeneração e para evitar a degeneração do sistema nervoso. (LOHMEYER et al, 2008) 6. Proteção dos rins A anemia é um dos sintomas que caracterizam complicações no sistema renal e pode afetar grande parte dos órgãos no corpo humano. Além dos efeitos psicológicos que podem levar à isolamento e depressão, existem vários sintomas físicos que incluem dispnéia, taquicardia, tonturas ou vertigens, hipertrofia cardíaca, redução na temperatura corporal, anorexia, náusea, etc. Um dos efeitos mais comuns da anemia é a fadiga, uma condição de exaustão que não pode ser amenizada com o 14 descanso ou sono o que impossibilita o paciente de desenvolver suas atividades diárias. (ENGERT, 2005) O uso de rhEPO tem sido amplamente indicado para correção da anemia pelo fato de essa glicoproteína induzir a proliferação de eritrócitos. Também está envolvida na prevenção da falência renal crônica, além de exercer efeitos de proteção renal através da prevenção da progressão de doenças renais primárias e secundárias, assim como a nefropatia diabética. (BAHLMANN & FLISER, 2009) Mecanismo da EPO de proteção renal : a mais relevante cascata de sinalizações está resumida na figura 1 . A interação e sua relativa contribuição das várias vias de sinalização celulares podem ser diferentes para cada tipo de célula específico. As vias que conferem proteção parecem envolver a sinalização clássica, através de rEPO/JAK2/STAT5 e vias alternativas como PI3K, MAPK, Akte o fator nuclear de sinalização κB (figura 1). Para a ativação de diferentes vias pelos rEPO clássicos. A proteção tecidual pode também estar associada a um segundo rEPO. (BERNHARDT & ECKARDT, 2008) O fato de que concentrações muito mais altas de eritropoietina são necessárias para induzir proteção tecidual do que concentrações que induzem a eritropoiese levam à hipótese que os rEPO teciduais, que induzem proteção, podem ser de alguma forma diferentes dos rEPO clássicos da medula óssea. (BERNHARDT & ECKARDT, 2008) Alguns autores identificaram uma isoforma do receptor de EPO que consiste em um heterodímero de um monômero de rEPO e uma subunidade β do receptor, conhecida como CD-131. Essa subunidade é comum ao fator estimulador de colônia de granulócitos-macrófagos, interleucinas 3 e 5. (BERNHARDT & ECKARDT, 2008) (APUD , Brines et al. [55]) O tratamento com eritropoietina melhora a função e morfologia renal por reduzir a necrose tubular e a apoptose de podócitos e células endoteliais através da redução nos níveis de citocinas inflamatórias e do aumento na proliferação de células tubulares. (BERNHARDT & ECKARDT, 2008) 15 (BERNHARDT & ECKARDT, 2008) Estudos randomizados sugerem que a rhEPO lentifica a progressão da anemia porém, ensaios clínicos em pacientes com doenças renais crônicas revelaram que o hormônio não tem efeito benéfico na progressão da anemia. (BAHLMANN & FLISER, 2009) No entanto, pacientes com doenças renais crônicas passaram por estudos e uma completa ou quase completa correção da anemia foi verificada em poucas semanas com o uso de altas doses de rhEPO – a dose semanal inicial foi de 10.000 UI de rhEPO. Um aumento abrupto no hematócrito de pacientes com problemas vasculares pode causar efeitos benéficos nos rins, principalmente quando consideramos que doses mais baixas podem ser adequadas para a proteção tecidual. (BAHLMANN & FLISER, 2009). Em estudo realizado por Apud trabalho feito por Gouva at AL citado por (BAHLMANN & FLISER, 2009) foi usado uma dose hematológica não efetiva de um análogo de rhEPO de longa duração, a darbepoetina (uma dose que não afeta os níveis de hematócrito nos animais). Essa dose foi usada em 5/6 de ratos nefrotocmizados (com apenas um rim remanescente). Esse modelo mostra injúrias no endotélio microvascular 16 dos rins que leva à esclerose glomerular e isquemia induzida por dano no túbulo intersticial. Poderíamos demonstrar que o tratamento crônico com darbepoetina confere proteção tecidual e vascular além de preservar a função de 5/6 dos animais nefrotocmizados. Neste experimento com isquemia renal crônica percebemos uma ativação persistente da via de Akt nas células glomerulares endoteliais e epiteliais e uma redução na morte por apoptose das células no tecido renal. Seria possível demonstrar que doses escalonadas de darbepoetina atenuam os efeitos protetores no tecido do rim remanescente além de piorar a injúria microvascular renal, ou seja, a esclerose glomerular. A administração crônica de um ativador contínuo do receptor de eritropoietina (ACrEPO) teve um efeito benéfico dose-dependente nas vias moleculares do rim danificado pelo diabetes. Porém, o efeito da dose não hematológica (baixas doses) também apresentou efeitos de proteção renal, enquanto que altas doses do ativados contínuo do receptor de eritropoietina (ACrEPO) agravaram a albuminúria apesar de seus efeitos moleculares benéficos. Em ratos tratados com ACrEPO, quando administrada em altas doses, preservou os efeitos de proteção tecidual em casos de flebotomia. O tratamento com baixas doses de rhEPO pode ser uma estratégia segura para evitar potenciais efeitos adversos da terapia com altas doses, ou seja, doses que