Células tronco e cardiopatias

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
INSTITUTO DE GENÉTICA E BIOQUÍMICA
CURSO DE BIOTECNOLOGIA
DISCIPLINA: CULTURA DE CÉLULAS ANIMAIS
PROFA: DRA. THAISE GONÇALVES DE ARAÚJO
Isabella Castro; João Lucas Gomes; Pedro Henrique André.
Aplicação de células-tronco no tratamento de cardiopatias
Células-tronco
Possuem alta plasticidade, pois são capazes de especializar e diferenciar de acordo com o ambiente em que estão inseridas.
Podem ser programadas para desenvolverem funções específicas, tendo em vista que ainda não possuem uma especialização.
cópia idêntica a si mesma divisão contínua e capacidade de diferenciação.
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Desempenham importante papel na reposição celular e na regeneração de diversos tecidos lesados por doenças degenerativas e imunológicas, bem como por traumas agudos e crônicos.
Fornecem aos pesquisadores ferramentas para compreensão de doenças, teste de medicamentos e desenvolvimento de novas terapias.
Classificação das células-tronco
Totipotentes
São células capazes de diferenciar-se em todos os tecidos que formam o corpo humano, incluindo tecidos embrionários e extra embrionários, como a placenta. Ou seja, originam um organismo completo.
São encontradas após a formação do zigoto, nas primeiras fases de divisão do embrião, por volta 3º ou 4º dia de vida, com 16 – 32 células.
Pluripotentes
São células capazes de diferenciar-se em quase todos os tecidos do corpo humano, excluindo a placenta e anexos embrionários. Ou seja, não são capazes de originar um organismo completo.
Podem gerar células dos três folhetos embrionários.
São encontradas aproximadamente a partir do 5º dia de vida, no interior do blastocisto.
Classificação das células-tronco
ectoderma, mesoderma e endoderma
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As células da massa celular interna do blastocisto, as chamadas células-tronco embrionárias.
Já as células da membrana externa, destinam-se apenas para produção da placenta e as membranas embrionárias.
Classificação das células-tronco
Multipotentes
São células capazes de diferenciar-se em poucos tecidos, gerando um número limitado de células especializadas.
São encontradas em quase todo o corpo, originando células dos tecidos de que são provenientes. 
São responsáveis pela constante renovação celular que ocorre em nossos órgãos. 
Classificação das células-tronco
Unipotentes 
Se diferenciam em um único tipo celular.
Tipos de células-tronco
Embrionárias
São assim chamadas por possuírem alta capacidade de diferenciação em qualquer tipo de célula adulta. 
Elas são encontradas após a formação do zigoto e no embrião em etapas bastante iniciais do desenvolvimento, ainda no estágio de blastocisto.
As primeiras linhagens de células-tronco embrionárias são de 1981 de embriões de camundongo.
As dificuldades técnicas, além das questões legais e éticas envolvidas, atrasaram as primeiras linhagens humanas, que foram descritas em 1998.
Os embriões utilizados são descartados. Podem ser encontrados criopreservados nas clínicas de reprodução assistida ou ser produzidos através da clonagem terapêutica.
descartados (inviáveis para a implantação) doados para pesquisa, com o consentimento informado dos doadores.
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Tipos de células-tronco
Adultas
São células indiferenciadas encontradas em meio a células diferenciadas. Estão presentes em pequenas quantidades no organismo, espalhadas nos diferentes tecidos. 
Possuem um potencial de diferenciação bastante reduzido. Em razão dessa menor versatilidade, são classificadas como multipotentes. 
reduzido em relação as embrionárias 
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São encontradas, principalmente, na medula óssea, do cordão umbilical e mesenquimais. Porém, cada órgão do corpo possui um pouco de células-tronco para renovação de suas células ao longo da vida.
 mesenquimaissão capazes de se diferenciar em adipócitos, osteócitos, condrócitos, hepatócitos, neurônios, células musculares e células epiteliais. 
