Um efeito adverso conhecido do tratamento do câncer foi investigado por pesquisadores sul-americanos, revelando interações entre os medicamentos e as células musculares cardíacas.
O uso combinado de doxorubicina e vincristina pode mitigar danos ao músculo cardíaco – Foto: Marcos Santos/USP Imagens.
O tratamento do câncer apresenta um desafio difícil: o uso de medicamentos que combatem a doença pode causar danos ao coração. A cardiotoxicidade é um efeito colateral conhecido da quimioterapia, afetando diretamente estruturas importantes do músculo cardíaco ou o sistema de condução elétrica. Um novo estudo, publicado na revista científica Langmuir, da American Chemical Society (ACS), ajuda a entender melhor os diferentes mecanismos de cardiotoxicidade e abre caminho para tratamentos mais seguros no futuro. O trabalho foi realizado por pesquisadores da Universidade de Antioquia (Colômbia) e do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP.
O estudo investigou a interação do cloridrato de doxorubicina e do sulfato de vincristina – dois quimioterápicos comuns usados no tratamento de vários tipos de câncer – com a membrana celular dos cardiomiócitos, células musculares cardíacas especializadas responsáveis por gerar a força contrátil que produz a pressão arterial e garante a circulação sanguínea. Essa “camada” funciona como uma barreira protetora e também como um centro de comunicação, controlando o que entra e sai da célula. No entanto, pequenas mudanças em suas propriedades físicas podem afetar a função cardíaca ao longo do tempo.
Os pesquisadores identificaram que a doxorubicina atua diretamente alterando as propriedades físicas da membrana celular, reduzindo a rigidez da camada externa (-12%) e da interna (-30%). Essa redução na rigidez prejudica a contração, a integridade celular e a resistência ao estresse, levando a uma perda de força contrátil semelhante ao que ocorre em casos de insuficiência cardíaca e infarto do miocárdio. A vincristina, por sua vez, não altera diretamente a membrana, mas apresentou um aumento de 17% na rigidez da camada externa – um efeito oposto ao da doxorubicina, o que pode explicar parcialmente seu efeito protetor.
O estudo confirmou, em nível microscópico, o que os médicos já haviam observado empiricamente: um tratamento que combina os dois medicamentos pode reduzir os efeitos colaterais da cardiotoxicidade.
Técnica inovadora
Para testar os efeitos dessa interação, o estudo criou modelos simplificados de membranas celulares usando uma técnica chamada filmes de Langmuir – nomeada em homenagem a Irving Langmuir, Prêmio Nobel de Química em 1932.
“Entre os vários modelos simplificados usados pelos cientistas para investigar o efeito de medicamentos sobre lipídios de membrana, os mais comumente utilizados são lipossomos (uma bicamada esférica contendo apenas lipídios), bicamadas lipídicas suportadas em um sólido e filmes de Langmuir. Estes últimos consistem em uma única camada de lipídios que flutua na superfície da água, composta por um único tipo ou uma mistura de lipídios para imitar a composição de cada membrana”, disse Paulo B. Miranda, professor do IFSC e autor correspondente do artigo.
No modelo inovador, os cientistas montaram duas estruturas que imitam as camadas interna e externa da membrana do cardiomiócito, utilizando composições baseadas na membrana cardíaca real. Eles então testaram os medicamentos sob condições que simulam o ambiente fisiológico.
“Os filmes de Langmuir têm a vantagem de serem estudados usando várias técnicas experimentais complementares, fornecendo assim informações mais detalhadas sobre como moléculas na água – como medicamentos e proteínas – interagem com lipídios, permitindo a construção de um modelo dessa interação em nível molecular”, afirmou Miranda ao Jornal da USP.
Outra descoberta interessante foi observada na organização molecular da camada externa da membrana cardíaca. A doxorubicina reduziu a desordem lipídica – paradoxalmente “organizando” as cadeias lipídicas, mas ainda assim tornando a membrana como um todo menos rígida.
Apesar da abordagem inovadora, o uso de modelos simplificados em vez de células reais é uma das limitações do estudo, pois não avaliou os efeitos diretos nas mitocôndrias, as organelas produtoras de energia da célula. “Grandes moléculas (como proteínas de membrana) podem não se inserir no filme de Langmuir da mesma forma que em uma bicamada”, disse o professor. No entanto, o estudo forneceu insights sobre interações moleculares que podem ser relevantes para sistemas biológicos. “Fomos capazes de combinar medições de tensão superficial, medições de elasticidade de filmes e experimentos termodinâmicos clássicos com microscopia óptica e espectroscopia vibracional (medição das vibrações lipídicas)”, completou.
Além da necessidade de testes em células cardíacas reais, os pesquisadores destacam o interesse em investigar a interação com cada componente lipídico das membranas cardíacas individualmente: “Uma investigação detalhada da interação de medicamentos com cada componente lipídico dentro da monocamada mista é um ponto interessante que será objeto de estudos futuros”.
O artigo “Os medicamentos anticancerígenos doxorubicina e vincristina impactam de forma diferente a rigidez de filmes de Langmuir que imitam a membrana celular dos cardiomiócitos” está disponível no site da ACS.
*Escrito com informações fornecidas por Rui Sintra, Assessoria de Comunicação do IFSC.
** Estagiário sob a supervisão de Simone Gomes.
Versão em inglês: Nexus Traduções, editada por Denis Pacheco.
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Fonte: Jornal da USP.
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