causem uma elevação no hematócrito com o acompanhamento de mudanças reológicas e ativação de trombócitos. Em estágios iniciais, a administração de doses baixas de rhEPO ou de seus análogos pode ser uma forma prática de limitar a lesão no tecido renal em pacientes com doenças crônicas. (BAHLMANN & FLISER, 2009) Foi observado que a darbepoetina reduz a proteinúria em animais tratados com a mesma. A rhEPO está envolvida na regulação da proteína anti estresse oxidativo, heme- oxigenase 1. A rhEPO reduz a proteinúria, a lesão renal e a rarefação de capilares peritubulares; essa proteção é associada com a retroalimentação positiva de heme- oxigenase 1 no tecido renal. O tratamento com darbepoetina também reduz significativamente a apoptose de podócitos, esclerose glomerular e proteinúria. (BAHLMANN & FLISER, 2009) O tratamento da insuficiência renal crônica com eritropoietina recombinada humana (rhEPO) foi projetado paraafetar o funcionamento do sistema imunológico, já que a glicoproteína promove uma retroalimentação negativa dos mediadores pró- inflamatórios, como os leucócitos. Isso pode ser notavelmente observado em pacientes 17 de hemodiálise. (TRZONKOWSKI; DEBSKA-SLIZIEN; MYSLIWSKI; RUTKOWSKI, 2007) Em estudos prévios com pacientes crônicos que fazem hemodiálise foi descoberto que a rhEPO é capaz de reconstruir o compartimento de células T CD8+ induzindo a apoptose de células CD 28 na via TNFR dependente. A droga também é capaz de induzir a secreção de estimuladores da resposta celular, as interleucinas. Os componentes da imunidade celular como as células T CD8+ funcionais e CD 28+/CD 28- que se mantém em equilíbrio, são importantes devido ao seu papel na vigilância imunológica contra infecções e eventuais transplantes. (TRZONKOWSKI; DEBSKA- SLIZIEN; MYSLIWSKI; RUTKOWSKI, 2007) No estudo realizado por (TRZONKOWSKI; DEBSKA-SLIZIEN; MYSLIWSKI; RUTKOWSKI, 2007) analisou-se que o rejuvenescimento do compartimento de células T CD8+ é um efeito comum da rhEPO. Foram acessadas as células T de memória específicas para um determinado patógeno, o citomegalovírus (CMV). O estudo foi realizado em 11 pacientes com insuficiência renal crônica que não sofreram hemodiálise durante o primeiro ano de tratamento com rhEPO. A anemia foi o motivo principal para o início de tratamentos com rhEPO. A rhEPO β foi administrada semanalmente pela via subcutânea com uma dose inicial de 2000 UI por injeção, ajustada de acordo com os níveis de hemoglobina, visando atingir um nível de 12,5g/dL. Nenhum dos pacientes recebeu transfusão sanguínea ou qualquer outro tratamento que interferisse no sistema imune desde 6 meses antes do início do estudo até o seu encerramento. Amostras de sangue venoso foram coletadas antes do início de tratamento com rhEPO, após 6 semanas, 6 meses e 12 meses de tratamento. Por citometria, foram analisados os seguintes fenótipos nas células T CD3+CD8+: células T virgens CD45RA+CD62L+; células T centrais de memória CD45RA-CD62L+ e células de memória efetoras CD45RA-CD62L- e a célula de memória efetora CD45RA CD45RA+CD62L-. A expressão de CD28 foi examinada em cada região distinta. O número de células T CD8+ específicas para CMV também foi examinado nos pacientes, assim como os títulos de IgM e IgG anti-CMV. O tratamento com rhEPO foi associado com o rejuvenescimento do compartimento de células T CD8+ . Houve um aumento significativo na proporção de células T virgens CD45RA+CD62L em detrimento das células T centrais de memória CD45RA-CD62L+ após um ano de terapia. A rhEPO afetou especificamente a resposta celular e três componentes do sistema imune 18 (linfócitos, compartimentos humoral e celular) foram analisados pra se verificar os alvos da ação da EPO. O tratamento com rhEPO está associado ao rejuvenescimento do compartimento de células T CD8+. Até um ano de tratamento houve uma mudança significativa das células T de memória pra células T CD8+ virgens. Após o primeiro ano de tratamento essa mudança não foi significativa. Os compartimentos de imunidade inata e humoral não foram afetados porém, confirmou-se a presença de um prejuízo no funcionamento do sistema linfático em pacientes de hemodiálise. Houve melhoria na imunidade após a introdução de rhEPO caracterizada pela mudança no balanço de células TH1/TH2 voltado para citocinas do LTH1 também foi possível observar uma melhora na resposta celular associada à administração de rhEPO. (TRZONKOWSKI; DEBSKA-SLIZIEN; MYSLIWSKI; RUTKOWSKI, 2007) Esses efeitos não foram diretos, uma vez que os autores supra citados (TRZONKOWSKI; DEBSKA-SLIZIEN; MYSLIWSKI; RUTKOWSKI, 2007) não encontraram receptores de EPO nos linfócitos maduros. É provável que a ação da EPO na linfopoiese é mediada pela inibição das citocinas pró-inflamatórias. Essas citocinas, principalmente da família IL-6, estão associadas à rápida involução do timo e, consequentemente, à regulação negativa da linfopoiese. A descoberta de que vários tecidos não hematopoiéticos expressam RNAm para produção de rEPO e rEPO funcionais sugere que a eritropoietina possui uma relevância biológica em diversos órgãos, incluindo o rim. Os receptores de eritropoietina