PERSPECTIVAS DA PESQUISA EM BIOLOGIA MOLECULAR APLICADA À NUTRIÇÃO

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Interciencia
versión impresa ISSN 0378-1844
INCI v.27 n.11 Caracas nov. 2002
  
PERSPECTIVAS DA PESQUISA EM BIOLOGIA MOLECULAR APLICADA À NUTRIÇÃO
Carlos Kusano Bucalen Ferrari e Elizabeth Aparecida Ferraz Silva Torres
Carlos Kusano Bucalen Ferrari. Biomédico, Universidade Estadual Paulista (UNESP/Botucatu). Mestre e Doutorando em Saúde Pública, Departamento de Nutrição da Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo (USP). Endereço: Av. Dr. Arnaldo, 715 - 2º andar, 01246-904, Cerqueira César, São Paulo (SP), Brasil e-mail: carlokferrari@bol.com.br.
Elizabeth Aparecida Ferraz Silva Torres. Engenheira Agrônoma, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ). Mestre em Ciência e Tecnologia de Alimentos, UFRRJ. Doutora em Ciência dos Alimentos, USP. Professora Asociada Livre Docente, Departamento de Nutrição, Faculdade de Saúde Pública, USP. e-mail: eatorres@usp.br.
Resumen
Con la gran biodiversidad de la fauna y flora en las Américas, diversas biomoleculas de la dieta pueden presentar efectos potencialmente beneficiosos para la salud humana. En este trabajo se describen y discuten algunos aspectos de la biología molecular aplicados a las investigaciones sobre moléculas antioxidantes con efectos cardioprotectores y neuroprotectores, asi como sobre la actividad pro-apoptótica que seria capaz de programar la muerte celular de las células cancerígenas. Para que tengan lugar avances en el descubrimiento de nuevos factores saludables en la dieta, es necesaria la consolidación de grupos de investigación multidisciplinarios en el área de alimentación y nutrición.
Summary
American countries have an enormous biodiversity of plants and animals, which offers many dietetic biomolecules with potential benefits to human health. This paper describes and discusses some aspects of molecular biology applied to the research of antioxidant substances with cardioprotective and neuroprotective properties, and proapoptotic molecules able to induce the programmed killing of tumor cells. For advances on the discovery of new diet factors, healthy to human, the consolidation of multidisciplinary research groups in food and nutrition it is necessary.
Resumo
Com a enorme biodiversidade florística e faunística nas Américas, diversas biomoléculas dietéticas podem apresentar potenciais efeitos benéficos à saúde do ser humano. Descrevem-se e discutem-se alguns aspectos da biologia molecular aplicados à pesquisa de substâncias antioxidantes com propriedades cardioprotetores e neuroprotetoras, e de substâncias com atividades pro-apoptóticas, capazes a morte programada de células cancerígenas. Para que ocorram avanços na descoberta de novos fatores da dieta saudáveis ao homem é necessária a consolidação de grupos de pesquisa multiprofissionais na área de Alimentação e Nutrição.
PALAVRAS CHAVE / Antioxidante / Apoptose / Aterosclerose / Câncer / Expressão Gênica / Obesidade / 
Recebido: 15/04/2002. Modificado: 09/08/2002. Aceito: 03/09/2002
Com o advento do genoma humano, um marco na pesquisa biológica que permitirá uma compreensão da expressão de nossas características hereditárias, cada vez mais nossa espécie avança no sentido de conhecer melhor as bases celulares e biomoleculares da prevenção, do tratamento e da cura das doenças.
Paralelamente, as Ciências da Alimentação e da Nutrição têm-se desenvolvido, em geral, no sentido de conhecer a interação alimento/nutriente  organismo e os efeitos da carência ou do excesso de nutrientes sobre os tecidos e/ou células animais ou humanas.
Em muitos casos, os mecanismos de ação dos nutrientes (essenciais ou não) nem sempre foram claramente desvendados, embora já tenham sido definidas, para cada nutriente essencial, suas doses diárias recomendadas (DDR).
