Células-tronco No Tratamento e Cura Do Diabetes Mellitus

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19 Ciência & Saúde Coletiva, 13(1):15-22, 2008 volvimento de testes clínicos mais amplos reve- lará a real eficácia deste tratamento, uma pro- missora alternativa mais simples e de menor custo do que os transplantes de fígado. Referências Mota ACA, Soares MBP, Ribeiro-dos-Santos R. Re- generative therapy using bone marrow stem cells in cardiovascular diseases - The perspective of the hematologist. Rev Bras Hematol Hemoter 2005; 27(2):127-133. Jiang Y, Jahagirdar BN, Reinhardt RL, Schwartz RE, Keene CD , Ortiz-Gonzalez XR, Reyes M, Lenvik T, Lund T, Blackstad M, Du J, Aldrich S, Lisberg A, Low WC, Largaespada DA, Verfaillie CM. Pluripo- tency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow. Nature 2002; 418:41-49. Graf T. Differentiation plasticity of hematopoietic cells. Blood 2002; 99:3089-3101. Brener Z, Andrade ZA, Barral-Netto M. Trypanoso- ma cruzi e doença de Chagas. 2ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan; 2000. p. 75-87. Soares MB, Garcia S, Campos de Carvalho AC, Ribeiro dos Santos R. Cellular therapy in Chagas’ disease: potential applications in patients with chronic cardi- omyopathy. Regen Med. 2007; 2(3):257-264. Brown KA. Liver transplantation. Curr Opin Gastro- enterol. 2005; 21(3):331-6. Lyra AC, Soares MBP, da Silva LFM, Fortes M, Goyan- na A, Mota ACA, Oliveira SA, Braga EL, Carvalho W, Genser B, Santos RR, Lyra LGC. Feasibility and safety of autologous bone marrow mononuclear cell trans- plantation in patients with advanced chronic liver disease. World J Gastroenterol. 2007; 13(7):1067-1073. as com células-tronco é o fígado lesado. Sabe-se que o fígado apresenta uma grande capacidade regenerativa. Todavia, existem lesões provocadas por agentes etiológicos distintos, como as hepa- tites e a esquistossomose, que não são passíveis de regeneração em estágios avançados. Além dis- so, o alcoolismo representa uma grande ameaça ao bom funcionamento do órgão e é o maior responsável pelo desenvolvimento de lesões he- páticas crônicas no Brasil. As patologias crôni- cas podem levar ao desenvolvimento de quadros fibróticos, cirróticos e, por último, de insuficiên- cia hepática. Quando o paciente atinge esse está- gio, a única alternativa é o transplante, cuja via- bilidade depende de uma política sistemática e eficiente de doação e captação de órgãos no país. A cirrose hepática está associada a diferentes etiologias, a principal delas sendo a infecção pelo vírus da hepatite C. Estima-se que aproximada- mente 40% dos pacientes com cirrose são assin- tomáticos. Uma vez sintomático, o estado geral do paciente é debilitado com repercussões nega- tivas na sua vida cotidiana, muitas vezes incapa- citando-o para o trabalho, além de representar elevados custos financeiros. A indicação para o transplante hepático, nos pacientes com cirrose, ocorre na fase de descom- pensação da doença. Nesta condição, a mortali- dade é elevada nos primeiros dois anos, muitas vezes não havendo tempo hábil para esperar por tratamento adequado como o transplante hepá- tico, , , , , de eficácia já bem estabelecida para estes pacientes com doença hepática avançada 6 . En- tretanto, um grande número destes pacientes não consegue sobreviver ao longo período de espera nas listas. Torna-se necessária e urgente a realiza- ção de melhores programas de captação de ór- gãos, ou o desenvolvimento de alternativas tera- pêuticas que atenuem o grau de disfunção hepá- tica e contribuam para aumentar o tempo de sobrevida dos pacientes em listas para a realiza- ção do transplante. Neste sentido, avaliamos o uso de células- tronco da medula óssea no tratamento de cirro- se hepática induzida em modelos animais. Após o tratamento com células de medula óssea, os animais apresentaram significativa redução da fibrose, em relação ao grupo controle. Esta redu- ção ocorreu tanto quando as células foram ad- ministradas no lóbulo hepático, quanto através da administração por via endovenosa. Estes re- sultados justificaram o início de testes clínicos em pacientes com doença hepática crônica, onde a infusão de células-tronco da medula óssea do próprio paciente se mostrou segura 7 . O desen- Células-tronco no tratamento e cura do diabetes mellitus Stem cells in the treatment and cure of diabetes mellitus Fernando Henrique Lojudice 3 Mari Cleide Sogayar 3 O diabetes mellitus (DM)) consiste num distúr- bio metabólico decorrente da falta de insulina e/ ou incapacidade desta de agir adequadamente. Mecanismos que envolvem a destruição auto- imune das células beta-?pancreáticas e resistên- cia dos tecidos periféricos à insulina vêm sendo sugeridos como causadores do diabetes. 4 Departamento de Bioquímica, Instituto de Química, USP. [email protected] 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