são expressos nas células endoteliais e acredita-se que uma ação autócrina-parácrina da EPO sobre o rim medeia a citoproteção conferida por essa glicoproteína. A lesão renal aguda causa apoptose e induz a resposta inflamatória, a eritropoietina parece limitar esse processo e promover um reparo renal através da estimulação do reparo vascular, por exemplo, pela mobilização de células endoteliais indifereciadas e pelo aumento na proliferação de células tubulares. (BERNHARDT & ECKARDT, 2008) Na lesão renal aguda isquêmica a expressão renal de EPO decai significativamente enquanto que a expressão de rEPO não apresenta modificação. Um efeito citoprotetor só pode ser alcançado com a administração de eritropoietina exógena. (BERNHARDT & ECKARDT, 2008) 19 6.1 Falência renal crônica e anemia A falência renal crônica é caracterizada por uma perda gradual Nas funções do rim e pode progredir para um estágio final de doença renal, com efeitos sob múltiplos órgãos . (ABOUSHWARED et al, 2008) A anemia é uma conseqüência inevitável da falência renal crônica pois o rim acometido não consegue produzir quantidades suficientes de EPO, a produção é pequena e a hematopoiese fica desregulada, o que leva à anemia. As diálises também contribuem com o surgimento de anemia devido à deficiência de ferro, folato e à hemólise. (ABOUSHWARED et al, 2008) Para aliviar a anemia associada à falência renal várias medidas foram tomadas, incluindo repetidas transfusões de células vermelhas, administração de testosterona e outros esteróides anabólicos. As transfusões podem levar à um excesso de ferro e ao desenvolvimento de anticorpos contra antígenos de histocompatibilidade (MHC). A testosterona tem um efeito mínimo sobre a eritropoiese e está associada com alguns efeitos indesejáveis como a virilização. (ABOUSHWARED et al, 2008) A eritropoietina recombinada purificada foi desenvolvida pra o controle da anemia induzida por falência renal e sua administração tornou-se tratamento padrão na clínica médica. Porém, sua administração pode elevar transitoriamente os níveis séricos e para o tratamento da anemia são necessárias injeções freqüentes. (ABOUSHWARED et al, 2008). Um rim funcional, produtor de urina pode ser criado a partir de células renais clonadas usando culturas celulares e outros métodos. (ABOUSHWARED et al, 2008) Um estudo realizado por ABOUSHWARED et al (2008) identificou, expandiu e caracterizou células produtoras de EPO derivadas de tecido renal de murinos (roedores) e examinou características fenotípicas e funcionais dessas células. Uma cultura de células renais de machos foi coletada em um solução tampão de Krebs contendo antibióticos e antimicóticos. A região medular desses rins foi removida e apenas o tecido cortical foi usado para isolar células identificadas como produtoras de EPO. Cerca de 65 -75% das células observadas produziam EPO. Essas células foram expostas a diferentes graus de hipóxia para analisar como as mesmas reagiriam em uma pequena concentração de oxigênio. A análise por Western blot demonstrou que o grau de hipóxia não afetou a expressão de EPO. No entanto, esses resultadosnão foram observados em todos os testes. 20 7. Ações da EPO sobre o sistema cardiovascular Um receptor de rEPO funcional foi detectado fora do sistema hmatopoiético o que levou à várias pesquisas sobre efeitos não-hematopoiéticos. A partir disso a EPO surgiu como um fator de sobrevivência miocárdica e como fator de crescimento vascular com um potencial protetor em casos de isquemia cardíaca aguda ou crônica (WESTENBRINK et al, 2007). A anemia é comumente observada em pacientes com falência cardíaca crônica e causa uma hipervolemia crônica no ventrículo esquerdo, resultando em aumento do consumo de oxigênio, dilatação e hipertrofia do ventrículo esquerdo, afetando dessa forma, a função cardíaca. Em contraste com pacientes que possuem doença renal crônica, os pacientes com falência cardíaca crônica possuem níveis mais elevados de EPO circulante, níveis estes que se elevam com a progressão da doença. Porém, quando os níveis de EPO são corrigidos através da hemoglobina predominante, a grande maioria dos pacientes com falência cardíaca crônica apresenta sinais de produção insuficiente de EPO. (WESTENBRINK et al, 2007) A produção de EPO é causada por uma combinação de reduzida função renal e de uma inibição direta da produção de EPO nos rins causada por citocinas pró- inflamatórias e por inibidores da ECA (enzima conversora de angiotensina). Por outro lado, os níveis relativamente elevados de EPO na falência cardíaca crônica são indicativos de reduzida responsividade das células eritropoiéticas à EPO. Estudos envolvendo ratos com falência cardíaca após infarto do miocárdio demonstraram que os progenitores eritrocíticos estavam reduzidos em 40% e a apoptose foi aumentada. Isso foi associado a uma elevação nos níveis de fator de necrose tumoral (TNF-α) e expressão de Fas, o que levou a um aumento da atividade citolítica das células natural killer (NK) da medula óssea, sugerindo um importante papel da inflamação na inibição da eritropoise. A interleucina 1(IL-1); TNF-α; interferons