Não tendo como pretensão realizar uma revisão ou discussão exaustiva sobre o assunto, apenas foram discutidas algumas possibilidades de pesquisa ainda pouco exploradas, especialmente na América Latina, na área denominada "Nutrição Biomolecular".
Com a enorme riqueza florística e faunística encontrada no Brasil e em diversos países Latino-americanos, muitas são as possibilidades de pesquisa de fatores da dieta benéficos à saúde, tanto do ponto de vista de nutrir o organismo, quanto de prevenir ou mesmo tratar enfermidades. Atualmente, tem sido dada muita ênfase à pesquisa de possíveis propriedades funcionais ou medicinais dos alimentos (Machado e Santiago, 2001; Neumann et al., 2000), possuindo a América Latina um grande potencial devido à enorme variedade de espécies, como, por exemplo, vegetais fontes de diversos tipos de carotenóides (Chávez e Chávez, 1999).
As civilizações dos Astecas e dos Maias já utilizavam o cacau no preparo de chocolate, servido principalmente como bebida quente, que seduziu os conquistadores espanhóis, sendo considerado como "ouro líquido". Além disso, aquelas civilizações já utilizavam o cacau como alimento medicinal. Duke (2000) descreve que o cacao (Theobroma cacao L.) pode ser indicado para o tratamento paliativo do mal de Parkinson, de mastites, de hepatopatias, de impotência sexual, febre, cistites, resfriados, queimaduras, asma e bronquites, diabetes e obesidade. Este autor descreve cada uma das substâncias encontradas no cacau e a respectiva indicação terapêutica. Na maioria dos casos, trata-se de substâncias como a quercetina, a rutina, os ácidos ferúlico, cafeico e cumárico (dentre outros), as catequinas (também presentes nos chás verde e preto do Oriente), as metilxantinas (teofilina, teobromina, cafeína, etc), vários polifenólicos e flavonóides.
Como o cacau é nativo das Américas, tendo o Brasil como um dos principais produtores, deveríamos trabalhar para o isolamento de seus compostos com atividade biológica e testar os efeitos destas substâncias mediante experimentos com cultura de células (in vitro) ou em animais de experimentação (in vivo). Seria desejável, por exemplo, estudar se extratos de cacau ou de chocolate poderiam diminuir a formação da substância ß-amilóide nos neurônios cerebrais, uma vez que a produção desta substância determina a formação de radicais livres, a morte neuronal e, conseqüentemente, a progressão do Mal de Alzheimer (Ferrari, 2000a, b). Também seria interessante se fossem estudados os efeitos dos compostos do cacau e chocolate sobre a sobrevivência celular. Isto significa testar se tais compostos (polifenólicos, como as procianidinas e catequinas) podem inibir a morte celular acidental (necrose) ou a morte celular programada (apoptose).
Os principais mecanismos desempenhados pelas diversas biomoléculas presentes em alimentos e seus conseqüentes efeitos benéficos à saúde podem ser, dentre outros (Duke, 2000; Lampe, 1999): 1) Atividades antioxidantes; 2) Atividades antimicrobianas; 3) Propriedades anti-inflamatórias; 4) Propriedades hipocolesterolêmicas e anti-ateroscleróticas; 5) Atividades anti-trombóticas; 6) Propriedades imunoestimulantes; 7) Atividades de detoxificação de drogas e xenobióticos; 8) Efeitos redutores da pressão arterial; e 9) Efeitos sobre a sobrevivência celular, através da inibição ou ativação da morte celular programada.
Mecanismos Antioxidantes
Diversos grupos de pesquisa (Ziouzenkova et al., 1996; Ferrari, 1998; 1999; Vinson et al., 1998; Kähkönen et al., 1999) têm procurado desvendar se determinada fruta ou hortaliça apresenta substâncias com atividades antioxidantes, neutralizando ou removendo espécies reativas derivadas do oxigênio (superóxido, hidroxila, oxigênio singlete, perhidroxila,), do nitrogênio (peroxinitrito) ou de metais (do ferro, cobre e outros).
