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843 NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 REVISÃO DA INSIGHT |doi:10.1038/nature05660 Biologia dos melanócitos e pigmentação da pele Jennifer Y. Lin1,2 & David E. Fisher2 Os melanócitos são células da pele fenotípicas mas histologicamente inconspícuas. São responsáveis pela pigmentação da pele e do pêlo, contribuindo assim para a aparência da pele e proporcionando proteção contra danos por radiação ultravioleta. Os mutantes da pigmentação em várias espécies são altamente informativos sobre as vias genéticas básicas e de desenvolvimento, e fornecem pistas importantes para os processos de fotoproteção, predisposição ao câncer e até mesmo a evolução humana. A pele é o local mais comum de câncer em humanos. A compreensão contínua das contribuições dos melanócitos para a biologia da pele irá, assim o esperamos, proporcionar novas oportunidades para a prevenção e tratamento de doenças de pele. Os melanócitos podem absorver a radiação ultravioleta (UVR) e sobreviver a um considerável stress genotóxico. A pele é a principal barreira para o ambiente externo e depende dos melanócitos para fornecer, entre outras coisas, fotoproteção e termorregulação, produzindo melanina. O grau de produção de pigmentos manifesta-se como "fototipo" de pele (cor da pele e facilidade de bronzeamento)1 e é o preditor mais útil do risco de câncer de pele humana na população em geral. As cores que vemos em penas, pêlos e pele são em grande parte determinadas por melanócitos. Além dos carotenóides e da hemoglobina, a melanina é o principal contribuinte para a pigmentação. Existem dois tipos principais de melanina - a fêomelanina vermelha/amarela e a eumelanina castanha/preto. Os grânulos contendo melanina são conhecidos como melanosomas e são exportados dos melanócitos para queratinócitos adjacentes, onde se encontra a maioria dos pigmentos. Como resultado, as diferenças de pigmentação podem surgir da variação no número, tamanho, composição e distribuição dos melanossomas, enquanto que o número de melanócitos normalmente permanece relativamente constante (Fig. 1a, b). As mutações que afectam a pigmentação foram identificadas em muitas espécies porque são facilmente reconhecíveis. Tais mutantes podem ser categorizados em quatro grupos: hipopigmentação e hiperpigmentação, com ou sem número alterado de melanócitos. Estas distinções fenotípicas deram a oportunidade de classificar facilmente os genes que afetam a linhagem melanócita, no que diz respeito à viabilidade ou diferenciação (ou ambos). Alguns destes mutantes funcionam de forma não-celular autônoma, revelando assim ainda mais as vias de comunicação celular de importância fisiológica. Colectivamente, a pigmentação ou a cor do revestimento mutantes tornaram-se um recurso inestimável para a análise da diferenciação dos melanócitos e como um modelo para os campos mais amplos do desenvolvimento de cristais neurais e genética dos mamíferos. Existem duas populações melanocitárias discretas nos folículos pilosos: as células estaminais melanocitárias e a sua descendência diferenciada, que residem em locais geograficamente distintos para compor uma unidade folicular estreitamente ligada à população de queratinócitos circundantes. As células estaminais dos melanócitos foliculares têm papéis importantes tanto na pigmentação capilar normal como no envelhecimento capilar, e defeitos genéticos específicos têm esclarecido ainda mais as propriedades de sobrevivência desta população celular. Esta revisão resume como a pigmentação é regulada a nível molecular e como a resposta de bronzeamento proporciona proteção contra danos e câncer de pele. Discutimos os recentes avanços no nosso conhecimento dos genes envolvidos nestes processos e como eles afetam a cor da pele e do cabelo. Também abordamos a origem do desenvolvimento dos melanócitos e como eles são mantidos pelas células-tronco melanoblastos, cuja eventual depleção pode contribuir para o envelhecimento do cabelo. Finalmente, detalhamos algumas questões que a investigação em biologia dos melanócitos espera abordar no futuro. Assine o DeepL Pro para poder editar este documento. Visite www.DeepL.com/Pro para mais informações. Jhully Destacar Células fenótipicas mas histologicamente pequenas. Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar 844 REVISÃO DA INSIGHT NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 Regulação da pigmentação Receptor de Melanocortina-1 A contribuição dos melanócitos para a pigmentação é conservada através de muitas espécies. Em certas espécies como os peixes, a pigmentação é fornecida por outros tipos de células, conhecidos como xanthophores e iridiphores2 (Fig. 1c). Apesar da identificação de mais de 100 loci envolvidos na pigmentação dos vertebrados, o receptor de melanocortina-1 (MC1R) é consistentemente um locus representativo e determinante do fenótipo do pigmento3. O locus de extensão (Mc1re/e) foi identificado pela primeira vez em camundongos com base na cor alterada da pelagem4,5. Os mutantes recessivos têm pêlos amarelos ou feomelanóticos, enquanto os ratos do tipo selvagem têm pêlos eumelanóticos pretos/castanhos. Esta mutação tem sido conservada em animais pelados de mamutes a gatos e cães de hoje6 (Fig. 1d). Outros receptores da família das melanocortinas são encontrados em várias linhagens celulares - por exemplo, o MC4R é expresso no hipotálamo, onde modula o metabolismo energético7. O MC1R codifica um receptor com sete membranas, acoplado à proteína G. O MC1R ligado a agonistas ativa a adeniliclase, induzindo a produção cíclica de AMP8, o que leva à fosforilação dos membros da família de fatores de transcrição da proteína CREB (cAMP responsive-element-binding protein). A CREB, por sua vez, ativa transcrição de vários genes, incluindo aquele que codifica o fator de transcrição de microftalmia (MITF), o fator de transcrição que é fundamental para a expressão de numerosas enzimas pigmentares e fatores de diferenciação9 (Fig. 2). Os agonistas do MC1R humano incluem α - hormônio estimulante dos melanócitos (α-MSH) e hormônio adrenocorticotrópico (ACTH), e estes causam um aumento na produção de eumelanina através de níveis elevados de cAMP10,11. O gene agouti (Asip) codifica um antagonista do MC1R12, que é responsável pelo padrão de bandagem feomelanótica do pêlo de rato do tipo selvagem. Uma mutação inativadora (não agouti) neste locus é responsável pelo pêlo preto da linhagem C57BL6 do rato. Recentemente, foram relatadas evidências de uma associação entre um único polimorfismo nucleotídeo na região não traduzida de 3' da proteína agouti humana e cabelos escuros e olhos castanhos13. O papel do MC1R na pigmentação capilar é marcante. A região codificadora do MC1R humano é altamente polimórfica com pelo menos 30 variantes alélicas, a maioria das quais resulta em uma única substituição amino-ácida14. Algumas substituições, tais como R151C, R160W e D294H, estão associadas ao cabelo ruivo. O fenótipo 'ruivo' é definido não só pela cor do cabelo, mas também pela pele clara, incapacidade de bronzear e propensão para sardas. Estudos funcionais sugerem que essas variantes codificam mutantes hipomórficos que são incapazes de ligar ligand ou ativar adenylyl ciclase15,16. Assim, pode ser possível ter um efeito aditivo entre dois alelos variantes17. Duas mutações pontuais no segundo domínio transmembrana produziram receptores constitutivamente ativos com uma camada escura dominante resultante em ratos5, embora tais mutações de ganho de função ainda não tenham sido relatadas em humanos18. O rastreamento dos loci MC1R através de diferentes tipos de pele e regiões geográficaslevou a diferentes teorias sobre a evolução da pigmentação humana. Estudos epidemiológicos sugerem que a pigmentação está sob restrição funcional em África e que essa restrição se perdeu nas populações que deixaram o continente africano. Não está claro se o impulso para a seleção foi necessário pela produção de vitamina D induzida pela RUV sobre a proteção contra os danos do DNA causados pela RUV ou como resultado de um caminho crítico não descoberto14,18. O MC1R pode ser evolutivamente significativo por outras razões biológicas, como o aumento da analgesia κ-opioide, que foi recentemente ligada aos alelos variantes MC1R tanto em camundongos quanto em humanos19. Apesar da influência aparentemente forte do MC1R tanto na pigmentação capilar como cutânea, é evidente que outros factores também estão envolvidos no controlo da pigmentação cutânea, pois existem muitos indivíduos de pele clara mas de pêlo escuro nos quais é pouco