α, β e γ inibem diretamente a formação de células eritrocíticas maduras na medula óssea. (WESTENBRINK et al, 2007) A falência cardíaca crônica é frequentemente associada a níveis elevados de citocinas pró-inflamatórias e os marcadores da inflamação são independentemente relacionados aos elevados níveis de EPO. Em pacientes com essa patologia, a presença de anemia pode ser explicada, em partes, devido aos altos níveis de AcSDKP, um regulador negativo de células tronco hematopoiéticas. Os efeitos inibitórios das 21 citocinas pró-inflamatórias e de AcSDKP podem elevar os níveis de EPO requeridos para manter uma produção adequada de células vermelhas. A anemia pode também ser associada a uma retenção hídrica reforçada, o que pode resultar em expansão do volume plasmático e, consequentemente, acarretar em uma hemodiluição que pode causar uma pseudo-anemia. A falência cardíaca crônica não se associa aos índices bioquímicos relativos ao suprimento de ferro, porém o depósito desse íon na medula óssea sofre uma significativa depleção. Apesar de esse fato indicar uma deficiência sistêmica de ferro, é mais provável que haja um desvio de ferro nos reticulócitos. (WESTENBRINK et al, 2007) Em um estudo foram analisados ratos knockout para EPO e rEPO. Estes morreram nos 14 primeiros dias de gestação devido à anemia severa e por apresentarem hipoplasia ventricular e comprometimento no desenvolvimento vascular. Esses achados foram interpretados como provas de que os rEPO cardiovasculares e vasculares são cruciais para o desenvolvimento do sistema cardiovascular, porém recentes evidencias revogaram tal fato. (WESTENBRINK et al, 2007) Os efeitos anti-apoptóticos da EPO são cruciais para a regulação da produção de células vermelhas e podem ser igualmente importantes no tratamento da isquemia miocárdica aguda. A EPO exerce potentes efeitos anti-apoptóticos em vários sistemas celulares, incluindo culturas de células endoteliais e cardiomiócitos neonatais de ratos. A glicoproteína previne a apoptose causada por diferentes fontes, destas, a hipóxia é mais estudada. (WESTENBRINK et al, 2007) A via de transdução do sinal aasociada aos efeitos anti-apoptóticos da EPO em tecidos não-hematopoiéticos exibe notáveis semelhanças quando comparadas às células eritrocíticas, incluindo PI3K-AKT, STAT e MAPK. É amplamente aceito que a citoproteção da EPO é causada pelos seus efeitos anti-apoptóticos. Todavia, a EPO está relacionada à uma resposta inflamatória atenuada dos cardiomiócitos, associada à uma retroalimentação positiva de óxido nítrico sintase endotelial (eNOS). Os efeitos anti- apoptóticos do hormônio glicoproteico em questão são revogados por bloqueadores dos eNOS ou em células de ratos knockout para eNOS, o que sugere que a retroalimentação positiva de eNOS é de extrema importância para o desempenho da atvidade anti- apoptótica. Independentemente da anatomia coronoriana epicárdica, a perfusão sanguínea para o miocárdio é comprometida na falência cardíaca resultando em isquemia de baixo grau. Em adição aos efeitos inotrópicos negativos da perfusão debilitada, a isquemia pode resultar em uma mudança do rápido consumo de energia 22 pelas isoformas das cadeias pesadas da α-miocina para um consumo mais lento pelas isoformas β-miocina. (WESTENBRINK et al, 2007) Foi demonstrado que a EPO estimula a neovascularização por promover a proliferação e a sobrevivência de células endoteliais in vitro e por estimular a angiogênese in vivo. Em adição, a EPO induz a proliferação, diferenciação e adesão em um subconjunto de progenitores da medula óssea com fenótipo endotelial (células progenitoras endoteliais – CPE) in vitro e resulta em uma mobilização das CPE in vivo. (WESTENBRINK et al, 2007) As CPE migram para regiões de neovascularização e contribuem para a formação de novos vasos. Para avaliar os efeitos da EPO na função cardíaca foi realizado um estudo onde a falência cardíaca foi induzida em ratos através da ligação da artéria coronária. Estes animais foram tratados com alta dose de análogo de longa duração da EPO (darbepoetina-α) três semanas após a indução do infarto do miocárdio. Apesar de não ter havido redução da região infartada, a função cardíaca apresentou uma melhora significativa que foi associada ao aumento da densidade capilar e da quantidade de capilares, o que indica neovascularização. (WESTENBRINK et al, 2007) Em um modelo distinto de disfunção miocárdica crônica a EPO preveniu a deterioração da função cardíaca induzida por doxorrubicina por promover neovascularização do miocárdio. A neovascularização induzida pela EPO é associada à elevação de CPE. (WESTENBRINK et al, 2007) 8. Oncologia A anemia afeta cerca de 90% dos pacientes com câncer, destes, 60% necessitam de transfusão sanguínea durante ou após o tratamento. Com o advento da eritropoieitna 23 recombinada humana um novo tratamento tornou-se disponível. Três drogas foram aprovadas para tratamento em pessoas com doenças malignas (epoietina alfa, epoietina beta e darbepoeitina alfa). (ENGERT, 2005) A anemia é clinicamente definida como índices de hemoglobina (Hb) inferiores a 12g/dL. Quimioterapias e