Antioxidantes, LDL e aterosclerose
Neste sentido, o grupo liderado por Kanner foi o primeiro a descobrir que os fenólicos do vinho (e das uvas) inibem a oxidação do colesterol "ruim", o LDL (low density lipoprotein), prevenindo o desenvolvimento da aterosclerose e doenças correlatas (Kinsella et al., 1993). Os franceses não ficaram atrás e também têm pesquisado sobre o assunto, bem como os chilenos, importantes produtores de vinho. Entretanto, é difícilencontrar pesquisas Latino-americanas sobre o assunto, pelo menos nos sistemas de indexação mais utilizados nas Américas, como o MEDLINE e o LILACS, talvez porque muitas vezes os resultados são publicados em periódicos regionais não indexados e/ou pouco difundidos ou a divulgação se faz no exterior sem que seja possível que o conhecimento seja divulgado no país.
Daquilo acima exposto, fica claro que muito se conhece das ações e/ou efeitos fisiológicos das substâncias naturais. Todavia, ainda não foram total ou mesmo parcialmente estabelecidos os verdadeiros mecanismos celulares e moleculares de substâncias anticancerígenas, cardioprotetoras e neuroprotetoras, dentre outras.
Sem dúvida, um os principais mecanismos que explicam os efeitos benéficos desempenhados pelos fitoquímicos presentes em frutas e verduras é representado pela ação antioxidante.
Os antioxidantes como o ácido ascórbico (vitamina C) o tocoferol (vitamina E) e flavonóides (especialmente os carotenóides, incluindo aqueles com atividade pró-vitamínica A) apresentam fundamental importância na estabilidade de membranas e moléculas lipídicas, impedindo que as lipoproteínas sanguíneas, principalmente a LDL e a VLDL (very low density lipoprotein), sejam oxidadas por espécies reativas do oxigênio ou do nitrogênio (Halliwell e Chirico, 1993), tendo como conseqüências a formação da placa aterosclerótica e, a posteriori, a aterosclerose (Steinberg et al., 1989). Os clássicos trabalhos de Goldstein e Brown, no final da década de setenta (Basu et al., 1979), sobre estes mecanismos bioquímico-patogênicos lhes resultaram no prêmio Nobel de Medicina.
Assim, para impedir a aterosclerose e outros processos patogênicos, a terapia nutricional antioxidante apresenta, na prática, fundamentos sólidos quanto à questão dos mecanismos antioxidantes e dos efeitos positivos à saúde, na diminuição tanto do risco de câncer, quanto de doenças cardiovasculares (Duthie e Bellizzi, 1999; Yang, 2000; Ferrari, 2001).
Abbey et al (1995) evidenciaram que a suplementação da alimentação de fumantes com suco de laranja e cenoura diminuiu a oxidação de LDL, in vitro, induzida pelo cobre.
Hoje, já estão bem estabelecidos os protocolos de pesquisa para testar as possíveis atividades inibitórias sobre a oxidação das lipoproteínas LDL. Uma descrição completa dos métodos pode ser obtida em trabalhos do grupo do H. Esterbauer (Ziouzenkova et al., 1996) e em Vinson et al. (1998) e Leonhardt et al. (1999). Por que não se testa o poder antioxidante do açaí, da manga, da goiaba, da banana ou da jaca, dentre muitos outros alimentos?
Do mesmo modo, através de ensaios químicos, sabe-se que a capacidade antioxidante de uma taça de vinho tinto (150ml, DDR para a prevenção de cardiopatias) é equivalente a doze taças de vinho branco, dois copos de chá, quatro maçãs, cinco cebolas, três copos e meio de cerveja, sete taças de suco de laranja e vinte taças de suco de maçã (Paganga et al., 1999).
Novamente a questão se repete: quais são as porções de açaí, de laranja, de maçã, de chá mate, de cenoura, de alface, de mel, de própolis, de cupuaçú, de abacaxi, de milho, de feijão que apresentam a mesma atividade antioxidante de uma taça de vinho tinto? Será que os nossos vinhos apresentam maior ou menor conteúdo de polifenólicos antioxidantes que os vinhos europeus? 