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Tipos de células-tronco
Células-tronco pluripotentes induzidas  Induced Pluripotent Stem Cells (iPS)
Possuem as características de pluripotência, porém são derivadas de uma célula alvo que, inicialmente, não era pluripotente.
São células reprogramadas que, em alguns aspectos, são iguais ou extremamente semelhantes a células-tronco de origem embrionária, como morfologia tecidual e tempo de duplicação celular.
Teoricamente, qualquer tecido pode ser reprogramado, mas, em geral, são utilizadas células adultas de pele. 
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Foram obtidas em 2006 a partir de células de camundongos e em 2007 de células epiteliais humanas, sendo esse considerado um evento marcante para a medicina regenerativa.
Processo de reprogramação  4 genes, transportados por vetores virais, se inserem no DNA da célula adulta, reprogramam o código genético e as células retornam ao estágio de uma célula-tronco embrionária, com características de auto renovação e capacidade de se diferenciarem em qualquer tecido.
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A técnica ainda está sendo estudada para ser utilizada de forma segura nos seres humanos pois, em animais, a introdução de fatores de reprogramação celular com vírus pode, eventualmente, desencadear tumores.
Futuramente, talvez possam ser utilizadas em transplantes autólogos (histocompatibilidade e rejeição).
Do ponto de vista ético, são mais adequadas por serem retiradas de um indivíduo adulto, enquanto que as células tronco embrionárias são obtidas de um embrião em desenvolvimento, culminando com sua morte.
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Aplicabilidade e obstáculos
Podem ser uma saída para doenças degenerativas, perda de órgãos completos, ou de suas funções, decorrentes de acidentes ou de doenças deletérias  despertou interesse da medicina moderna.
Entender melhor o funcionamento e crescimento dos organismos, como os tecidos do corpo se mantêm ao longo da vida adulta, ou o que acontece com o organismo durante uma doença. 
Todos os tipos de pesquisas com células-tronco são necessários, pois cada uma delas têm um potencial diferente a ser explorado e se complementarem.
potencial para gerar todos os tipos celulares e seus respectivos tecidos de um organismo 
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Um dos possíveis usos as células-tronco é a troca de células doentes por células novas e saudáveis  terapia celular.
Terapia Celular é o tratamento de doenças ou lesões com células-tronco manipuladas em laboratório. Além disso, em teoria, qualquer doença em que houver degeneração de tecidos do nosso corpo poderia ser tratada por essa técnica.
fatores de crescimento, soro
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Contudo, constitui um mistério para os cientistas o “comando” que determina que uma célula-tronco pluripotente se diferencie em determinado tecido específico.
Em laboratório, existem substâncias ou fatores de diferenciação que quando adicionados a culturas de células-tronco in vitro, favorece que elas se se diferenciem no tecido esperado. 
Além dos sinais internos, controlados por genes, o processo é ativado também por sinais externos, como secreção de substâncias químicas por outras células e o contato físico com células vizinhas.
fatores de crescimento, soro
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Mesmo após a criação das células iPS, não podemos deixar de utilizar as células-tronco embrionárias  igualdade e insegurança.
Mesmo com resultados experimentais sendo positivos ou promissores, as pesquisas de células-tronco e suas aplicações ainda estão em estágio inicial. 
É necessário proporcionar as condições ideais para que elas possam se diferenciar em células específicas para determinados tratamento, utilizando métodos rigorosos de pesquisa e testes para garantir a entrega em locais predeterminados, integração aos tecidos naturais, segurança e eficácia a longo prazo.
embrionárias, pois sem conhecê-las seria impossível desenvolver a reprogramação celular. possamos ter e comparar esses 2 tipos celulares
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Além disso, as células-tronco embrionárias estão cercadas por questões éticas e religiosas envolvendo seu isolamento e utilização, pois o processo é feito a partir da retirada de célulasdo embrião em estágios iniciais, inviabilizando seu desenvolvimento em um novo ser humano.