radioterapias mielossupressoras podem induzir a anemia ou agravar aquela preexistente. Os baixos índices de hemoglobina (Hb) podem também prejudicar a performance física dos pacientes acometidos. (ENGERT,2005) A transfusão sanguínea é um método ainda muito comum, apesar de seus riscos como transmissão de infecções virais e bacterianas, hemólise causada por incompatibilidades do sistema ABO, danos pulmonares, imunossupressão, etc. (ENGERT, 2005) Alguns fatores associados aos tumores podem ser: sangramento de tumor agudo ou crônico, hemólise, deficiência de ácido fólico e vitamina B12. (ENGERT, 2005) A ativação de células imunes desencadeia a liberação de diversas citocinas o que afeta a proliferação das células progenitoras ou a produção de eritropoietina. O fator de necrose tumoral alfa (TNF-α) secretado por monócitos e macrófagos, por exemplo, estimula a produção de interferon-β em células estromais na medula óssea, inibindo a proliferação dos precursores eritróides BFU-e e CFU-e. A ativação de macrófagos pode causar uma redução na meia-vida dos eritrócitos e uma redução na utilização de ferro. (ENGERT, 2005) As citocinas liberadas também inibem a produção de eritropoietina no rim o que resulta em níveis relativamente baixos do hormônio. Dependendo da droga e do esquema utilizado, a terapia citostática tem um maior impacto na incidência de anemia em pacientes com câncer, porém alguns pacientes apresentam maior incidência de anemia durante ou após terapias citotóxicas. (ENGERT, 2005) A eritropoietina recombinada humana tem sido usada no tratamento de pacientes com câncer pra prevenir ou tratar a anemia associada ao câncer. Os efeitos biológicos da 24 EPO não estão limitados ao sistema hematopoiético e vários estudos demonstraram que a EPO é uma citocina pleiotrópica com atividade pró-angiogênica que desempenha efeitos protetores sobre diversos tecidos não hematopoiéticos. A habilidade da eritropoietina recombinada humana de estimular a angiogênese fisiológica, e até mesmo patológica, assim como a expressão de receptores de eritropoietina em células cancerosas e endotélio vascular sugere que esse hormônio exerça efeitos diretos sob o crescimento tumoral e sob a angiogênese. (HARDEE et al, 2006) As evidências diretas da existência de rEPO em tumores humanos deriva-se da demonstração por imunohistoquímica de rEPO nas células tumorais ou nos tecidos tumorais. No entanto, a maioria dos estudos in vitro não apresentaram crescimento do tumor, redução da apoptose e/ou resistência ao tratamento. Em contraste, algumas culturas de células tiveram aumento na proliferação das células tumorais; porém esses estudos são limitados devido à ausência de veículos de controle apropriados e devido ao uso de doses supra farmacológicas que não são normalmente encontradas in vivo em tumores pouco perfundidos. (FANDREY, 2008) O efeito proliferativo moderado da EPO em células tumorais não se compara com a resposta de uma célula progenitora eritrocítica, em que doses farmacologicamente relevantes, causam um aumento considerável na sua proliferação. Não existem razões para supor que os rEPO desempenhem algum papel na proliferação tumoral. (FANDREY, 2008) O gene do rEPO não é um oncogene e não existe nenhuma vantagem seletiva para que os tumores expressem uma quantidade exagerada de rEPO. O mRNA EPO pode ser detectado em algumas células tumorais, porém essa concentração não é muito maior do que a apresentada em tecidos não tumorais. As linhas de células tumorais não apresentam ou apresentam pouca ligação à EPO. A expressão de rEPO na superfície nos tumores não tem sido inequivocamente demonstrada, fato é que a maior coloração ocorre no citoplasma, um sítio onde o receptor de superfície, obviamente, não pode se ligar ao seu ligante. Em mais de 25 células humanas malignas e benignas a EPO não aumentou a taxa de proliferação nas células tumorais que possuíam rEPO e também não afetou na expressão de mRNA nessas células. (FANDREY, 2008) 25 9. Angiogênese e cicatrização de feridas De acordo com (GALEANO et al, 2006) há uma hipótese de que as células hematopoiéticas e endoteliais compartilham um progenitor em comum na fase embrionária, o hemangioblasto. Isso se deve ao fato de que ambas as linhagens celulares expressam em sua superfície antígenos CD31 e CD34. Os autores supracitados demonstraram que a EPO estimula a primeira fase do processo angiogênico e a fase subseqüente que leva a formação das estruturas cavernosas. A interação entre a EPO e o fator de crescimento vascular endotelial (FCVE) associados à habilidade da EPO em estimular a mitose e a motilidade de células endoteliais pode ser de grande importância na cicatrização de feridas. Estudos recentes demonstram que a melhoria na cicatrização de feridas após a administração de rhEPO está associada ao aumento da expressão de óxido nítrico sintase (iNOS). As lesões causadas pela temperatura resultam em alterações de vários mediadores como FCVE e óxido nítrico e a regeneração do tecido é o maior objetivo no que se refre a tratamento de queimaduras. (GALEANO et al, 2006) GALEANO et al, 2006 realizaram estudos com 50 ratos que foram mantidos sob condições ambientais e, após anestesia com pentobarbital sódico, o pêlo das costas desses animais foi retirado com lâmina e a pele lavada com solução de iodopovidona e água esterilizada. Em seguida os pesquisadores provocaram queimaduras de segundo grau nesses animais. Após a injúria térmica os ratos foram randomizados para receber ou rhEPO ou apenas o veículo (água destilada) durante 14 dias, pela via subcutânea. 