De modo geral, a proteção antioxidante das LDL ou de lipídios de biomembranas ocorre da forma exposta na Figura 1.
Figura 1. Mecanismo antioxidante na prevenção da aterosclerose. ERO: espécie reativa de oxigênio; Ox-LDL: LDL oxidada
Há poucos anos, Fruebis et al. (1999) demonstraram que os tratamentos com vitamina E e probucol diminuíram a expressão da molécula de adesão vascular-1 (VCAM-1) em 49,0% e 74,9%, respectivamente, decrescendo o risco de aterosclerose. A VCAM-1, juntamente com as integrinas, é responsável pela adesão de monócitos ao endotélio, contribuindo para o desenvolvimento da aterosclerose.
Antioxidantes e DNA
Outro mecanismo antioxidante, relevante para a prevenção de mutações e da carcinogênese, é a proteção do DNA. Diversos antioxidantes, como o ascorbato, o tocoferol e certos fenólicos, podem proteger o material genético dos efeitos deletérios provocados pelas espécies reativas do oxigênio, nitrogênio e de metais (Ferrari, 2001).
O isolamento de compostos de alimentos consumidos no país e o teste de suas possíveis atividades anti-mutagênicas podem ser realizados através da técnica "single-cell gel eletrophoresis assay" ou ensaio cometa (Noroozi et al., 1998). O ensaio cometa consiste na exposição das células a baixas concentrações de peróxido de hidrogênio (H2O2) que em meio alcalino provoca lise nuclear de modo que o material nuclear é liberado do núcleo, formando uma cauda de cometa, revelada em "slides" de gel de agarose. A inibição da formação da "cauda do cometa" pelo composto em estudo sugere uma atividade anti-mutagênica do mesmo.
Do mesmo modo, pode-se induzir mutações por meio de oxidantes e realizar o seqüenciamento de um determinado conjunto de pares de bases do DNA. Caso a prévia adição do composto em estudo promova inibição do número de bases nucleotídicas mutadas, tal substância também apresenta capacidade anti-mutagênica. Este teste, originalmente criado por Bruce Ames (Teste de Ames), utiliza linhagens de Salmonella typhimurium suscetíveis à mutação (Ames et al., 1975).
Agentes mutagênicos também podem se ligar quimicamente ao DNA, alterando a expressão gênica. Neste sentido, o malonaldeído (MDA), um dos principais produtos secundários da oxidação de lipídios, é capaz de se ligar ao DNA, formando principalmente os adutos Guanina-MDA (Hadley e Draper, 1990). Fang et al. (1996) observaram níveis de adutos MDA-DNA 3,6 vezes maiores em leucócitos de indivíduos alimentados com dieta rica em ácidos graxos poliinsaturados em relação aos indivíduos que receberam dieta rica em ácidos graxos monoinsaturados (7,4 ±8,7 adutos/107 nucleotídeos versus 1,6 ±1,9 adutos/107 nucleotídeos). Embora ainda haja muitas dificuldades técnicas na preparação, interpretação e análise dos produtos da oxidação do DNA (adutos e outros), conforme discutiu Halliwell (2000), os estudos dietéticos podem incorporar mais este arsenal para avaliar o potencial anti-mutagênico de compostos da dieta.
Expressão gênica mediada por nutrientes 
Desde 1990, com a descoberta do gene elemento de resposta antioxidante (antioxidant-responsive-element"; ARE) por Rushmore e Pickett (1990), hoje um dos maiores desafios da biologia molecular é testar se um composto dietético (ou sintético) poderia ativar o ARE provocando uma resposta defensiva antioxidante na célula para remover espécies reativas oxidantes.