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volvimento de testes clínicos mais amplos reve-lará a real eficácia deste tratamento, uma pro-missora alternativa mais simples e de menor custodo que os transplantes de fígado.

Referências

Mota ACA, Soares MBP, Ribeiro-dos-Santos R. Re-generative therapy using bone marrow stem cells incardiovascular diseases - The perspective of thehematologist. Rev Bras Hematol Hemoter 2005;27(2):127-133.Jiang Y, Jahagirdar BN, Reinhardt RL, Schwartz RE,Keene CD , Ortiz-Gonzalez XR, Reyes M, Lenvik T,Lund T, Blackstad M, Du J, Aldrich S, Lisberg A,Low WC, Largaespada DA, Verfaillie CM. Pluripo-tency of mesenchymal stem cells derived from adultmarrow. Nature 2002; 418:41-49.Graf T. Differentiation plasticity of hematopoieticcells. Blood 2002; 99:3089-3101.Brener Z, Andrade ZA, Barral-Netto M. Trypanoso-ma cruzi e doença de Chagas. 2ª ed. Rio de Janeiro:Guanabara Koogan; 2000. p. 75-87.Soares MB, Garcia S, Campos de Carvalho AC, Ribeirodos Santos R. Cellular therapy in Chagas’ disease:potential applications in patients with chronic cardi-omyopathy. Regen Med. 2007; 2(3):257-264.Brown KA. Liver transplantation. Curr Opin Gastro-enterol. 2005; 21(3):331-6.Lyra AC, Soares MBP, da Silva LFM, Fortes M, Goyan-na A, Mota ACA, Oliveira SA, Braga EL, Carvalho W,Genser B, Santos RR, Lyra LGC. Feasibility and safetyof autologous bone marrow mononuclear cell trans-plantation in patients with advanced chronic liverdisease. World J Gastroenterol. 2007; 13(7):1067-1073.

as com células-tronco é o fígado lesado. Sabe-seque o fígado apresenta uma grande capacidaderegenerativa. Todavia, existem lesões provocadaspor agentes etiológicos distintos, como as hepa-tites e a esquistossomose, que não são passíveisde regeneração em estágios avançados. Além dis-so, o alcoolismo representa uma grande ameaçaao bom funcionamento do órgão e é o maiorresponsável pelo desenvolvimento de lesões he-páticas crônicas no Brasil. As patologias crôni-cas podem levar ao desenvolvimento de quadrosfibróticos, cirróticos e, por último, de insuficiên-cia hepática. Quando o paciente atinge esse está-gio, a única alternativa é o transplante, cuja via-bilidade depende de uma política sistemática eeficiente de doação e captação de órgãos no país.

A cirrose hepática está associada a diferentesetiologias, a principal delas sendo a infecção pelovírus da hepatite C. Estima-se que aproximada-mente 40% dos pacientes com cirrose são assin-tomáticos. Uma vez sintomático, o estado geraldo paciente é debilitado com repercussões nega-tivas na sua vida cotidiana, muitas vezes incapa-citando-o para o trabalho, além de representarelevados custos financeiros.