provável que o MC1R, por si só, limite a pigmentação cutânea. Recentemente o SLC24A5, que codifica um trocador catiônico putativo, foi identificado como o homólogo humano de um gene zebrafish que causa o fenótipo 'dourado'20 (Fig. 1). Embora sua função não seja clara, é plausível que a química catiônica possa modular os processos de maturação melanosomal. Os humanos têm dois alelos primários SLC24A5, que diferem por uma única substituição amino-ácida. Em quase todos os africanos e asiáticos a substituição é a alanina, mas em 98% dos europeus o alelo codifica a trionina. A função da SLC24A5 na pigmentação humana continua por determinar, mas a correlação das suas variantes com as populações humanas é impressionante e sugere que é importante no controlo da pigmentação cutânea. Melanossomas e melanogênese A produção de melanina ocorre predominantemente numa estrutura tipo lisossoma conhecida como o melanosoma. A feomelanina e a eumelanina diferem não só na cor, mas também no tamanho, forma e embalagem dos seus grânulos21. Ambas as melaninas derivam de um caminho comum dependente da tirosina com o mesmo precursor, a tirosina. O passo obrigatório é a hidroxilação da tirosina à dopaquinona, da qual a l-DOPA também pode ser derivada22. A ausência ou disfunção grave da tirosinase e outras enzimas chave do pigmento (incluindo o gene P, o homólogo humano do locus de diluição do olho do rato, a proteína 1 relacionada à tirosinase, TRP1, e a proteína transportadora associada à membrana, MATP) resulta em oculocutane ous albinism (OCA1-4), que se apresenta com melanócitos intactos mas incapacidade de fazer pigmento (ver ref. 23 para uma revisão). Da dopaquinona, os caminhos da eumelanina e da feomelanina divergem. Duas enzimas cruciais para a eumelanogênese são as proteínas TRP1 (também conhecidas como GP75 ou b-locus) e TRP2 (também conhecidas como dopachrome tautomerase, DCT). TRP1 e 2 compartilham 40-45% de identidade com a tirosinase e são marcadores úteis de diferenciação. A feomelanina é derivada da conjugação por cisteína ou glutationa contendo tiol. Como resultado, a feomelanina é mais fotolabílica e pode produzir, entre seus subprodutos, peróxido de hidrogênio, superóxido e radicais hidroxila, todos desencadeadores conhecidos de estresse oxidativo, que podem causar mais danos ao DNA. Os melanócitos individuais tipicamente sintetizam tanto as eumelaninas quanto as feomelaninas, sendo a razão das duas determinada por um equilíbrio de variáveis, incluindo a expressão enzimática 12 Programa combinado de Harvard em Dermatologia, Massachusetts General Hospital, 55 Fruit Street, Boston, Massachusetts 02115, EUA. Programa de Melanoma e Departamento de Hematologia e Oncologia Pediátrica, Dana-Farber Cancer Institute, Children's Hospital Boston, 44 Binney Street, Boston, Massachusetts 02115, EUA. Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar como surgir o ALBINISMO Jhully Destacar 845 NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 REVISÃO DA INSIGHT pigmentar e a disponibilidade de agentes redutores contendo tirosina e sulfidrila na célula22. A melanina é embalada e entregue a queratinócitos por melanossomas. A formação, maturação e tráfico de melanosomas é crucial para a pigmentação, e defeitos neste processo levam a desordens despigmentadas e diluidoras como a Síndrome de Hermansky-Pudlak (HPS) e a Síndrome de Chediak-Higashi (CHS)24. No lado dos queratinócitos, o receptor-2 ativado por protease (PAR2), um receptor de sete membranas em queratinócitos, tem um papel central na transferência de melanossomos25. Uma vez nos queratinócitos, os melanosomas são distribuídos e, em resposta à RUV, posicionados estrategicamente sobre o lado "exposto ao sol" dos núcleos para formar estruturas semelhantes a capas que se assemelham a guarda-chuvas. Figura 1 | Pigmentação vertebrada. a, hematoxilina e eosina da pele humana normal. As células da camada superior da epiderme (queratinócitos) contêm grandes núcleos, que apresentam uma coloração azul, e a derme parece rosa como resultado da coloração da sua abundante proteína, colagénio (músculos e fibras nervosas também podem manchar de rosa). Os melanócitos normais (setas) têm núcleos menores e citoplasma discreto em comparação com os queratinócitos circundantes. Os melanócitos estão tipicamente localizados na camada basal da epiderme, na junção com a derme. As diferenças na pigmentação humana reflectem variações no número de melanossomas nos queratinócitos e diferentes fenótipos de grânulos de melanina (dependendo da razão eumelanina/fheomelanina) em vez de variação no número de melanócitos. (Imagem cortesia de S. R. Granter, Brigham and Women's Hospital, Massachusetts.) b, Immunohistochemical analysis of the same human tissue as shown in a identify melanocytes by using the immunohistochemical marker D5, which stains the MITF transcription factor located in their nuclei (Imagem cortesia de S. R. Granter.) c, os peixes vermelhos Medaka são valiosos nos estudos de pigmentação. O tipo selvagem, B/B, é o mais baixo dos dois. Comparado com este, b/b (topo), que é criado pela sua cor dourada, carece de melanina, excepto nos olhos. O locus b é altamente homólogo ao locus para o albinismo oculocutâneo 4 (OCA-4) em humanos, MATP ou AIM1. O MATP parece estar envolvido na diferenciação dos melanócitos e na formação de melanossomas. (Imagem reimpressa, com permissão, da ref. 82.) d, A pigmentação amarela em labradores dourados é recessivamente herdada e resulta de uma substituição amino-ácida em Mc1r que produz um códon de parada prematura6. A mesma pigmentação pode ser vista em ratos (Mc1re/e), cavalos e gatos com variantes hipomórficas do Mc1r. (Imagem cortesia da Terra Nova.) e, Animais pelados como ratos não possuem melanócitos epidérmicos (exceto em locais sem pêlos como orelha, nariz e patas). f, Ursos polares têm pêlos ocos não pigmentados para se misturarem com o ambiente, mas, ao contrário de outros animais pelados, têm uma alta densidade de melanócitos epidérmicos, que ajudam na retenção de calor e produzem pele preta mais notável em áreas sem pêlos. (Imagem cortesia de First People). Jhully Destacar 846 REVISÃO DA INSIGHT NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 Melanócitos e respostas fisiológicas Pigmentação induzida por ultravioletas O exemplo mais comum de pigmentação adquirida é o bronzeamento. A olho nu, os efeitos da RUV são marcados por "queimadura solar" e/ou "bronzeado solar". A sensibilidade ao sol é o grau de inflamação cutânea (eritema) e pigmentação que resulta da exposição à RUV, que pode manifestar-se clinicamente de várias formas. Mesmo em baixas doses de RUV,os danos no DNA podem ocorrer antes que haja qualquer evidência de mudança na pele26. A resposta bronzeadora é um dos exemplos mais marcantes de adaptação ambiental em humanos. É bem conhecido que α-MSH aumenta o escurecimento da pele em humanos, fenômeno tradicionalmente observado em pacientes com insuficiência adrenal, cujas glândulas pituitárias produzem excessos compensatórios. A pro-opiomelanocortina (POMC) é o precursor tanto do α-MSH como do ACTH, assim como de outros peptídeos bioativos, incluindo β-endorphin. Embora originalmente identificada na hipófise, sabe-se agora que a produção de POMC ocorre também na pele e no folículo piloso27,28. Após sua produção de POMC, α-MSH é secretada tanto por queratinócitos como por melanócitos29. Em humanos, mutações em POMC resultam em um fenótipo ruivo (como o dos alelos MC1R), assim como anormalidades metabólicas como insuficiência adrenal e obesidade30. Há evidências de que os danos no DNA em si podem ser importantes para o desencadeamento da produção de pigmentos. UVR - tipicamente UVB (comprimentos de onda de 290-320 nm) - induz a quebra da timidina no DNA e a assinatura mais comum é a formação de dímeros ciclobutanos. O tratamento com T4 endonuclease V, uma enzima conhecida por mediar a primeira etapa e limitadora de taxa na reparação dos dímeros de timidina, melhora a resposta de bronzeamento em melanócitos irradiados por UV in vitro31. A aplicação tópica de pequenos fragmentos de DNA como os dinucleotídeos da timina (pTpT) foi pioneira por Gilchrest e colegas, e demonstrou induzir a upregulação da tirosinase e o aumento da pigmentação31. O mecanismo molecular pode estar ligado ao p53, p21 ou PCNA (antígeno nuclear celular proliferante), cujos níveis são aumentados após a exposição ao pTpT em um período de tempo semelhante ao observado após a irradiação UV32. p38 foi sugerido que a cinase ativada por estresse participe da UVR- pigmentação relacionada por fosforilização do fator