A Igreja Católica condena o uso das células-tronco embrionárias considerando a técnica uma forma de assassinato  a favor de pesquisas de envolvam células-tronco adultas, pois são células obtidas com consentimento do doador.
a favor, considerando moralmente aceitável,
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Lei nº 11.105, de 24 de março de 2005
Art. 3o Para os efeitos desta Lei, considera-se:
X – clonagem terapêutica: clonagem com a finalidade de produção de células-tronco embrionárias para utilização terapêutica;
XI – células-tronco embrionárias: células de embrião que apresentam a capacidade de se transformar em células de qualquer tecido de um organismo.
§ 1o Em qualquer caso, é necessário o consentimento dos genitores.
§ 2o Instituições de pesquisa e serviços de saúde que realizem pesquisa ou terapia com células-tronco embrionárias humanas deverão submeter seus projetos à apreciação e aprovação dos respectivos comitês de ética em pesquisa.
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Art. 5o É permitida, para fins de pesquisa e terapia, a utilização de células-tronco embrionárias obtidas de embriões humanos produzidos por fertilização in vitro e não utilizados no respectivo procedimento, atendidas as seguintes condições:
I – sejam embriões inviáveis; ou
II – sejam embriões congelados há 3 (três) anos ou mais, na data da publicação desta Lei, ou que, já congelados na data da publicação desta Lei, depois de completarem 3 (três) anos, contados a partir da data de congelamento.
      
Cardiopatias
O termo cardiopatia abrange todas as doenças que acometem o coração.
Alguns dos tipos comuns de cardiopatia são os seguintes:
Cardiopatia congênita - são os defeitos cardíacos presentes desde o nascimento.
Doenças no miocárdio - são defeitos no músculo do coração. 
Cardiopatia de válvulas - Uma variedade de fatores podem danificar as válvulas, causando a doença.
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Cardiopatias
Cardiopatia hipertensiva - é uma consequência da pressão arterial alta, que pode sobrecarregar o coração e os vasos sanguíneos e causar a doença.
Cardiopatia isquêmica - evento que leva à diminuição da oferta de sangue para o órgão. 
Infecção no coração - são causadas quando bactérias, vírus, fungos ou parasitas alcançam o músculo cardíaco.
Cardiopatia Chagásica
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Doença de Chagas
É uma doença infecciosa causada por um protozoário parasita chamado Trypanosoma cruzi.
 A doença é contraída por meio das excretas eliminadas por barbeiros (Triatoma infestans) contaminados com o T. cruzi, que permitem sua inoculação no local da picada hematófaga.
Embora possa ocorrer por transmissão congênita, por via oral, aleitamento, contaminação laboratorial acidental e transplante de órgãos. 
Microscopia óptica do protozoário parasita Trypanosoma cruzi.
Barbeiro (Triatoma infestans)
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Doença de Chagas: dados estatísticos
A prevalência da doença de Chagas no Brasil é atualmente estimada em 1.900.000 casos, a maioria concentrando-se no Sudeste, no Nordeste e no Rio Grande do Sul;
A mortalidade por doença de Chagas registrada desde 1986 vem decaindo progressivamente no país, passando de 6.000 óbitos/ano na década de 80 para cerca 4.000/ano atualmente;
 Também tem aumentado a expectativa de vida do infectado cardiopata, que passou de cerca de 40 anos na década de 1950 para mais de 60 nos tempos atuais. 
 A cardiopatia chagásica constitui a mais séria complicação da DC, atingindo, em algum momento da vida, um terço dos indivíduos sorologicamente positivos.
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Doença de Chagas
Fase Aguda: 
 Sintomas e sinais sistêmicos infecciosos (febre, sudorese, mialgias);
 Leucocitose e linfocitose absoluta  intensa reação inflamatória;
 Pode haver cardiomegalia radiológica e distúrbios eletrocardiográficos.