A indicação para o transplante hepático, nospacientes com cirrose, ocorre na fase de descom-pensação da doença. Nesta condição, a mortali-dade é elevada nos primeiros dois anos, muitasvezes não havendo tempo hábil para esperar portratamento adequado como o transplante hepá-tico, , , , , de eficácia já bem estabelecida para estespacientes com doença hepática avançada6. En-tretanto, um grande número destes pacientes nãoconsegue sobreviver ao longo período de esperanas listas. Torna-se necessária e urgente a realiza-ção de melhores programas de captação de ór-gãos, ou o desenvolvimento de alternativas tera-pêuticas que atenuem o grau de disfunção hepá-tica e contribuam para aumentar o tempo desobrevida dos pacientes em listas para a realiza-ção do transplante.

Neste sentido, avaliamos o uso de células-tronco da medula óssea no tratamento de cirro-se hepática induzida em modelos animais. Apóso tratamento com células de medula óssea, osanimais apresentaram significativa redução dafibrose, em relação ao grupo controle. Esta redu-ção ocorreu tanto quando as células foram ad-ministradas no lóbulo hepático, quanto atravésda administração por via endovenosa. Estes re-sultados justificaram o início de testes clínicosem pacientes com doença hepática crônica, ondea infusão de células-tronco da medula óssea dopróprio paciente se mostrou segura7. O desen-

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Stem cells in the treatmentand cure of diabetes mellitus

Fernando Henrique Lojudice 3

Mari Cleide Sogayar 3

O diabetes mellitus (DM)) consiste num distúr-bio metabólico decorrente da falta de insulina e/ou incapacidade desta de agir adequadamente.Mecanismos que envolvem a destruição auto-imune das células beta-?pancreáticas e resistên-cia dos tecidos periféricos à insulina vêm sendosugeridos como causadores do diabetes.

4 Departamento de Bioquímica, Instituto de Química, [email protected]

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O DM pode ser classificado em dois grupos: de-pendente de insulina (IDDM ou tipo I), e nãoinsulino-dependente (NIDDM ou tipo II). Des-prezando-se as características etiológicas e pato-fisiológicas, ambos os tipos podem resultar emcomplicações tardias (nefropatias, retinopatias,neuropatias, vasopatias). O estudo do DCCT(The Diabetes Control and Complications Trial)mostrou que um rígido controle sobre a glice-mia pode retardar e diminuir a progressão decomplicações tardias; no entanto, a insulinote-rapia intensiva (5-6 injeções diárias), com umcontrole permanente da glicemia requer pacien-tes altamente motivados, além de aumentar con-sideravelmente o risco de hipoglicemias graves.

A Organização Mundial de Saúde estima em143 milhões o número de diabéticos. No mun-do, 15,7 milhões de pessoas (5,9% da populaçãototal de diabéticos) são acometidas de diabetestipo I, sendo que um terço destes desconhecem ofato de possuir tal doença e, a cada ano, 798.000casos novos são diagnosticados. A projeção parao ano 2025 é de que o diabetes atinja trezentosmilhões de pessoas, sendo que este aumento de-verá ocorrer, em grande parte, nos países em de-senvolvimento, principalmente devido ao cresci-mento e envelhecimento da população, à obesi-dade, aos fatores dietéticos e ao sedentarismo.No Brasil, segundo estimativas do Ministério daSaúde, existem aproximadamente cinco milhõesde diabéticos, 90% dos quais do tipo 2 e 5-10%do tipo 1.

O maior desafio no tratamento do diabetes éprover aos pacientes uma fonte de insulina queregule, fiel e constantemente, os níveis de glicosesanguínea. Os atuais métodos, que buscam al-cançar esta meta, consistem em restaurar umafonte endógena e/ou implantar uma fonte autó-loga (ou não) de insulina. Por décadas, pesquisa-dores têm buscado meios de repor as células betaque foram destruídas pelo sistema imune do pró-prio paciente, mas, infelizmente, ainda não existeum tratamento eficaz que possa curar o diabetessem trazer outras complicações, como aquelascausadas pelo uso de imunossupressores no casodos transplantes de pâncreas e ilhotas.