de transcrição upstream (USF-1), um fator básico de transcrição de leucina helix- loop-helix que pode se ligar ao promotor de tirosina. Em melanócitos derivados de ratos Usf-1-/-, foi observada uma activação UV defeituosa dos promotores POMC e MC1R33. α- MSH também demonstrou activar in vitro a proteína quinase mitogenactiva p3834. Outras vias implicadas incluem as que envolvem endotelina-1, β-fibroblast fator de crescimento (β- FGF), óxido nítrico, p-locus e fator de células-tronco (SCF)35. Processos fisiológicos separados - como a irradiação de raios X e agentes quimioterápicos prejudiciais ao DNA - também podem estimular uma resposta de bronzeamento, o que potencialmente envolve vias que se sobrepõem à resposta aos raios UV36. WS1,3 WS4 Figura 2 | O promotor do MITF. O promotor MITF é regulado em parte pelos factores de transcrição PAX3, SOX10, LEF-1/TCF e CREB durante o desenvolvimento dos melanócitos. Em humanos, as mutações que afectam a via MITF levam a defeitos pigmentares e auditivos que são conhecidos colectivamente como síndrome de Waardenburg (cujos fenótipos são destacados em caixas amarelas). As características principais são representadas pela síndrome de Waardenburg 2a (WS2a), que resulta das mutações do MITF. As pessoas com WS1 têm deformidades craniofaciais e aquelas com WS3 podem ter deformidades nos membros. Estas são devidas a diferentes mutações em PAX3, um fator de transcrição associado à neural, importante para várias linhagens. O WS4 tem a característica adicional da síndrome de Hirchsprung (megacólon) devido à inervação entérica deficiente. As mutações na SOX10, endotelina 3 (ET3) e seu receptor, EDNRB, foram todas implicadas no WS4 e estão relacionadas ao MITF pelos caminhos ilustrados. O LEF/TCF está a jusante da via WNT/βcatenin, um regulador chave do desenvolvimento de melanócitos. A transcrição do MITF é modificada por pelo menos duas outras vias de sinalização receptoras, as do MC1R e do c- Kit, um receptor de tirosina quinase. Os alelos hipomórficos/variantes de MC1R levam ao aumento das proporções de feomelanina/eumelanina, causando cabelos loiros/vermelhos e pele clara. A sinalização do SCF/c-Kit modifica a MITF pós-tradução através da fosforilação do Ser 73 pela via da proteína cinase ativada por mitógeno (Ras/Raf/MEK/ERK), e do Ser 409 pela via da proteína cinase ribossômica S6 de 90 kDa (p90RSK), alterando assim a estabilidade da MITF e o recrutamento de p300 (não mostrado). As mutações do kit c são encontradas no piebaldismo humano, que apresenta perda extensa de melanócitos na pele e também tem sido associada à surdez neurossensorial, sugerindo que o piebaldismo e o WS estão no mesmo espectro Promotor de distúrbios do MITF. PKA, proteína kinase A. Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar 847 NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 REVISÃO DA INSIGHT A incapacidade de bronzear destaca várias características genéticas que podem ser instrutivas no que diz respeito à resposta da pigmentação UV. As variantes do MC1R, que produzem um receptor com um funcionamento fraco, quer através da diminuição da ligação ligand ou da diminuição da activação da adenylyl ciclase, apresentam uma relativa incapacidade para o bronzeado (por exemplo, as cabeças vermelhas não se podem bronzear). Tais indivíduos tendem a sardas mas não produzem um pigmento uniforme e protector. Também são propensos a queimaduras solares, embora os gatilhos para este processo permaneçam pouco claros. As "células queimaduras solares" - queratinócitos em que a apoptose é desencadeada pela RUV - tem sido demonstrado por Brash e colegas para exigir p53 para a sua formação37, identificando assim um papel fundamental para p53 na modulação de uma resposta fisiológica a uma exposição ambiental comum (RUV), e implicando p53 como um "guardião do tecido"38. Mais informações sobre a resposta do curtimento UV foi obtida recentemente através do uso do rato transgénico K14-SCF10. Utilizando este fundo transgénico, foram obtidos ratos de pele clara (Mc1re/e) contendo melanócitos epidérmicos, que se verificou serem agudamente sensíveis aos raios UVR. A RUV foi observada para desencadear um aumento de mais de 30 vezes na indução de POMC/α-MSH em queratinócitos de ratos e humanos, sugerindo que os queratinócitos podem ter um papel importante na 'percepção' da RUV e depois sintetizar e secretar α-MSH. O MC1R mutante foi, não surpreendentemente, visto a abalar qualquer resposta de bronzeamento detectável. No entanto, uma estratégia de salvamento de forskolin topicamente entregue foi usada para contornar a mutação Mc1r e ativar diretamente a adenylyl ciclase, e foi observada para induzir escurecimento profundo da pele em ratos geneticamente de pele clara10. O padrão de pigmentação induzida exibiu características histológicas normais, tais como 'limitação' nuclear em queratinócitos, e produziu proteção significativa contra a formação de células queimadas pelo sol, formação de dímeros de pirimidina e cânceres de pele após a exposição aos raios UVR10. Estes resultados sugerem que a maquinaria de pigmentação escura permanece disponível se devidamente estimulada, e estudos em curso estão examinando se este é o caso em humanos. Resposta à RVU e o risco de câncer de pele Como é que a pigmentação protege a pele? Embora se presuma que isso envolva uma proteção direta pela melanina, nosso entendimento do processo está longe de estar completo. É evidente que a pigmentação da pele, assim como a capacidade de bronzear, diminui o risco de câncer de pele1. Quando o efeito protetor da melanina foi calculado usando medidas de dose mínima eritematosa, a proteção para mesmo os indivíduos de pele escura não é mais do que 10-15 vezes maior do que a observada na ausência de melanina (presumivelmentesignificando um fator de proteção solar relativamente fraco, FPS (Caixa 1)). Mas o fator de proteção em termos de risco de câncer de pele é de 500-1.000 (refs 39, 40), indicando que a pele altamente pigmentada está profundamente protegida contra a carcinogênese. Esta discrepância, embora sujeita a numerosas advertências, incluindo estimativas de quantificação e substitutos de pontos finais, sugere que os mecanismos de proteção do pigmento podem variar para diferentes pontos finais, tais como queimaduras solares e câncer de pele. Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar 848 REVISÃO DA INSIGHT NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 Uma possível explicação para a alta proteção contra o câncer proporcionada pela pigmentação escura pode envolver mecanismo(s) de risco aumentado associado aos pigmentos loiros/vermelhos. As variantes do MC1R demonstraram conferir um risco aumentado de melanoma e cancros cutâneos não melanoma, independentemente do pigmento cutâneo (incluindo o fenótipo de cabelo ruivo)41,42. A feomelanina pode funcionar como um fotossensibilizador capaz de gerar espécies reativas de oxigênio após a irradiação UV43 e tem sido associada a maiores taxas de células TUNEL (TdT-mediated dUTP nick end labelling)-positivas (apoptóticas) após a irradiação UV44. Assim, o aumento da produção de feomelanina pode ser um fator de risco para o melanoma, embora o mecanismo preciso subjacente a este processo ainda não tenha sido totalmente elucidado para garantir que não é apenas um marcador de risco de melanoma, mas que está directamente envolvido na carcinogénese. Deve-se também notar que se e como os protetores solares protegem contra o câncer é uma questão complexa e controversa (Caixa 1). Desenvolvimento de melanócitos O caminho migratório do melanoblast O desenvolvimento de melanócitos a partir de seu precursor, as células de crista neural, destaca as propriedades únicas deste tipo de célula. As células de cristais neurais são células pluripotentes que surgem do ponto mais dorsal do tubo neural entre o ectoderme de superfície e a placa neural. Além dos melanócitos, as células de crista neural dão origem a neurônios e células gliais, medula adrenal, células cardíacas e tecido craniofacial (veja a ref. 45 para uma revisão). Os melanoblastos, os precursores dos melanócitos, migram, proliferam e diferenciam-se a caminho dos seus destinos eventuais na epiderme basal e nos folículos pilosos, embora a distribuição precisa dos melanócitos varie entre as espécies (Fig. 1e, f). Caixa 1 | Perguntas sobre os benefícios dos protectores solares Muitas pessoas usam protetores solares para se protegerem e aos seus filhos contra os efeitos mais letais da RUV. Inquietantemente, os dados até agora não demonstraram que o uso de protector solar protege contra o melanoma, a