Fase Crônica:
 Forma Indeterminada: “Enigma”
 - Ausência de sintomas e alterações físicas;
 - Positividade de reações sorológicas específicas e/ou do xenodiagnóstico;
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Cardiopatia Chagásica Crônica - DC
 Forma Digestiva: 
Quando há vidências de acometimento do aparelho digestivo que frequentemente, evolui para megacólon ou megaesôfago. Ocorre em cerca de 10% dos casos.
 Forma Cardíaca:
 - Fibrose, falência ou arritmia ventricular, insuficiência cardíaca, morte súbita, entre outros.
 Forma Cardiodigestiva: ocorrência concomitante de lesões.
 Cardiopatia Chagásica Crônica
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Manifestações Clínicas
 
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Patogênese da cardiopatia chagásica crônica
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Fisiopatologia e mecanismos de patogênese
Anormalidades microcirculatórias
Há a formação de microtrombos associados a espasmo microcirculatório, disfunção endotelial e aumento da atividade plaquetária  contribuem como amplificadores dos efeitos inflamatórios e produzam isquemia miocárdica.
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Fisiopatologia e mecanismos de patogênese
Mecanismos de agressão imunológica
É determinada por resposta autoimune a epítopos próprios da estrutura proteica miocárdica. Essa intolerância imunológica parece ocorrer por mimetismo dessas estruturas pelos antígenos parasitários.
Mecanismos neurogênicos
 - Intensa depopulação neuronal;
A destruição preferencial do sistema parassimpático cardíaco, instalando-se de forma intensa e precoce, levaria a prolongado desequilíbrio autonômico, e como consequência provocaria um processo cardiomiopático.
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Fisiopatologia e mecanismos de patogênese
 Mecanismos inflamatórios ligados ao parasita
O parasita pode participar diretamente e decisivamente na gênese da agressão miocárdica.
Os tripomastigotas invadem as células por fagocitose, para não serem destruídos pelo sistema imune do hospedeiro, transformam-se nas formas amastigotas.
A superfície celular dessas diferentes formas é formada por macromoléculas de composição variável, o que reflete na interação do parasita com a célula hospedeira.
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Métodos diagnósticos
Exames sorológicos: detecção de anticorpos ou antígenos.
 - ELISA e imunofluorescência.
Eletrocardiograma: em estágios avançados  baixa voltagem generalizada.
Radiologia do tórax: detecção de cardiomegalia e cogestão pulmonar.
Monitorização eletrocardiográfica dinâmica (Holter): detecta disritmia atrial e ventricular, etc.
Ecocardiografia: detecção de áreas dissinérgicas nos estágios iniciais.
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Tratamentos da cardiopatia chagásica
Tratamento etiológico: Nifurtimox e Benzonidazol  efetividade antiparasitária, mas têm efeitos colaterais nocivos.
Tratamento da insuficiência cardíaca congestiva: um exemplo seria as intervenções terapêuticas clássicas - restrição salina, diuréticos, digital, vasodilatadores como nitratos e hidralazina.
Abordagens cirúrgicas - Transplante cardíaco: pode haver reativação da infecção chagásica.
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Introdução
A doença é caracterizada por uma resposta inflamatória que leva à destruição progressiva do miocárdio, resultando em cardiomegalia e insuficiência cardíaca congestiva, levando ao óbito. 
Há mais de 25 anos não são produzidos novos fármacos com maior eficácia e menos efeitos colaterais do que as duas únicas drogas ainda utilizadas contra o T. cruzi (benzonidazol e nifurtimox).
A drogas existentes, devido à gravidade da doença e pela alta toxicidade dos medicamentos, em geral, a sua aplicação nem é recomendada. 
Necessidade de transplante 
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A constatação da pluripotencialidade das células-tronco abriu novas possibilidades terapêuticas.
Em casos de infarto do miocárdio, a injeção de células-tronco obtidas de medula óssea nas bordas da área lesada pela isquemia induziu o reparo do miocárdio lesado.