Para estudar tais questões, sugere-se a leitura do trabalho de Chesters (1998) para compreensão das diversas técnicas de Biologia Molecular. Destas, destacam-se a hibridização do genoma, o "northern blotting" (para estimação do RNA mensageiro, que codifica a mensagem para a síntese de uma proteína), a clonagem do genoma, a reação de polimerase em cadeia (polymerase chain reaction; PCR) para a multiplicação da quantidade de DNA da amostra, o seqüenciamento do DNA (para que sejam conhecidas, na seqüência correta, as composições de nucleotídios e bases nitrogenadas do DNA) e as proteínas produzidas pelo RNA mensageiro. A tecnologia dos "microchips" de oligonucleotídeos (biochips) propiciou um grande avanço no estudo da expressão gênica e identificação de proteínas (Askari et al., 2001; Moreno-Aliaga et al., 2001).
A Figura 2 esquematiza a ativação do ARE ou ERA (elemento de resposta antioxidante) como importante ação antioxidante de um fitoquímico.
Figura 2. Mecanismos antioxidantes mediados pela ativação do Elemento de Resposta Antioxidante (ERA).
A avaliação do potencial antioxidante de substâncias presentes em alimentos também pode ser realizada mediante testes de produção de antioxidantes celulares, como superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx), em células sanguíneas (Kinscherf et al., 1998;Matés et al., 1999), no figado (Yamamasu et al., 1997), no cérebro (Chan, 1996), no coração (Yen et al., 1996) e em outros órgãos e tecidos importantes.
Também pode se estudar se compostos presentes em alimentos são capazes de ativar a produção de outros fatores antioxidantes citoprotetores, como o fator-1 induzido pela hipóxia (hypoxia-inducible factor-1; HIF-1) e as chaperonas ou proteínas do choque térmico (heat-shock proteins; HSPs), que protegem tanto o miocárdio (Williams e Benjamin, 2000) quanto o sistema nervoso central (Sharp et al., 1999) da ação deletéria de espécies oxidantes.
O Selênio, reconhecido antioxidante, anticancerígeno e inibidor da morte celular (Schrauzer, 2000), apresenta-se principalmente na forma de selenocisteína, que é incorporada às sete formas conhecidas de selenoproteínas (Lescure et al., 2000). Estudar o potencial de alimentos ricos em Selênio em ativar a produção de selenoproteínas também constitui uma linha de pesquisa relevante.
Expressão gênica e obesidade
A regulação genético-bioquímica do acúmulo de gordura nos tecidos adiposos é outra questão crucial para a compreensão da obesidade e seus determinantes. A síntese de gordura através da glicose requer que esta sofra uma fosforilação mediada pela glicoquinase (EC 2.7.1.2) para formar a glicose-6-fosfato (G-6-P). A G-6-P sensibiliza genes do elemento de resposta à glicose (glucose response element; GRE) que, através de fatores de transdução, ativam a síntese da enzima ácido graxo sintase (EC 2.3.1.85), convertendo intermediários da glicose em ácidos graxos no interior de adipócitos (Ferré, 1999). Um dos principais fatores de transcrição do GRE é o ADD1, que pertence ao grupo dos elementos reguladores de esteróis (sterol regulatory element binding protein-1; SREBP1), cuja superexpressão em camundongos transgênicos provoca uma elevadíssima produção de ácido graxo sintase e a formação da esteatose hepática. Por outro lado, a ativação de GRE e da ácido graxo sintase é inibida por uma enzima quinase dependente de AMP (AMP-activated protein quinase; AMPK) (Ferré, 1999). O controle da adipogênese e lipogênese depende também de outros genes. Em camundongos, mutações em cinco genes [obeso (ob), diabetes (db), "agouti yellow’ (Ay), "fat" e "tubby"] são responsáveis pelo desenvolvimento da obesidade (Leibel et al., 1997; Moreno-Aliaga et al., 2001). A Leptina, produto do gene ob, controla o apetite e o balanço energético. Mutações no gene ob diminuem a produção de Leptina, tendo como conseqüência o desenvolvimento da obesidade; e a administração de Leptina provoca diminuição do peso naqueles animais (Leibel et al., 1997). Middleton et al. (2001) demonstraram que há uma relação inversa entre os níveis intracelulares de colesterol e a ativação gênica mediada pela adenosina-monofosfato cíclica (AMPc). O metabolismo de lipídios também é dependente da atividade dos receptores nucleares para a proliferação de peroxisomos (PPAR). Estes receptores, promovem a proliferação de peroxisomos, que estimulam a adipogênese, e encontram-se em níveis elevados em pacientes com obesidade e diabetes. Dietas ricas em ácidos graxos saturados estimulam o sistema PPAR, tendo como conseqüências hiperplasia e hipertrofia de adipócitos; ao passo que aquelas ricas em ácidos graxos poli-insaturados (n-3), inibem a adipogênese. Outros detalhes encontram-se em Uauy et al. (2000). O estudo de fatores nutricionais que possam controlar a expressão gênica é crucial para a descoberta de novas formas de controle e terapias da obesidade.