forma mais mortal de cancro da pele (ver página 851). Isso e as controvérsias associadas produziram respostas que vão desde uma profunda curiosidade epidemiológica até uma ação judicial de classe recentemente movida contra a indústria de protetores solares83. Os protectores solares são definidos de acordo com o "factor de protecção solar" (FPS), que é medido através do cálculo da dose mínima de UVR necessária para causar vermelhidão confluente às 24 h após a exposição na pele protegida, em comparação com a pele desprotegida. Actualmente, a medição do FPS baseia-se principalmente na protecção contra a radiação UVB (comprimentos de onda de 290-320 nm), embora os protectores solares mais recentes possam também proteger a radiação UVA (comprimentos de onda de 320-400 nm). Os UVB podem causar danos no DNA, e há evidências crescentes de que os UVA também podem ter efeitos carcinogênicos84. Outra questão levantada é se o filtro solar inibe a produção de vitamina D85. No entanto, há poucas evidências que sugiram que o filtro solar impede a produção adequada de vitamina D86, ou que níveis baixos de vitamina D estão associados ao aumento do risco de melanoma87. Para cânceres de pele derivados de queratinócitos, como o carcinoma escamoso de células, a associação entre a RUV e a carcinogênese foi claramente estabelecida37,88. De forma correspondente, os protetores solares, quando aplicados corretamente, são eficazes para reduzir a incidência de células escamosas. carcinoma e sua lesão precursora, queratose actínica89. As taxas de carcinoma basocelular, o câncer de pele mais comum, não são tão diretamente afetadas pelo uso de protetores solares90. Ambos os tipos de tumor podem ser removidos cirurgicamente e, embora raramente se metástase, podem causar morbidade significativa e mortalidade ocasional. Há ainda menos provas convincentes de proteção solar no melanoma. Um estudo randomizado e controlado demonstrou a diminuição do número de naevi (toupeiras) em crianças usando protetor solar91. O número de naevi presentes durante a infância é um preditor de melanoma92, embora apenas uma pequena minoria de melanomas tenha aparecido dentro do naevi93,94. Na melhor das hipóteses, a contagem de naevi serve como uma medida indireta. Entretanto, os resultados de vários grandes estudos sugerem que o uso do suscreen está associado a um aumento do risco de melanoma95,96. As ressalvas a essa conclusão incluem potencial viés de seleção (pacientes de maior risco que queimam facilmente têm maior probabilidade de usar protetor solar), questões de uso adequado do protetor solar e não levar em conta as mudanças que ocorreram na formulação do protetor solar desde que os estudos foram realizados, incluindo maior proteção UVB e maior proteção UVA. Esta controvérsia provocou grandes metanálises97,98, que não sugeriram aumento do risco de melanoma com o uso de protetor solar, mas também não demonstraram nenhum efeito protetor solar contra o melanoma. É mecanicamente plausível que o protector solar possa não proteger contra o melanoma? Em um nível simplista, se a capacidade de se bronzear facilmente se correlaciona com a diminuição do risco de melanoma, então os protetores solares podem converter indivíduos de fácil bronzeamento de baixo risco (bronzeado escuro) em indivíduos de alto risco (não sabemos se é a capacidade de bronzear ou realmente estar bronzeado que confere verdadeira proteção). Uma característica notável do risco de melanoma é a identificação do MC1R como um gene de fator de risco de melanoma, independentemente da exposição UVR41,99. Os pigmentos loiros/vermelhos de feomelanina têm sido sugeridos para melhorar os danos intrínsecos de DNA nas células, particularmente em resposta à UVR42.100. Embora esta observação requeira um estudo epidemiológico mais sistemático, é possível que a feomelanina seja fracamente carcinogénica e contribua efectivamente para a formação do melanoma. Não podemos assumir que os protectores solares protegem contra o melanoma de forma análoga à sua protecção contra as queimaduras solares (o que é demonstrado por "pontos perdidos" durante a aplicação). Ainda é possível que a cinética da queimadura solar, carcinoma espinocelular e formação de melanoma sejam tão diferentes que a proteção solar contra o melanoma requer um acompanhamento mais longo do que os estudos até agora relatados. Dosagem alternativa/aplicações de protetores solares podem oferecer proteção diferente contra estes pontos terminais. É importante notar que os dados até agora não sugerem que os protetores solares sejam abandonados. Pelo contrário, a proteção contra queimaduras solares e carcinoma de células escamosas é importante. Mas a proteção contra o melanoma é mais complexa e uma estratégia alternativa de prevenção por enquanto é ficar fora do sol. Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar849 NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 REVISÃO DA INSIGHT O desenvolvimento de melanócitos tem sido bem caracterizado em várias espécies, incluindo o embrião de rato. A visualização de melanoblastos em camundongos tem sido conseguida usando um transgene lacZ no promotor Trp2 desenvolvido por Jackson e colegas46 (Fig. 3). Em camundongos, os melanoblastos diferenciam-se das células pluripotentes de crista neural no dia embrionário (E)8,5, migrando ao longo da via dorsolateral e eventualmente mergulhando ventralmente através da derme. Os defeitos na migração dos melanócitos normalmente aparecem de forma mais proeminente na superfície ventral como 'manchas brancas', já que esta está na maior distância (zona da bacia hidrográfica) do dorso. Por E14,5 em ratos, os melanócitos saem da derme sobreposta e povoam a epiderme e os folículos pilosos em desenvolvimento. Os melanócitos também atingem o coróide da parte posterior do olho, a íris, as leptomeninges e a estria vascularis da cóclea (ouvido interno). 850 REVISÃO DA INSIGHT NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 Vários caminhos de sinalização e factores de transcrição regulam a migração dos melanócitos. Estas proteínas e vias fornecem e integram sinais espaciais e temporais para criar o ambiente adequado para o desenvolvimento e migração normais. Mutações nos genes que afetam este processo produzem hipopigmentação que surge da falta de melanócitos e não da falta de pigmento nos melanócitos viáveis, como ocorre no albinismo. Os principais genes nesta via de desenvolvimento incluem PAX3 (paired-box 3), SOX10 (região Y (SRY)-box 10), MITF, endotelina 3 e receptor de endotelina B (EDNRB). A perturbação destes genes levou a uma compreensão mais clara de certos distúrbios hereditários da pigmentação humana, especificamente a Síndrome de Waardenburg (WS), que é caracterizada por defeitos auditivos e pigmentares. A síndrome de Tietz altamente relacionada tem um fenótipo semelhante, mas está associada a mutações dominantnegativas no MITF. Dadas as relações moleculares e fenotípicas definidas entre os genes responsáveis por estas síndromes, elas representam uma árvore epistatica de fatores regulatórios melanocíticos em interação47 (Fig. 2). Fator de transcrição da microftalmia O fenótipo central da Síndrome de Waardenburg é visto no WS tipo 2 e é caracterizado por forelock branco congénito, cor da íris assimétrica (heterocromia irides) e surdez neurossensorial, tudo resultante da migração de melanócitos perturbada. Um subconjunto de pacientes WS tipo 2 (WS2a) tem mutações heterozigóticas na linha germinal no MITF. Mitf foi originalmente descrito como um mutante da cor da pelagem de um rato há mais de 60 anos. Os ratos homozigotos mutantes têm olhos pequenos, pêlo branco e surdez. Isto é representativo das linhagens celulares afetadas, que incluem células epiteliais de pigmento retinal (RPE) (mutações Mitf resultam em microftalmia), osteoclastos (osteopetrose é vista com certos alelos mutantes em homozigotos) e mastócitos (para os quais a mutação causa disfunção grave)48. Numerosas mutações Mitf foram identificadas em camundongos, assim como em outras espécies, e forneceram uma visão considerável deste locus gênico e de seu papel central no desenvolvimento de melanócitos48. O MITF é um membro da família Myc relacionada com os fatores de transcrição da hélice leucina (bHLH-Zip) e é conservada essencialmente em todas as espécies de vertebrados48. Como outros fatores bHLH-Zip, ele se liga à seqüência de caixa E canônica (CA[T/C]GTG)48. A subfamília MiT dos fatores bHLH-Zip inclui MITF, TFEB, TFE3 e TFEC48. Estes factores MiT homodimerizam e heterodimerizam em todas as combinações, embora a expressão restrita dos