Células-tronco são células progenitoras auto-renováveis que podem se diferenciar em um oumais tipos de células especializadas. Estas célulaspossuem diversas características que as qualifi-cam como uma fonte potencial para terapia ce-lular. Teoricamente, possuem capacidade ilimi-tada de replicação e, se adequadamente tratadas,podem se diferenciar em qualquer tipo celulardo corpo humano adulto. Basicamente, dois ti-

pos de células-tronco estão sendo investigadas:células-tronco provenientes de tecidos embrio-nários (ES - embryonic stem cells) e células-tron-co adultas.

Nos últimos tempos, muitos tipos de tera-pias, baseadas na utilização de células-tronco, vêmsendo propostos para o tratamento de váriasdoenças degenerativas. Uma delas é a aplicaçãode células- tronco para a reposição de ilhotasnão funcionais no órgão nativo, ou seja, o uso decélulas-tronco como uma fonte inesgotável decélulas beta para transplante.

A descoberta de métodos para isolar e culti-var células-tronco embrionárias humanas, em1998, por James Thomson, renovou as esperan-ças de médicos, pesquisadores e pacientes diabéti-cos e suas famílias de uma cura para o diabetestipo I e, talvez, até mesmo, para o diabetes dotipo II. Em teoria, células-tronco embrionáriaspodem ser cultivadas e tratadas para se diferen-ciarem em qualquer tecido/célula do corpo, atémesmo em células beta pancreáticas produtorasde insulina. Com um suprimento adequado decélulas produtoras de insulina, cultivadas in vi-tro, haveria massa suficiente para transplante,para que a terapia celular do diabetes pudesse seraplicada amplamente em pacientes diabéticos.Estas células podem ser “manipuladas” para evi-tar rejeição imunológica. Antes mesmo de seremtransplantadas, estas células poderiam ser acon-dicionadas/encapsuladas em materiais não-imu-nogênicos, os quais não seriam rejeitados, livran-do, assim, o paciente dos efeitos devastadoresdas drogas imunossupressoras.

Estudos recentes em camundongos mostra-ram que células-tronco embrionárias podem serinduzidas a se diferenciarem em células beta pro-dutoras de insulina e outros trabalhos indicamque esta estratégia também pode ser possível uti-lizando-se células-tronco embrionáriashumanas.Deste modo, estas células seriam boascandidatas para eliminar o transplante de pân-creas/ilhotas alogênicas em pacientes diabéticos,utilizando-as como fontes alternativas de célulasprodutoras de insulina. No entanto, um proto-colo detalhado para obter populações puras efuncionais de células secretoras de insulina a par-tir de ESCs ainda não foi propriamente estabele-cido. As estratégias incluem o enriquecimento dapopulação de células positivas para insulina, usan-do condições de cultura adequadas, isolamentode células que expressam insulina do resto da cul-tura ou direcionamento da via de diferenciaçãoatravés do uso de construtos genéticos, que codi-ficam para fatores de transcrição. Em diferentes

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graus, todos os protocolos têm dado importan-tes contribuições, avançando na busca para seencontrar um protocolo definitivo.

Paralelamente ao estudo das células-troncopluripotentes de embriões, uma nova classe decélulas-tronco foi emergindo, visando seu usoclínico e terapêutico: as células-tronco adultas(ASCs - adult stem cells). A célula-tronco adulta éuma célula indiferenciada que é encontrada emum tecido diferenciado (especializado), poden-do originar as células do tecido de origem e ga-rantir sua manutenção. As células-tronco pro-venientes da medula óssea dos ossos longos sãoas células-tronco adultas mais estudadas. Atu-almente, são utilizadas clinicamente para restau-rar vários componentes do sangue e do sistemaimune. Parece haver dois tipos de células-troncona medula óssea: (1) as células progenitoras he-matopoiéticas (CPHs), que formam as célulasdo sangue e do sistema imune e, (2) as células-tronco do estroma (mesenquimais – MSCs), que,normalmente, formam osso, cartilagem e gor-dura. Normalmente, estas células são recrutadaspara a reposição tissular após injúria e/ou angio-gênese de vários órgãos.