26 Com o término do tratamento, os animais foram novamente anestesiados e as crostas das feridas foram removidas. (GALEANO et al, 2006) Esse estudo indicou que o peso dos animais tratados com rhEPO foi superior ao peso daqueles tratados apenas com o veículo e que não houve mudanças na quantidade absoluta de neutrófilos e monócitos naqueles animais que sofreram queimaduras tratados com a glicoproteína recombinada. (GALEANO et al, 2006) A área de reepitelialização foi analisada usando um parâmetro digital planimétrico que mostrou que essa área foi significativamente maior nos ratos tratados com rhEPO. (GALEANO et al, 2006) 10.Eritropoietina em pacientes críticos A anemia e a necessidade de transfusão sanguínea é comum entre pacientes criticamente doentes. Estudos observacionais demonstraram que a anemia se desenvolve em 95% dos pacientes admitidos para tratamento intensivo de 3 dias ou mais. Estudos no oeste Europeu e na América do Norte demonstraram que 42%-50% dos pacientes necessitam de transfusão de células vermelhas devido à anemia. (ZARYCHANSKI; TURGEON; MCINTYRE; FERGUSSON, 2007) A anemia pode ocorrer em pacientes criticamente doentes por várias razões como: perda de sangue devido à procedimento cirúrgico, traumas e sangramentos gastrintestinais. Uma causa menos notável porém de igual importância são as repetitivas flebotomias para vigilância e diagnóstico. Uma média de 41mL de sangue é retirada para testes por dia na unidade de tratamento intensivo, porém esse volume pode ser excedido em casos de unidades cirúrgicas. (ZARYCHANSKI; TURGEON; MCINTYRE; FERGUSSON, 2007) Anemia de inflamação, também conhecida como anemia das doenças crônicas, é outro tipo importante de anemia nesses pacientes. Cerca de 2/3 dos pacientes críticos recebem transfusões sanguíneas, pois seus níveis de hemoglobina caem abaixo do valor de referência recomendado. As transfusões sanguíneas são conhecidas por causarem conseqüências raras e muito sérias, incluindo a transfusão associada à um aumento no volume de sangue circulante, transmissão de infecções e transfusõesassociadas à lesão aguda no pulmão. (ZARYCHANSKI; TURGEON; MCINTYRE; FERGUSSON, 2007) 27 A eritropoietina recombinada humana tem sido usada para estimular a eritropoiese, minimizar anemia e reduzir a necessidade de transfusões sanguíneas. Uma revisão sistemática realizada por_(ZARYCHANSKI; TURGEON; MCINTYRE; FERGUSSON, 2007) investigou os efeitos benéficos e maléficos associados ao uso de agonistas do receptores de EPO. Os pacientes foram escolhidos de modo randomizado, a eritropoietina ou a darbepoetina foram comparadas com um placebo. Um total de 3326 pacientes participaram dos 9 estudos envolvidos nessa revisão, destes 4 foram realizados na Europa e 5 na América do Norte. Os estudos envolveram apenas adultos. Todas as etapas compararam a eritropoietina-α com um placebo ou com nenhuma terapia. Nenhum estudo inteligível com darbepoietina foi identificado. Em 8 dos estudos os pacientes receberam suplementação de ferro como intervenção pelas vias enteral ou intravenosa. O ferro foi administrado em 42% dos pacientes que receberam eritropoietina e em 24% do grupo controle. Uma estratégia de transfusões liberais foi adotada em 4 estudos e uma estratégia de transfusões restritas foi praticada em 3 estudos. Protocolos de transfusões obrigatórias foram realizados em 2 estudos. Essas práticas de transfusões se basearam na média dos níveis de hemoglobina de cada paciente antes da transfusão. A dosagem de eritropoietina variou de estudo pra estudo, assim como a duração máxima da terapia. Em 5 dos 9 estudos uma dose fixa de eritropoietina foi administrada e em 4 estudos a dosagem se baseou no peso de cada paciente. O período de intervenções variou de 3 a 12 semanas. A duração do acompanhamento variou de 21 a 140 dias. Seis dos estudos incluíram informações sobre efeitos adversos, um deles reportou uma incidência maior de infartos do miocárdio em pacientes que receberam eritropoietina. Outro estudo reportou dados sobre o desenvolvimento de hipertensão. Cinco estudos reportaram profunda trombose venosa como efeito adverso. Nenhum estudo relatou reações transfusionais, edema pulmonar ou lesão aguda do pulmão. 