tecidos limite a disponibilidade de diferentes combinações de parceiros em contextos específicos. Nos melanócitos, apenas o MITF parece ser o membro crítico da família, enquanto o MITF e o TFE3 heterodimerizam e exibem redundância funcional nos osteoclastos49. Três fatores MiT, incluindo o MITF, também foram identificados como oncogenes humanos e encontrados envolvidos em múltiplas malignidades, incluindo melanoma50 (ver página 851). A via WNT/β-catenin-signalling é também essencial para a indução de cristais neurais e desenvolvimento de melanócitos. Ratos sem Wnt1 e Wnt3a do tipo selvagem têm defeitos de pigmentação51. WNT1 e WNT3A desencadeiam uma via canónica que resulta na transcrição induzida por β-catenin na TCF/LEF (factor de célula T/factor de realce de linfócitos) elementos promotores/reforçadores (Fig. 2). Foram identificados vários alvos de TCF/LEF, incluindo Myc e ciclina D1 em não melanócitos, e MITF, TRP2 e SOX10 em melanócitos e células de melanoma (ver ref. 52 para uma revisão). A superexpressão de β-catenin em zebrafish promove a formação de melanoblastos e reduz a formação de neurónios e glia53. O Melanocyte homing para a epiderme e folículos pilosos c-Kit é um receptor de tirosinse kinase envolvido na expansão, sobrevivência e migração de melanoblastos54. A ativação do c- Kit pelo Kit-ligand (KitL, também conhecido como fator aço ou SCF) leva à ativação de Ras e à sinalização canônica múltipla, bem como à modificação pós-tradução do MITF55 (Fig. 2). c-Kit, SCF e SNAI2 (também conhecido como SLUG) mutações foram todas identificadas no piebaldismo humano, um distúrbio despigmentar ventral autossômico dominante56,57. O piebaldismo é caracterizado pelo forelock branco mas, ao contrário do WS, não é acompanhado pela surdez e, mais comumente, resulta em áreas brancas, despigmentadas (sem melanócitos) de Figura 3 | Melanoblastos etiquetados em embriões de rato DCT-lacZ. Os melanoblastos e melanócitos de camundongos transgénicos DCT-lacZ (azul) são rotulados como melanoblastos. No E11.5, os melanoblastos etiquetados podem ser vistos em alta densidade flanqueando o tubo neural (asterisco branco) e na região cervical (asterisco amarelo). Após a migração dorsolateral, os melanoblastos começam a migrar ventralmente. (Imagem reimpressa, com permissão, a partir da ref. 46). envolvimento da pele e não do cabelo. No entanto, tem havido relatos de um portador de mutação c-Kit com surdez neurossensorial e sem alterações cutâneas pigmentares, sugerindo uma potencial síndrome de sobreposição entre piebaldismo e WS58. A disponibilidade do SCF tem um papel crucial em permitir a sobrevivência dos melanoblastos e promover a proliferação, tanto inicialmente na via de migração dorsolateral como posteriormente a partir do mesênquima dérmico para colonizar os folículos e epiderme capilar46,59,60. A expressão do Scf transgênico sob um promotor de queratina (K14), é suficiente para suportar a localização de melanócitos na epiderme em animais peludos, como ratos, que de outra forma teriam poucos melanócitos epidérmicos em regiões portadoras de pêlos46 (Fig. 1e, f). O uso de mesilato de imatinibe (também conhecido como STI 571 ou Gleevec), um potente inibidor da BCRABL tirosina quinase que também inibe a c-Kit tirosina quinase, pode resultar em perda de pigmento (perda de melanócitos) na pele61. SLUG codifica um factor de transcrição de zinco associado ao piebaldismo. Observou-se pela primeira vez em ratos que as mutações Slug causaram um fenótipo muito semelhante ao Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar 851 NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 REVISÃO DA INSIGHT piebaldismo com anemia, infertilidade e forelock branco e despigmentação do tronco ventral, cauda e pés62. Foi verificado que humanos com piebaldismo sem mutações de c-Kit tinham deleções heterozigóticas abrangendo a região codificadora SLUG63. Além disso, a mutação SLUG também foi relatada no WS2, e ummecanismo proposto para responder por esses efeitos envolve a ligação do MITF ao promotor do SLUG63. O SLUG parece ser necessário para a migração e/ou sobrevivência do melanoblast62. Em um modelo de melanoma de rato, a inibição do SLUG por pequenos RNA interferentes (siRNA) suprime a propensão metastática, potencialmente ligando o SLUG tanto à migração quanto aos comportamentos relacionados à metástase64. Além do c-Kit/SCF, outros mecanismos estão provavelmente envolvidos nos últimos passos da migração dos melanócitos da derme para a epiderme. Estes incluem as endotelinas 1 e 3, o factor de crescimento dos hepatócitos (HGF) e o FGF65 básico. Evidências da influência do HGF na localização dos melanócitos foram obtidas por Merlino e colegas, que descobriram melanose extensiva em diversos locais em ratos transgênicos expressando HGF movidos pelo promotor metalotiônico66. Este modelo tem sido particularmente interessante devido à sua formação de melanoma de alta penetração após doses neonatais únicas de UVR67. Os cadherins também estão implicados: à medida que os melanoblastos dérmicos se movem através da membrana do porão, eles expressam E- cadherina, que é então desregulada e substituída por P-cadherina durante a migração para os folículos capilares68. Em ratos, uma tela de fenótipos dominantes de Barsh e colegas identificou duas novas classes de mutantes com pele escura (Dsk)69. O primeiro grupo continha mutações ativadoras em proteínas G, Gna11 e Gnaq, produzindo excesso de melanoblastos na derme, embora o número correto tenha atingido a epiderme e os folículos pilosos70. As mutações Dsk foram capazes de resgatar defeitos pigmentares da perda de PAX3 e c-Kit, mas não o fizeram em ratos Ednrb-/-71, sugerindo uma amplificação celular autônoma da sinalização endotelial normal através da qual as subunidades Gq mutantes causam um número excessivo de melanoblastos precoces. Melanoblast sobrevivência A expressão MITF é ativada precocemente durante a transição de células pluripotentes de crista neural para melanoblastos e é necessária para a sobrevivência dos melanoblastos migratin g melanoblastos48. A deficiência completa de MITF resulta na ausência de melanócitos, sugerindo que o MITF é essencial para a sobrevivência da linhagem, para a proliferação ou para prevenir a transdiferenciação para outras linhagens de cristais neurais (como a glia e os neurônios). Evidências de que o MITF permanece vital para a sobrevivência dos melanócitos ao longo da vida de um organismo vêm do alelo mutante hipomórfico Mitfvit, que exibe desenvolvimento quase normal de melanócitos, mas acelerou o envelhecimento dependente da cor da pelagem devido à perda de melanócitos pós-natais72. Bcl-2 (leucemia de células B/lymphoma 2), um alvo transcripcional do MITF73 e conhecido inibidor da apoptose, também é necessário para a viabilidade dos melanócitos74. A quinase 2 dependente da ciclina (Cdk2), um regulador do ciclo celular, é outro alvo do MITF75. Foi demonstrado que as células melanoma requerem a expressão de Cdk2 para manter seu ciclo celular e viabilidade75. Entretanto, as interações do MITF com Bcl- 2 e Cdk2 não explicam completamente a necessidade dos melanócitos para que o MITF permaneça viável durante o desenvolvimento, porque o fenótipo homozigoto Mitf-null é mais severo do que qualquer um dos nocaute únicos, e a expressão de qualquer um dos genes nas células do melanoma Mitf-knockeddown só resgata parcialmente a viabilidade75,76. O receptor de citocinas c-Met foi recentemente descoberto como sendo outro alvo transcripcional direto do MITF76. Muitos alvos adicionais do MITF foram identificados, incluindo os inibidores CDK p16INK4a e p21/Cip1 (ver ref. 9 para uma revisão). Juntos, eles provavelmente contribuem para as atividades duplas do MITF em relação à diferenciação melanocítica e sobrevivência/proliferação, e alguns podem servir como alvos de drogas de substituição para a via oncogênica do MITF. A função da sobrevivência mediada pelo MITF deve ser distinguida dos a Tipo selvagem b Bcl-2-/- Figura 4 | DCT-lacZ melanoblastos em Jhully Destacar Jhully Destacar 852 REVISÃO DA INSIGHT NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 marcadores de diferenciação, pois acredita-se que o MITF regula coordenadamente a expressão dos genes dos pigmentos, embora provavelmente em conjunto com outros factores dependentes do contexto. Além da tirosinase, TRP1 e TRP2, os pigmentos alvos do MITF nos melanócitos incluem a prata (PMEL17, também conhecida como gp100, que codifica o epitópo melanomadiagnóstico HMB45), melan-A (também conhecida como MART1), melastatina (TRPM1) e AIM1 (albinismo oculocutâneo 