Nos trabalhos experimentais, demonstrou-se que a melhora funcional estava associada a uma diminuição da área de fibrose, à formação de novos cardiomiócitos e a neovascularização.
Experimentos
Camundongos isogênicos foram infectados pela cepa Colombiana de Trypanosoma cruzi.
Células de medula óssea foram obtidas de camundongos normais e injetadas por via endovenosa em camundongos com cardiopatiachagásica crônica. 
O grau de inflamação e de fibrose foi avaliado em vários períodos pós-transplante. Secções do coração foram preparadas para avaliação histopatológica dessas consequências.
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Camundongos transplantados tiveram uma melhora significativa na miocardite dois meses após o transplante, resultante de um aumento de apoptose nas células do infiltrado inflamatório.
A fibrose existente no coração chagásico crônico diminuiu significativamente, indicando ser este um processo reversível.
Os efeitos da terapia com células de medula óssea foram duradouros, uma vez que o número de células inflamatórias e a área de fibrose permaneceram reduzidos até seis meses após o tratamento.
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Com a utilização de células de medula óssea obtidas de camundongos transgênicos para a proteína verde fluorescente pode-se rastrear o destino de células-tronco injetadas em animais tratados.
Ao avaliar o coração de camundongos chagásicos crônicos nos primeiros 15 dias após o transplante, pode-se verificar a presença de células transgênicas no miocárdio, indicando que parte destas células migram para o coração.
Algumas destas células apresentaram morfologia de cardiomiócito e expressão de miosina, indicando a diferenciação das células de medula óssea transplantadas neste tipo celular.
As causas da melhora da inflamação e da fibrose no modelo murino de cardiopatia chagásica após o transplante de células de medula óssea ainda não estão esclarecidas.
É possível que a resposta imune que promove a cardiopatia chagásica seja modulada pelo transplante de células de medula óssea.
A observação de apoptose nas células do exsudato inflamatório e a duração prolongada do efeito dos transplantes indica que as células transplantadas estão alterando a resposta agressora ao coração.
Pouco se sabe sobre os mecanismos de regeneração por células-tronco nesta ou em outras doenças, como por exemplo qual o tipo de célula na população de medula óssea que tem efeito no tratamento da cardiopatia chagásica.
A identificação da(s) população(ões) responsável(is) pela melhora da miocardite é de grande interesse para o entendimento dos mecanismos de regeneração e para o desenvolvimento de estratégias mais refinadas de intervenção com células purificadas e/ou fatores celulares específicos.
No entanto, uma vez que a injeção de células de medula óssea pouco purificadas (somente em gradiente de ficoll) mostrou-se eficaz, não se pode deixar de levar em conta o benefício potencial que a aplicação destas células pouco purificadas. 
Conclusão
O tratamento não causou alteração na carga parasitária, indicando que não há um efeito direto no parasita.
 É uma terapia com a qual se tenta reparar os danos causados ao miocárdio, durante longo tempo, resultante da Chagas. O esperado é que os indivíduos possam conviver com o parasita sem sintomatologia, como ocorre com a maioria dos indivíduos infectados pelo T. cruzi, na forma indeterminada da doença.
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Conclusão
O tratamento de lesões isquêmicas crônicas com células de medula óssea mostrou-se eficaz quando estas foram injetadas nas bordas da lesão.
A identificação dos fatores capazes de recrutar as células de medula óssea para o miocárdio poderá abrir novas possibilidades de tratamento para esta e para outras cardiopatias onde tais fatores não sejam produzidos.
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Referências
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Células-tronco: Conceitos, principais fontes e potenciais terapêuticos. Disponível em: <http://celulastronco.criobanco.com.br/celulas-tronco-do-cordao-umbilical.php> Acesso em: 23 nov. 2016.
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Nature Reviews Molecular Cell Biology. Disponível em: <http://www.nature.com/nrm/journal/v13/n11/fig_tab/nrm3448_F1.html> Acesso em: 24 nov. 2016.
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Referências
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