Estudos para compreender melhor os papéis desempenhados pelos nutrientes e fitoquímicos sobre a expressão gênica são recomendados pelo Instituto de Tecnologia de Alimentos dos EUA (IFT, 2001), sendo fundamentais para a caracterização de alimentos modificados geneticamente (AMG). 
A União Européia e a FAO classificaram os AMG em três categorias: a) Aqueles que apresentam a mesma composição do parental, ou seja, não diferem geneticamente daquele que lhe originou. b) Aqueles que apresentam a mesma composição, excetuando-se uma característica bem-definida. c) Aqueles que diferem do parental. Para o grupo a, a avaliação de seguridade obriga apenas a caracterização da inserção gênica realizada; enquanto que para o grupo b é necessário avaliar a seguridade das proteínas expressas. Além das avaliações supracitadas, estudos toxicológicos completos devem ser realizados para o último grupo (Martens, 2000).
Inibição ou Ativação da Apoptose através de Fitoquímicos: Chave para a Prevenção das Doenças Neurológicas ou para o Combate às Células Cancerígenas
Introduzida definitivamente em 1972 por Kerr e colaboradores (Kerr et al., 1972), a apoptose ou morte celular programada (MCP) é um tipo especial de morte celular que ocorre desde organismos unicelulares (protozoários, bactérias, fungos, etc) até a espécie humana (Evan e Littlewood, 1998; Ferrari, 2000a,b). Ainda no período embrionário, ocorre MCP das células interdigitais para que sejam formados os dedos das mãos e dos pés do novo ser humano.
A apoptose ocorre em diversos processos fisiológicos normais do organismo e também em diversas disfunções ou doenças, como na morte de linfócitos e de neurônios durante a infecção pelo HIV, na morte de neurônios na demência e até mesmo na morte de células do miocárdio após a isquemia ou o infarto do miocárdio (Thompson, 1995; Peter et al, 1997; Ferrari, 2000a).
Um dos principais grupos de substâncias tóxicas capazes de induzir tanto a morte celular acidental e grave, a necrose, quanto a subletal MCP, a apoptose, é representado pelos radicais livres do oxigênio e nitrogênio (Ferrari, 2000b).
Todavia, a vitamina C, o tocoferol, carotenóides e diversos antioxidantes sintéticos (N-acetil-cistetína, trolox, ebselen) são capazes de remover as substâncias oxidantes e inibir a morte celular tanto in vitro quanto in vivo (Ferrari, 2000a,b).
Por outro lado, a ativação da apoptose tem sido um dos artifícios estudados pelo homem para a eliminação de células envelhecidas ou cancerígenas. Assim, diversos produtos naturais tem sido estudados no sentido de proteger o coração ou os tecidos nervosos da apoptose ou de induzí-la para eliminar células neoplásicas. Na Tabela I, estão agrupados fatores capazes de induzir e outros de suprimir a apoptose, podendo estar os primeiros associados à patogenia e os últimos à prevenção de doenças.