4)9. Células-tronco de melanócitos e cabelo grisalho Os melanócitos do folículo piloso são responsáveis pelo pigmento capilar. O ciclo de vida dos melanócitos do folículo piloso está intimamente ligado ao do resto do folículo piloso, que normalmente está em crescimento (anágeno), mas move-se através de um breve período de regressão (catágeno) e finalmente entra numa fase de repouso (telógeno) na qual o cabelo é libertado e o ciclo pode começar de novo (ver página 834). Existem células estaminais epidérmicas multipotentes na região do bojo (no fundo da porção permanente do folículo, logo abaixo da glândula sebácea)77 (Fig. 4). É também aqui que residem as células estaminais melanócitas. Estas são responsáveis pela restauração do pool de melanócitos diferenciados ao bulbo capilar, onde o pigmento é incorporado enquanto novos cabelos estão sendo sintetizados46 (Fig. 3). As principais características que satisfazem a definição de "estaminais" incluem ciclo lento, automanutenção, imaturidade e competência para regenerar a descendência quando adequadamente estimulada78. Validação independente de que o nicho de células-tronco de melanócitos reside nos folículos pilosos, vindo de pacientes com vitiligo (ausência de melanócitos epidérmicos) resultantes do tratamento imunossupressor, nos quais a repigmentação é claramente iniciada de forma radial a partir dos folículos pilosos. O rato transgénico Dct-lacZ46 tem ajudado os investigadores a identificar a população melanoblástica na região do bojo (Fig. 3). A potência deste sistema foi ilustrada pela análise de vários modelos de camundongos que ganham cabelos78. Os ratos Bcl-2-/- nascem com pigmento normal, mas tornam-se cinzentos no segundo ciclo folicular do pêlo74. Ao nascer, os ratos Bcl-2-/- apresentam morfologia e diferenciação melanócitos normais, embora tenha sido sugerido que a formação de células-tronco de melanócitos pode ser deficiente, pelo menos em determinados folículos79. Entre os dias pós-natais 6 e 8 (ref. 80) há uma perda abrupta de todos os melanócitos do bulbo (Fig. 4), enquanto os melanócitos do bulbo permanecem até o final do primeiro ciclo folicular78. Este fenótipo marcante tem sido interpretado para sugerir um requisito selectivo para o Bcl-2 na manutenção das células estaminais dos melanócitos numa fase crucial na fase de anagénese do ciclo folicular78. Observou-se um envelhecimento mais gradual no rato mutante hipomórfico Mitfvit (ref. 78). Neste caso, os melanócitos volumosos foram perdidos mais gradualmente, embora ainda de forma acentuadamente acelerada em comparação com o tipo selvagem. A perda da população de células estaminais foi precedida pelo aparecimento de células produtoras de pigmentos inesperados na região do bojo (nicho de células estaminais). Como a diferenciação/pigmentação é geralmente incompatível com a originalidade do caule, foi proposto que esta pigmentação "inapropriada" do bulbo pode significar uma saída aberrante do pool de células estaminais melanócitas. Uma eventual depleção das células estaminais desta forma produziria pêlos cinzentos/brancos no ciclo folicular subsequente. O acúmulo demelanócitos em ratos e folículos humanos relacionado à idade também é acompanhado por atrito de melanócitos de protuberância e é precedido por "pigmentação inadequada" nessa população de melanócitos (nicho)78. Mas resta saber se existem outras causas de envelhecimento humano, como em casos seguidos de escurecimento inesperado (como ocasionalmente relatado em pacientes que usam imatinib81), que presumivelmente não envolvem o esgotamento das células estaminais dos melanócitos. Tais casos podem ser mais susceptíveis de estratégias de "salvamento" do cinzento. Perspectivas futuras A biologia dos melanócitos permanece na encruzilhada do laboratório e da clínica. Numerosos mutantes de pigmentação são fenotípicos, mas permanecem mecanicamente incaracterizados. Embora os mutantes pigmentares sejam informativos em relação aos mecanismos genéticos básicos e de desenvolvimento, eles também fornecem pistas importantes para os processos de fotoproteção, predisposição ao câncer e até mesmo a evolução humana. A elucidação dos reguladores genéticos da pigmentação provavelmente aumentará ainda mais com o advento de nocauteações direccionadas que poupam a letalidade embrionária aos genes vitais. Certas características específicas da linhagem dos melanócitos têm atraído a atenção bem merecida e deixam questões importantes para serem respondidas. A possibilidade de dispensar melanócitos à viabilidade do folículo piloso oferece a oportunidade de identificar e descobrir genes de particular importância para a linhagem dos melanócitos. A separação física das células estaminais dos melanócitos da sua descendência diferenciada também oferece vantagens experimentais distintas. Entre as questões-chave que ainda têm de ser respondidas incluem-se quais são os sinais que modulam o despertar das células estaminais dos melanócitos e o seu regresso à quiescência. Será importante determinar os sinais que modulam o atrito das células estaminais e a "pigmentação inadequada" dos melanócitos no protuberância que precede a perda das células estaminais e o envelhecimento do cabelo. Até que ponto as células estaminais dos melanócitos dependem do nicho especializado, e até que ponto podem ser aproveitadas para outros usos, como a repigmentação de cicatrizes ou pele artificial? Quais são os sinais que modulam a morte dos melanócitos durante a catagénese? Estas perguntas também servem para fornecer pistas relevantes para a biologia dos melanócitos epidérmicos, cuja comunicação intercelular também é de enorme importância, mas só parcialmente compreendida. A desregulação do crescimento ou sobrevivência melanocítica é uma ocorrência enormemente comum. Quase todas as pessoas abrigam múltiplas toupeiras, que são neoplasias benignas e senescentes que só raramente (se alguma vez) se transformam em melanomas invasivos (ver página 851). Os melanócitos transformados com BRAFV600E são a instância mais comum de tal transformação clonal, ou ocorrem neoplasias benignas semelhantes na maioria dos tecidos, mas permanecem inaparentes devido à ausência de pigmento? Porque é que as neoplasias melanocíticas abrigam tão invulgarmente mutações da assinatura UVR, especialmente quando a incidência de melanoma está relacionada com a combinação de fototipo de pele e exposição UVR? Será que os queratinócitos são a população primária correspondente à UV, e a formação de melanoma é em grande parte uma consequência da estimulação/proliferação secundária reativa crônica (semelhante a outros cancros associados à inflamação crônica)? Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar CICLO CAPILAR Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar Jhully Destacar 853 NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 REVISÃO DA INSIGHT A pele é o local mais comum de câncer no homem, mas é provável que suas malignidades estejam entre as mais evitáveis. Uma fração considerável é causada pelo conhecido carcinógeno ambiental, UVR. Comportamentos que incluem atividades específicas de busca do sol abundam em muitas das sociedades de hoje. A exposição solar em outros casos é casual e não intencional, enquanto no caso do protetor solar pode estar associada a conceitos errados envolvendo os tipos de proteção fornecidos. É provável que surjam cada vez mais oportunidades para melhorar a nossa compreensão das contribuições melanocíticas para o cancro. A capacidade de explorar a melanina e os seus efeitos fotoprotectores pode melhorar o risco de cancro em populações vulneráveis. A disponibilidade de modelos animais em constante aperfeiçoamento, de reagentes de diagnóstico humano de alta qualidade, de ricos recursos de dados da era pós-genômica e de oportunidades crescentes de terapêutica direcionada permitirá, assim o esperamos, novos meios de modulação segura do melanócito e suas atividades para fins que vão desde o desenvolvimento de cosméticos até a prevenção do câncer. ■ 1. Fitzpatrick, T. B. A validade e praticidade dos tipos de pele reactiva ao sol I até VI. Arco. Dermatol. 124, 869–871 (1988). 2. Ziegler, I. O caminho da pteridina em zebrafish: regulação e especificação durante a determinação da crista neural do fósforo celular. Res. 16, 172-182 (2003). 3. Rees, J. L. Genética do cabelo e da cor da pele. Annu. Rev. Genet. 37, 67–90 (2003). 4. Searle, A. G. Uma série de extensão no rato. J. Hered. 59, 341–342 (1968). 5. Robbins, L. S. et al. Fenótipos de pigmentação de alelos de locus de extensão variante resultam de mutações pontuais que alteram a função do receptor MSH. Cell 72, 827- 834 (1993). 