11. Efeito androgênico Estudos envolvendo animais e humanos documentaram que os hormônios androgênicos estimulam a eritropoiese, um efeito provavelmente mediado pelo aumento na produção de EPO. (CONTI et al, 2002) 28 A EPO é uma glicoproteína que participa no controle retroalimentativo da produção de células vermelhas por promover a proliferação de progenitores eritróides. A síntese e secreção de EPO depende da quantidade de oxigênio nos tecidos. (CONTI et al, 2002) A administração de testosterona em ratas induz o estado de hipersecreção de EPO. A testosterona tem efeitos androgênicos e anabólicos. Um estudo onde compara- se a atividade eritropoiética de vários compostos que possuem diferentes efeitos androgênicos demonstrou que todos eles promovem a eritropoiese, quase que no mesmo grau. A 19-nortestosterona (nandrolona) possui maior atividade miotrófica que atividade estimuladora acessória do sexo, quando comparada à testosterona. (CONTI et al, 2002) O estudo em questão foi designado paa testar a habilidade da 19-nortestosterona em induzir um estado de hipersecreção de EPO. Já que os esteróides exercem um considerável efeito androgênico quando em altas doses, este foi administrado em doses progressivas na tentativa de se estabelecer qual atividade, androgênica ou anabólica, é o componente predominante na ação eritropoiética do esteróide. Para esse estudo foram utilizados ratos que se desenvolveram sem os efeitos dos esteróides gonadais ou esteróides sexuais. (CONTI et al, 2002) Após um mês, 10 animais receberam doses intercalonadas de 19-nortestosterona (decanoato de nandrolona, decadurabolin, organon, argentina) pela via subcutânea, três ou quatro vezes por semana. Outro grupo de 10 animais foi usado como grupo controle. No quarto dia após o período pós injeção os ratos apresentaram uma policitemia induzida devido à administração de 1mL de células vermelhas heterólogas para deprimir a produção de EPO dependente de oxigênio e a eritropoiese. Vinte e quatro horas depois, os animais foram submetidos à ar sob pressão de 5 a 6,5 mbar por 6 horas, em uma câmara que simula elevadas altitudes, para estimular a síntese e secreção de EPO. (CONTI et al, 2002) Ao término do período de exposição foi retirado uma amostra de sangue do coração, como uso de anestesia, com o intuito de coletar plasma pata determinação do conteúdo de EPO. Essa concentração foi medida e duplicada pelo uso de um agente monoclonal e ELISA. As atividades androgênicas e anabólicas da 19-nortestosterona foram estimadas nos animais sacrificados através de dissecação cuidadosa, através do peso das vesículas seminais e através do músculo levantador, que possui atividade miotrófica e anabólica. (CONTI et al, 2002) 29 A dose de 19-nortestosterona responsável pela restauração do peso dos órgãos aos valores normais, indica que o efeito renotrófico dos esteróides foi maior que os efeitos androgênicos e anabólicos, e que o efeito androgênico foi maior que o anabólico. Os resultados sugerem que as doses foram suficientemente altas e que foram dadas por um longo período para exercerem efeitos androgênicos tão marcados, como indicado pelo peso das vesículas seminais. A quantidade de EPO no plasma em resposta à exposição em câmara hiperbárica por 6 horas foi semelhante aos valores encontrados nos animais com policitemia, que foram estimulados de modo similar. (CONTI et al, 2002) Os esteróides anabólicos são derivados do hormônio masculine, testosterone. Esses esteróides sãoindicados para o tratamento de síndromes de deficiência androgênica, alguns tipos de anemia e angioedema hereditário. Também podem ser usados no tratamento da mal-nutrição associada à AIDS, e outras condições catabólicas. (BROWER, 2002) Os esteroides anabólicos sãosubstâncias sujeitas a controle especial (lista C5 da Portaria nº 344 de 1998 ?) pois o uso não terapêutico dos mesmos, como desenvolvimento da aparência física, pode levar ao abuso e dependência tanto em homens quanto em mulheres. Essas substâncias podem administradas pelas vias oral e parenteral (intramuscular e subcutânea). Adesivos transdérmicos também estão disponíveis. Os usúarios fazem uso da medicação em ciclos de geralmente 6 ou 12 semanas. (BROWER, 2002) Alguns efeitos adversos relacionados ao uso de esteróides podem ser reversíveis enquanto que outros, como infarto do miocárdio, são irreversíveis. Os efeitos endócrinos são específicos para cada gênero. Os homens apresentam alopecia, ginecomastia, atrofia testicular, hipertrofia prostática e baixa na motilidade do esperma resultando em esterilidade. As mulheres manifestam irregularidades no ciclo menstrual e feitos masculinizantes como crescimento de pêlos, atrofia do tecido mamário, a voz fica mais grave e hipertrofia clitoral. Ambos os gêneros desenvolvem acne em reposta à estimulação hormonal das glândulas sebáceas. Além desses efeitos, os andrógenos exercem efeitos cardíacos e hepáticos, alteram o perfil lipídico do indivíduo por reduzir as lipoproteínas de alta densidade (HDL) e aumentar as lipoproteínas de baixa densidade (LDL), fator este que favorece o aparecimento de doenças coronarianas e aterioscleróticas. (BROWER, 2002) 30 Os esteróides anabólicos estão associados à depressão, mania, psicoses,suícidio e agressividade e, por esse motive, são reconhecidas por psiquiatras por possuírem propriedades psicoativas. (BROWER, 2002) A EPO tem sido associada aos andrógenos para melhorar o desempenho físico. Este uso não é terapêutico e pode causar vários danos.