Dentre as doenças associadas à diminuição da apoptose temos algumas infecções virais, doenças linfoproliferativas e tumores. Ao contrário, na AIDS, na colite ulcerativa, no diabetes mellitus, na falência hepática, no infarto do miocárdio, na intoxicação etílica, na osteoporose, na tireoidite de Hashimoto e nas diversas doenças neurodegenerativas (Mal de Parkinson, degeneração cerebelar, Mal de Alzheimer, esclerose lateral amiotrófica, retinite pigmentosa, etc), ocorre apoptose em expressivo número de células (Ferrari, 2000a,b; Peter et al., 1997; Thompson, 1995).
A Ativação da Apoptose como Mecanismo Anti-Tumoral
Muitas pesquisas estão sendo realizadas no sentido de se determinar os efeitos pró-apoptóticos de substâncias naturais com potencial para a quimioprevenção ou tratamento do câncer. Sabe-se que o consumo de alho está relacionado a menor risco de câncer. O alho contém alicina, substância capaz de provocar apoptose de células tumorais in vitro (Wagner, 1999). Pesquisadores do Japão observaram que os polifenólicos do caqui (Diospyros kaki L.) foram capazes de induzir, in vitro, a apoptose de células de leucemia linfocítica humana (Achiwa et al., 1997). Há muitos anos já se sabia também que o consumo de chá (verde ou preto) diminuía o risco de câncer (digestório, especialmente) nas populações do Oriente. Yang et al. (1998) demonstraram que os polifenólicos do chá foram capazes de induzir a apoptose em diversas células tumorais humanas em cultura.
Um caso intrigante é o da ß-lapachona (3,4-dihidro-2,2-dimetil-2H-nafto-[1,2,-b]piran-5,6,-diona), sintetizada a partir da adição de ácido sulfúrico aocomposto lapachol, isolado da planta Tabecuia avellanedae, encontrada no Brasil. A ß-lapachona é capaz de induzir a formação de radicais livres e conseqüentemente de promover a apoptose de células de leucemia humana in vitro (Chau et al., 1998). Ao contrário, o éster de fenitila do ácido cafeico, encontrado no própolis, induz a apoptose de células leucêmicas HL-60, in vitro, através da diminuição do potencial transmembrana mitocondrial, da diminuição do GSH e da remoção do H2O2, mas não do O2- (Chen et al., 2001).
Sabe-se que o resveratrole, polifenólico da casca das uvas, presente em sucos de uva e vinhos, é capaz de diminuir a formação de tumores em animais, efeito este mediado, ao menos em parte, pela inibição da proliferação celular e da indução da MCP (Huang et al., 1999).
É sabido que o aparecimento de mutações no DNA celular, promovidas por agentes patogênicos (radicais livres, toxinas, metais, fontes energéticas, etc), pode desencadear a perda do controle na proliferação celular, tendo como conseqüência um fenótipo celular oncogênico. Neste sentido, fatores da dieta podem induzir a apoptose de células neoplásicas desde os estágios iniciais da carcinogênese, impedindo a expansão proliferativa das células transformadas e a formação dos tumores (Ferrari, 2000a). Certamente, fatores da dieta também diminuem o risco de cânceres através de outros mecanismos, como a remoção de radicais livres do oxigênio e a detoxificação de xenobióticos (Lampe, 1999).
Como principais indicadores da apoptose temos as características morfológicas da célula, a ativação do gene p53 (e a produção de sua proteína P53) e das enzimas caspases, que executam a morte celular apoptótica, e a fragmentação nuclear (Figura 3). As principais vias celulares e moleculares da apoptose induzida por radicais livres e produtos da peroxidação de lipídeos foram revisadas (Ferrari, 2000b). Detalhes sobre os protocolos para estudar os possíveis efeitos pró-apoptóticos de nutrientes e substâncias funcionais de alimentos na ativação de p53, das caspases e da fragmentação nuclear podem ser encontrados em Anjum e Khar (1997), Chau et al. (1998), Kinscherf et al. (1998), Stridh et al. (1998). Para diferenciação de necrose e apoptose veja Chau et al. (1998) e Ferrari (2000a).