6. Everts, R. E., Rothuizen, J. & van Oost, B. A. Identificação de um códão de paragem prematura no gene receptor hormonal estimulante de melanócitos (MC1R) em labrador e recuperadores dourados com capa amarela. Animais. Genet. 31, 194–199 (2000). 7. Balthasar, N. et al. Divergência das vias de melanocortina no controle da ingestão de alimentos e do gasto de energia. Célula 123, 493-505 (2005). 8. Mountjoy, K. G., Robbins, L. S., Mortrud, M. T. & Cone, R. D. A clonagem de uma família de genes que codificam os receptores de melanocortina. Science 257, 1248- 1251 (1992). 9. Levy, C., Khaled, M. & Fisher, D. E. MITF: regulador mestre do desenvolvimento de melanócitos e do oncogene do melanoma. Trends Mol. Med. 12, 406–414(2006). 10. D'Orazio, J. A. et al. Estratégia tópica de resgate de drogas e proteção da pele baseada no papel do Mc1r no bronzeamento induzido por raios UV. Nature 443, 340- 344 (2006). 11. Barsh, G., Gunn, T., He, L., Schlossman, S. & Duke-Cohan, J. Estudos bioquímicos e genéticos de comutação tipo pigmentação. Pigment Cell Res. 13 (Suppl. 8), 48-53 (2000). 12. Furumura, M., Sakai, C., Abdel-Malek, Z., Barsh, G. S. & Hearing, V. J. A interacção da proteína do sinal agouti e da hormona estimulante dos melanócitos para regular a formação de melanina nos mamíferos. Pigment Cell Res. 9, 191-203 (1996). 13. Kanetsky, P. A. et al. Um polimorfismo no gene da proteína de sinalização agouti está associado à pigmentação humana. Am. J. Hum. Genet. 70, 770–775 (2002). 14. Rana, B. K. et al. Alto polimorfismo no locus receptor de melanocortina humana 1. Genetics 151, 1547-1557 (1999). 15. Healy, E. et al. Variação funcional dos alelos MC1R de indivíduos de cabelo ruivo. Hum. Mol. Genet. 10, 2397–2402 (2001). 16. Ringholm, A. et al. Caracterização farmacológica da perda de mutações funcionais do receptor humano de melanocortina 1 que estão associadas ao cabelo ruivo. J. Invest. Dermatol. 123, 917–923 (2004). 17. Naysmith, L. et al. Medidas quantitativas do efeito do receptor de melanocortina 1 sobre o estado pigmentar humano. J. Invest. Dermatol. 122, 423–428 (2004). 18. Harding, R. M. et al. Evidência de pressões seletivas variáveis no MC1R. Am. J. Hum. Genet. 66, 1351–1361 (2000). 19. Mogil, J. S. et al. O gene receptor da melanocortina-1medeia os mecanismos específicos da analgesia feminina em ratos e humanos. Proc. Natl Acad. Sci. USA 100, 4867-4872 (2003). 20. Lamason, R. L. et al. SLC24A5, um suposto permutador catiónico, afecta a pigmentação em zebrafish e humanos. Science 310, 1782-1786 (2005). 21. Slominski, A., Tobin, D. J., Shibahara, S. & Wortsman, J. pigmentação de Melanina na pele de mamíferos e sua regulação hormonal. Fisiol. Rev. 84, 1155-1228 (2004). 22. Land, E. J. & Riley, P. A. Reações redoxas espontâneas de dopaquinona e o equilíbrio entre os caminhos eumelânico e feomelânico. Pigment Cell Res. 13, 273-277 (2000). 23. Oetting, W. S., Fryer, J. P., Shriram, S. & King, R. A. Albinismo oculocutâneo tipo 1: os últimos 100 anos. Pigment Cell Res. 16, 307-311 (2003). 24. Wei, M. L. Hermansky-Pudlak: uma doença do tráfico de proteínas e da função organela. Pigment Cell Res. 19, 19-42 (2006). 25. Boissy, R. E. Melanosome transferência para e translocação no queratinócito. Exp. Dermatol. 12 (Suppl. 2), 5-12 (2003). 26. Heenen, M., Giacomoni, P. U. & Golstein, P. Variações individuais na correlação entre limiar eritemal, danos no DNA induzidos por raios UV e formação de células queimadas pelo sol. J. Fotochem. Fotobiol. B 63, 84–87 (2001). 27. Tsatmali, M., Ancans, J., Yukitake, J. & Thody, A. J. Skin POMC peptides: suas ações no receptor humano MC-1 e papéis na resposta de bronzeamento. Pigment Cell Res. 13 (Suppl. 8), 125-129 (2000). 28. Paus, R. et al. O sistema POMC de pele (SPS). Leads e lições do folículo piloso. Ann. NY Acad. Sci. 885, 350-363 (1999). 29. Schauer, E. et al. Proopiomelanocortin-derived peptides are synthesized and release by human keratinocytes. J. Clin. Invest. 93, 2258–2262 (1994). 30. Krude, H. et al. Grave obesidade precoce, insuficiência adrenal e pigmentação capilar vermelha causada por mutações de POMC em humanos. Genet da natureza. 19, 155– 157 (1998). 31. Eller, M. S., Yaar, M. & Gilchrest, B. A. Danos no ADN e melanogénese. Nature 372, 413-414 (1994). 32. Eller, M. S., Ostrom, K. & Gilchrest, B. A. Os danos no ADN aumentam a melanogénese. Proc. Natl Acad. Sci. USA 93, 1087-1092 (1996). 33. Corre, S. et al. A expressão induzida por UV do componente chave do processo de bronzeamento, os genes POMC e MC1R, é dependente do factor-1 de estimulação p- 38 activado a montante (USF-1). J. Biol. Quimiol. 279, 51226–51233 (2004). 34. Smalley, K. & Eisen, T. O envolvimento da proteína quinase ativada por mitógeno p38 na hormona estimulante alfa-melanócitos (alfa-MSH) - efeitos melanogênicos e antiproliferativos induzidos nas células do melanoma murino B16. FEBS Lett. 476, 198–202 (2000). 35. Ancans, J., Flanagan, N., Hoogduijn, M. J. & Thody, A. J. P-locus é um alvo para os efeitos melanogénicos da sinalização MC-1R: um possível ponto de controlo para a pigmentação facultativa. Ann. NY Acad. Sci. 994, 373-377 (2003). 36. Suzuki, K., Ojima, M., Kodama, S. & Watanabe, M. Dano de DNA induzido por radiação e instabilidade genômica induzida retardada. Oncogene 22, 6988-6993 (2003). 37. Ziegler, A. et al. Sunburn e p53 no início do câncer de pele. Nature 372, 773-776 (1994). 38. Kamb, A. Factor de protecção solar p53. Natureza 372, 730-731 (1994). 39. Kaidbey, K. H., Agin, P. P., Sayre, R. M. & Kligman, A. M. Photoprotection by melanin - uma comparação de pele negra e caucasiana. J. Am. Acad. Dermatol. 1, 249–260 (1979). 40. Kollias, N., Sayre, R. M., Zeise, L. & Chedekel, M. R. Photoprotection by melanin. J. Photochem. Photobiol. B 9, 135–160 (1991). 41. Kennedy, C. et al. As variantes do gene receptor de Melanocortina 1 (MC1R) estão associadas a um risco aumentado de melanoma cutâneo, que é em grande parte independente do tipo de pele e da cor do cabelo. J. Invest. Dermatol. 117, 294–300 (2001). 42. Scott, M. C. et al. Variantes do receptor de melanocortina humana 1, função do receptor e resposta do melanócito à radiação UV. J. Cell Sci. 115, 2349-2355 (2002). 43. Hill, H. Z. & Hill, G. J. UVA, feomelanina e a carcinogénese do melanoma. Pigment Cell Res. 13 (Suppl. 8), 140-144 (2000). 44. Takeuchi, S. et al. Melanin age como um potente fotossensibilizador UVB para causar um modo atípico de morte celular na pele murina. Proc. Natl Acad. Sci. USA 101, 15076-15081 (2004). Jhully Destacar Jhully Destacar 854 REVISÃO DA INSIGHT NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 45. Le Douarin, N. M., Creuzet, S., Couly, G. & Dupin, E. Neural crest cell plasticity and its limits. Desenvolvimento 131, 4637-4650 (2004). 46. Mackenzie, M. A., Jordan, S. A., Budd, P. S. & Jackson, I. J. A ativação do Kit receptor de tirosina quinase é necessária para a proliferação de melanoblastos no embrião do rato. Dev. Biol. 192, 99-107 (1997). 47. Price, E. R. & Fisher, D. E. Sensorineural de surdez e genes de pigmentação: melanócitos e a rede transcripcional Mitf. Neuron 30, 15-18 (2001). 48. Steingrimsson, E., Copeland, N. G. & Jenkins, N. A. Melanocytes e a rede de factor de transcrição de microphthalmia. Annu. Rev. Genet. 38, 365–411 (2004). 49. Hershey, C. L. & Fisher, D. E. Mitf e Tfe3: membros de uma família de factores de transcrição b-HLH-ZIP essenciais para o desenvolvimento e função osteoclasta. Bone 34, 689-696 (2004). 50. Chin, L., Garraway, L. A. & Fisher, D. E. Melanoma maligno: genética e terapêutica na era genómica. Genes Dev. 20, 2149–2182 (2006). 51. Christiansen, J. H., Coles, E. G. & Wilkinson, D. G. Controle molecular da formação de cristas neurais, migração e diferenciação. Moeda. Opinião. Cell Biol. 12, 719-724 (2000). 52. Larue, L. & Delmas, V. O caminho WNT/Beta-catenin no melanoma. A frente. Biosci. 11, 733–742 (2006). 53. Lee, H. O., Levorse, J. M. & Shin, M. K. O receptor de endotelina B é necessário para a migração de melanócitos derivados de cristas neurais e precursores de neurónios entéricos. Dev. Biol. 259, 162-175 (2003). 54. Wehrle-Haller, B. O papel do Kit-ligand no desenvolvimento de melanócitos e na homeostase epidérmica. Pigment Cell Res. 16, 287-296 (2003). 55. Hemesath, T. J., Price, E. R., Takemoto, C., Badalian, T. & Fisher, D. E. MAP kinase liga o factor de transcrição Microphthalmia a c-Kit de sinalização em melanócitos. Nature 391, 298-301 (1998). 56. Ruan, H. B., Zhang, N. & Gao, X. Identificação de uma nova mutação pontual do protooncogene c-kit do rato através da mutagénese N-ethyl-N-nitrosourea. Genetics 169, 819-831 (2005). 