(BROWER, 2002) Várias substâncias como estimulantes, narcóticos, agents anabólicos e hormônios peptídicos são usados impropriamente para melhorar o desempenho de atletas. Alguns desses agentes como o hormônio do crescimento (GH) ou esteróides anabólicos são utilizados para aumentar a massa muscular e a força. O uso dessas substâncias tem se alastrado na população não-atleta com o intuito de combater o envelhecimento, combater a obesidade e melhorar a aparência e a libido. (TENTORI & GRAZIANI, 2007) Estudos clínicos revelam que existe uma relação entre o doping com hormônios esteróides e a surgimento de cancer. (TENTORI & GRAZIANI, 2007) A EPO é usada clinicamente no tratamento de anemias causadas por diferentes agente (pobre resposta hematopoiética, doença renal crônica, cirurgias, AIDS, quimioterapias, prematuridade e certras condições inflamatórias crônicas). Esse hormônio glicoproteico tem sido usado por atletas na tentative de aumentar a resistência dos mesmos. Além da EPO os atletas tem usado câmara de hipóxia, transfuses sanguíneas autólogias, etc. (TENTORI & GRAZIANI, 2007) O efeito adverso mais comum da EPO está relacionado ao aumento da massa de células vermelhas, o que pode causar tromboflebites migratórias, trombose microvascular, embolismo pulmonary, aumento da pressão sanguine e encefalopatia hipertensiva. O risco de agregação plaquetária e falência cardíaca é grande em atletas já que a desidratação que ocorre durante o treinamento aumenta a viscosidade do sangue. Aplasia de células vermelhas é raramente observada em pacientes que fazem uso de EPO. (TENTORI & GRAZIANI, 2007) A sinalização entre EPO e rEPO está associada à ativação de uma proteina citoplasmática a Janus tirosina quinase 2 (JAK2) e a cadeia de sinais moleculares transdutores e ativadores de transcrição 5 (STAT5), um fator de transcrição citoplasmática que desempenha um papel importante na regulação in vivo da eritropoiese. A sinalização também ativa a via PI3K-Akt que está associada à sobrevivência de eritroblastos e a via MAPK, requerida para expansão de progenitors eritróides e células precursoras, em resposta à EPO. A regulação anormal dessa 31 sinalização EPO/rEPO está associada à desordens da medulla óssea como a policitemia. A mutação do receptor ou ativações consecutives de JAK2 ocorre como consequência de uma mutação missense no domínio pseudoquinase. (TENTORI & GRAZIANI, 2007) O receptores de EPO também podem ser encontrados na superfície de células tumorais, assim como em cânceres primaries sugerindo a existência de um estimulçaõ autócrina-parácrina. A ativação da sinalização EPO/rEPO em células cancerosas pode estar associada à modulação da proliferação cellular, apoptose, comportamento metastático e radioquimioterapia. A expressão de rEPO no endotélio vascular de tumores sugere que um influencia da EPO no ambiente do tumor, como estimulação da angiogênese. (TENTORI & GRAZIANI, 2007) A EPO recombinada humana tem sido amplamente usada no tratamento de doenças associadas à anemia e para reduzir a necessidade de transfuses em pacientes com cancer. Estudos demonstraram que a EPO exerce um papel no crescimento de tumores e na resistencia do tumor à radio-quimioterapia. O papel da EPO no crescimento de tumores ainda é algo controverso. (TENTORI & GRAZIANI, 2007) 32 CONCLUSÃO A molécula da eritropoietina recombinada humana é considerada como um agente farmacológico de pré-condicionamento usado para prevenir danos isquêmicos assim como um agente protetor usado no tratamento de insultos oriundos de isquemias cardíacas (a rhEPO preserva a função ventricular e reduz inflamações, arritmias letais, apoptose e necrose induzidos pela sequência de eventos decorrentes de uma isquemia) (JOYEUX-FAURE, 2007). Em modelos com isquemia crônica há o desenvolvimento de hipertrofia cardíaca, fibrose e necrose que são revogados por uma única administração de rhEPO. Quando a rhEPO é administrada de forma crônica em um modelo de falência cardíaca isquêmica, o tratamento reduziu a expressão de citocinas pró-inflamatórias, danos oxidativos, tamanho da área de infarto e melhorou a função cardíaca devido à neo- vascularização induzida pela glicoproteína sintética (JOYEUX-FAURE, 2007). A rhEPO também é capaz de reduzir a cardiomiopatia induzida pela doxorrubicina, um agente quimioterápico muito cardiotóxico (JOYEUX-FAURE, 2007). 33 Referências ABOUSHWARED, T. et al. Erythopoietin producing cells for potential cell therapy. World Journal of Urology, n. 26, p. 295-300, 2008. AVASARALA, J. R.; KONDURU, S. S. Recombinant erythropoietin down-regulates IL-6 and CXCR4 genes in TNF-α treated primary cultures of human microvascular endothelial cells : implication for Multiple Sclerosis. Journal of Molecular Neuroscience, n. 5, v. 25, p. 183-190, 2005. BAHLMANN, F. H.; FLISER, D. Erythropoietin and renoprotection. Hypertension, n. 18, p. 15-20, 2009. BERNHARDT, W. M.; ECKARDT, K. U. Physiological basis for the use of erythropoietin in critically ill patients at risk for acute kidney injury. Current Opinion in Critical Care, n.14, p. 621-626, 2008. BROWER, K. J. Anabolic Steroid Abuse and Dependence. Current Psychiatry Reports, n. 4, p. 377-387, 2002. CONTI, M. I. et al. 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