Figura 3. Mecanismos gerais de ativação ou supressão da Apoptose. EM: esfingomielinases; FL: fosfolipases; bcl-2: proteína de linfoma de células B; AIF: fator indutor de apoptose; NFkB: fator nuclear ß; DISC: complexo indutor de apoptose; rb: gene do retinoblastoma; myc: gene de controle da proliferação; rpr: gene "reaper" de Drosophila sp; bax: gene ativador da apoptose via mitocôndria; bad: gene inibidor da apoptose via inibição de bax; Setas: indução da apoptose; Linhas pontilhadas: inibição da apoptose.
A Inibição da Apoptose Resguarda as Células, Protegendo Órgãos Vitais
Todavia, os efeitos antiapoptóticos são importantes para evitar a perda celular em órgãos essenciais, como o fígado, o cérebro, o pâncreas, o coração, os rins, etc. Neste caso, diversos antioxidantes de origem natural podem ser candidatos a compostos capazes de inibir a morte celular e proteger tecidos e/ou órgãos essenciais ao adequado funcionamento do organismo, uma vez que diversos tecidos são formados por células especializadas com baixa capacidade proliferativa, o que dificulta ou simplesmente impede a regeneração de um órgão. O papel dos antioxidantes e as principais vias celulares e moleculares que podem ser alvo para o estudo de nutrientes anti-apoptóticos começam a ser esclarecidas (Ferrari, 2000b).
Para estudar a inibição da apoptose, podem ser avaliados os mesmos parâmetros acima descritos e também a ativação do gene antiapoptótico bcl-2 e a conseqüente produção da proteína antiapoptótica Bcl-2 (Anjum e Khar, 1997; Chan, 1996), além de outras vias encontradas na Figura 3.
Discussão e Conclusão
Uma das maiores polêmicas dos estudos nutricionais têm sido o paradoxal efeito da suplementação com vitaminas antioxidantes para a prevenção do câncer. Alguns estudos demonstraram que a suplementação com ß-caroteno aumentou o risco de câncer pulmonar em fumantes inveterados, enquanto que diminuiu o risco de câncer gastroesofágico em desnutridos (Yang, 2000; Silva e Naves, 2001). Estudos sobre expressão de genes mediada por nutrientes poderão ser fundamentais para começar a compreender em que situações os antioxidantes realmente diminuem o risco de câncer e em quais eles não são eficazes.
Ademais, diversas análises de estudos epidemiológicos com seres humanos têm evidenciado que há uma associação inversa entre a ingestão de frutas e hortaliças e o risco de doenças cardiovasculares (Ferrari, 1998, 2001). Em particular, têm sido demonstradas associações inversas entre a ingestão de carotenóides, vitamina C, vitamina E, fenólicos (diversos, incluindo o licopeno) e o risco de doenças cardiovasculares (Kinsella et al., 1993; Ferrari, 1998, 2001; Duthie e Bellizzi, 1999; Lampe, 1999). Os ensaios laboratoriais são fundamentais para elucidar quais os mecanismos de ação dos nutrientes e não nutrientes da dieta que são responsáveis por tais efeitos benéficos observados em estudos epidemiológicos.
Com esta grande biodiversidade, até quando vamos continuar investindo pouco em Educação, Pesquisa e Divulgação Científica, perdendo a oportunidade de isolar e descobrir novos compostos da dieta capazes de proporcionar uma alimentação mais saudável para diminuir os riscos ou mesmo tratar doenças crônicas do cérebro ou o câncer?
Uma das saídas é o trabalho em conjunto de diversos laboratórios de pesquisa da mesma Universidade, entre diferentes Universidades, ou mesmo de outros países, possibilidade que vem sendo exercida através do programa INFOODS da FAO (Chávez e Chávez, 1999) e que pode ser ampliada através de outras iniciativas. Ademais, é urgente a necessidade da formação de grupos de pesquisa multidisciplinares com biólogos moleculares, farmacêutico-bioquímicos, químicos, biomédicos, médicos, nutricionistas e outros profissionais da Área de Alimentação e Nutrição.
AGRADECIMENTOS
Ao CNPQ (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) e à FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) pelo financiamento de nossas pesquisas.
REFERÊNCIAS
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