57. Spritz, R. A. & Beighton, P. Piebaldism with deafness: evidência molecular para uma síndrome expandida. Am. J. Med. Genet. 75, 101–103 (1998). 58. Shears, D. et al. A heterogeneidade molecular em duas famílias com síndromes pigmentares auditivas: o papel da neuroimagem e da análise genética na surdez. Clin. Genet. 65, 384–389 (2004). 59. Steel, K. P., Davidson, D. R. & Jackson, I. J. TRP-2/DT, um novo marcador de melanoblasto precoce, mostra que o fator de crescimento do aço (c-kit ligand) é um fator de sobrevivência. Desenvolvimento 115, 1111-1119 (1992). 60. Jordan, S. A. & Jackson, I. J. MGF (KIT ligand) é um fator quimiocinético para a migração melanoblasto em folículos capilares. Dev. Biol. 225, 424-436 (2000). 61. Legros, L., Cassuto, J. P. & Ortonne, J. P. Imatinib mesilato (Glivec): um agente despigmentante sistémico para o vitiligo extensivo? Br. J. Dermatol. 153, 691–692 (2005). 62. Perez-Losada, J. et al. O factor de transcrição do dedo de zinco Slug contribui para a função do caminho de sinalização do factor c-kit de células estaminais. Sangue 100, 1274-1286 (2002). 63. Sanchez-Martin, M. et al. A eliminação do gene SLUG (SNAI2) resulta em piebaldismo humano. Am. J. Med. Genet. A 122, 125–132 (2003). 64. Gupta, P. B. et al. O programa de diferenciação de melanócitos predispõe à metástase após a transformação neoplásica. Genet da Natureza. 37, 1047–1054 (2005). 65. Imokawa, G. Autocrina e regulação parácrina de melanócitos na pele humana e em distúrbios pigmentares. Pigment CellRes. 17, 96-110 (2004). 66. Otsuka, T. et al. c-Met autocrine activation induces development of malignant melanoma and acquisition of the metastatic phenotype. Cancer Res. 58, 5157-5167 (1998). 67. Noonan, F. P. et al. Queimadura solar neonatal e melanoma em ratos. Nature 413, 271-272 (2001). 68. Nishimura, E. K., Yoshida, H., Kunisada, T. & Nishikawa, S. I. Regulação da expressão E- e P-cadherin correlacionada com a migração e diversificação de melanócitos. Dev. Biol. 215, 155-166 (1999). 69. Fitch, K. R. et al. Genética de pele escura em ratos. Genes Dev. 17, 214–228 (2003). 70. Van Raamsdonk, C. D., Fitch, K. R., Fuchs, H., de Angelis, M. H. & Barsh, G. S. Effects of Gprotein mutations on skin color. Genet da Natureza. 36, 961–968 (2004). 71. Shin, M. K., Levorse, J. M., Ingram, R. S. & Tilghman, S. M. O requisito temporal para sinalização do receptor de endotelina B durante o desenvolvimento da crista neural. Nature 402, 496-501 (1999). 72. Lerner, A. B. et al. Um modelo de rato para vitiligo. J. Invest. Dermatol. 87, 299–304 (1986). 73. McGill, G. G. G. et al. Bcl2 regulation by the melanocyte master regulator Mitf modula a sobrevivência da linhagem e a viabilidade celular do melanoma. Célula 109, 707-718 (2002). 74. Veis, D. J., Sorenson, C. M., Shutter, J. R. & Korsmeyer, S. J. Bcl-2 - ratos deficientes demonstram apoptose linfóide fulminante, rins policísticos e cabelo hipopigmentado. Cell 75, 229-240 (1993). 75. Du, J. et al. Papel crítico do CDK2 para o crescimento do melanoma ligado à sua regulação transcripcional específica de melanócitos pelo MITF. Cancer Cell 6, 565- 576 (2004). 76. McGill, G. G., Haq, R., Nishimura, E. K. & Fisher, D. E. c-Met expressão é regulada por Mitf na linhagem melanocyte. J. Biol. Chem. 281, 10365–10373 (2006). 77. Moore, K. A. & Lemischka, I. R. Stem cells and their niches. Science 311, 1880-1885 (2006). 78. Nishimura, E. K., Granter, S. R. & Fisher, D. E. Mecanismos de envelhecimento do cabelo: manutenção incompleta das células estaminais melanocitárias no nicho. Science 307, 720-724 (2005). 79. Mak, S. S., Moriyama, M., Nishioka, E., Osawa, M. & Nishikawa, S. Papel indispensável do Bcl2 no desenvolvimento da célula estaminal melanócita. Dev. Biol. 291, 144-153 (2006). 80. Paus, R. et al. Um guia completo para o reconhecimento e classificação dos diferentes estágios da morfogênese do folículo piloso. J. Invest. Dermatol. 113, 523– 532 (1999). 81. Tsao, A. S., Kantarjian, H., Cortes, J., O'Brien, S. & Talpaz, M. Imatinib mesilato causa hipopigmentação na pele. Cancer 98, 2483-2487 (2003). 82. Fukamachi, S., Shimada, A. & Shima, A. Mutações no gene codificador B, uma nova proteína transportadora, reduzem o conteúdo de melanina em medaka. Genet da Natureza. 28, 381–385 (2001). 83. Olson, E. A fricção no protector solar. New York Times, 19 de Junho de 2006. 84. Wang, S. Q. et al. Ultravioleta A e melanoma: uma revisão. J. Am. Acad. Dermatol. 44, 837– 846 (2001). 85. Berwick, M. et al. Exposição solar e mortalidade por melanoma. J. Natl Cancer Inst. 97, 195-199 (2005). 86. Sollitto, R. B., Kraemer, K. H. & DiGiovanna, J. J. Os níveis normais de vitamina D podem ser mantidos apesar da fotoproteção rigorosa: seis anos de experiência com xeroderma pigmentosum. J. Am. Acad. Dermatol. 37, 942–947 (1997). 87. Weinstock, M. A., Stampfer, M. J., Lew, R. A., Willett, W. C. & Sober, A. J. Case- control study of melanoma and dietetary vitamin D: implications for advocacy of sun protection and sunscreen use. J. Invest. Dermatol. 98, 809–811 (1992). 88. Li, G., Tron, V. & Ho, V. Indução de carcinoma espinocelular em ratos com deficiência de p53 após irradiação ultravioleta. J. Invest. Dermatol. 110, 72–75 (1998). 89. Green, A. et al. Aplicação diária de protector solar e suplemento de betacaroteno na prevenção de carcinomas de células basais e escamosas da pele: um ensaio aleatório controlado. Lancet 354, 723-729 (1999). 90. Vainio, H., Miller, A. B. & Bianchini, F. Uma avaliação internacional do potencial cancer-preventivo dos protectores solares. Int. J. Cancer 88, 838-842 (2000). 91. Gallagher, R. P. et al. Uso de protetor solar de amplo espectro e o desenvolvimento de novos nevos em crianças brancas: um ensaio aleatório controlado. J. Am. Med. Assoc. 283, 2955-2960 (2000). 92. Pfahlberg, A. et al. Monitorização da densidade de nevus em crianças como método para detectar alterações no risco de melanoma na população. Prev. Med. 38, 382– 387 (2004). 93. Dennis, L. K. et al. Factores constitucionais e exposição solar em relação ao nevi: um estudo transversal de base populacional. Am. J. Epidemiol. 143, 248–256 (1996). 94. Mones, J. M. & Ackerman, A. B. Melanomas em crianças pré-púberes: rever exaustivamente, criticar historicamente, critérios diagnósticos e curso biológico. A. B. Melanomas em crianças pré-púberes: revisão abrangente, crítica histórica, critérios diagnósticos e curso biológico. J. Dermatopathol. 25, 223–238 (2003). 95. Wolf, P., Quehenberger, F., Mullegger, R., Stranz, B. & Kerl, H. Marcadores fenotípicos, factores relacionados com a luz solar e uso de protector solar em doentes com melanoma cutâneo: um estudo austríaco de casocontrolo. Melanoma Res. 8, 370-378 (1998). 96. Autier, P. et al. Melanoma e uso de protetores solares: um estudo de caso de controle EORTC na Alemanha, Bélgica e França. O Grupo Cooperativo EORTC Melanoma. Int. J. Cancer 61, 749-755 (1995). 97. Dennis, L. K., Beane Freeman, L. E. & VanBeek, M. J. Sunscreen use and the risk for melanoma: a quantitative review. Ann. Estagiária. Med. 139, 966–978 (2003). 98. Huncharek, M. & Kupelnick, B. Uso de protectores solares tópicos e o risco de melanoma maligno: uma meta-análise de 9067 pacientes de 11 estudos de caso- controlo. Am. J. Public Health 92, 1173-1177 (2002). 99. Palmer, J. S. et al. Polimorfismos receptores da melanocortina-1 e risco de melanoma: a associação é explicada apenas pelo fenótipo da pigmentação? Am. J. Hum. Genet. 66, 176–186 (2000). 100. Wenczl, E. et al. (Pheo)melanina fotossensibiliza os danos de DNA induzidos por UVA em melanócitos humanos cultivados. J. Invest. Dermatol. 111, 678–682 (1998). Agradecimentos Agradecemos a S. R. Granter, M. E. Bigby, H. A. Haynes, A. B. Kimball, J. Rees, A. J. Sober, R. Stern e H. Tsao para comentários e discussões úteis. Este trabalho foi apoiado por subsídios do NIH e da Fundação Beneficente Doris Duke, e por um Prêmio do Serviço Nacional de Pesquisa de Ruth L. Kirschstein. 855 REVISÃO DA INSIGHT NATUREZA|Vol 445|22 de Fevereiro de 2007 (J.Y.L.). D.E.F. é Investigadora Clínica Distinta da Doris Duke Charitable Foundation e Jan e Charles Nirenberg Fellow in Pediatric Oncology no Dana-Farber Cancer Institute. Informações do Autor Reimpressões e permissões estão disponíveis em npg.nature.com/reprintsandpermissions. Os autores declaram interesses financeiros concorrentes: detalhes acompanham o artigo em www.nature.com/nature. A correspondência deve ser endereçada a D.E.F. (david_fisher@dfci.harvard.edu). Sem título