As ASCs são normalmente comprometidascom as células maduras do tecido no qual elasestão localizadas. Em condições específicas, asASCs apresentam certa plasticidade, de acordocom os sinais do ambiente extracelular, proprie-dade conhecida como transdiferenciação. As ASCspodem ser mantidas em cultura por longos perí-odos de tempo, embora esta capacidade seja maisrestrita quando comparadas com ESCs.

As ASCs presentes nas ilhotas não foramcompletamente caracterizadas. Experimentos invitro e de localização celular indicam que o epité-lio ductal, tecido exócrino e a replicação das pró-prias células beta podem contribuir para produ-zir novas células positivas para insulina. Além domais, foi mostrado que células de tecidos extra-pancreáticos também podem ser “bioengenhei-radas” para expressar insulina. Estes incluem te-cido hepático, medula óssea e monócitos da cir-culação. O fígado compartilha a origem endo-dérmica embrionária com o pâncreas, tendo sidomostrado que as células hepáticas ovais podemser manipuladas para induzir a co-expressão deinsulina e glucagon. Alternativamente, o repo-voamento pancreático a partir de células-troncode medula óssea também já foi descrito. Os me-canismos implicados neste processo parecem es-tar mais relacionados à neoformação da vascu-latura pancreática do que à transdiferenciaçãode células-tronco de medula óssea. A reprogra-

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Os textos de Soares, Lojudice e Sogayar, e Schettertexemplificam e testemunham o grande impactoque pesquisas com células-tronco poderão ter notratamento de doenças comuns como hepatite, di-abetes e doenças do coração, oferecendo alternati-vas mais eficazes e provavelmente mais baratas doque os tratamentos atualmente disponíveis para apopulação. Mas por que tomo tanto cuidado emsempre frisar que ainda se trata de promessas, in-cluindo um cuidadoso “poderão” naquela frase? Selevarmos em conta o efeito terapêutico direto dascélulas-tronco naquelas doenças, ou seja, o seu tra-tamento com transplantes de CTs que regenerarãoo órgão doente, temos de fato que tomar este cui-dado. Há quinze anos, a grande vedete da pesqui-sa biomédica e promessa de cura de todos os nos-sos males era a terapia gênica – o uso de genescomo agentes terapêuticos. Porém, apesar de todaa expectativa em torno da terapia gênica, até hoje

mação de monócitos do sangue na presença decitocinas (IL-3 e M-CSF) e a exposição subse-qüente a fatores de crescimento (EGF e HGF) enicotinamida permitiram obter células que ex-pressavam insulina. De modo geral, todos estesprocedimentos parecem ser muito promissores,mas o mecanismo envolvido no processo de(trans) diferenciação ainda é a questão-chavepara melhorar os protocolos existentes.

Embora ainda seja necessário otimizar todosos protocolos baseados em ESC e ASC, estas evi-dências sugerem fortemente que as células-tron-co são uma fonte potencial de tecidos para terapi-as regenerativas no futuro. A diferenciação de cé-lulas beta a partir de células-tronco é direcionadapor determinantes ainda desconhecidos, que in-cluem interações célula-célula, sinais da matrizextracelular e a presença da combinação de fato-res de crescimento, hormônios, citocinas e nutri-entes. O principal desafio é obter um produtocelular capaz de mimetizar o mais próximo pos-sível as características básicas de uma célula betapancreática. As vias de detecção de nutrientes, pro-cessamento de insulina e sua exocitose regulada,somados ao padrão de expressão do gene da in-sulina, devem ser traços fenotípicos chave na ob-tenção de um produto celular final capaz de res-taurar a perda de função no organismo.