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Moléculas artificiais amenizam neurotoxicidade da cocaína

Estudante de Farmácia testa compostos sintéticos visando neutralizar os efeitos negativos da droga no sistema nervoso central

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Imagem: Ana Carolina Fagundes, arte com imagens do Pixabay

 

Valquíria Carnaúba

A cocaína é uma droga recreativa, consumida na maior parte do mundo, após ser extraída e purificada por complexos processos químicos. Hoje considerada ilícita, há 5 mil anos já era bem conhecida por sociedades peruanas, como a inca. A forma original de uso, distinta das mais comuns (aspirada, fumada ou injetada), consiste em mastigar as folhas de coca, hábito que persiste ainda hoje entre as populações andinas e tem a finalidade de suprimir o sono, a fome e a fadiga.

O Brasil ocupa o segundo lugar no ranking dos maiores consumidores da substância psicoativa, ficando atrás apenas dos Estados Unidos. De acordo com o II Levantamento Nacional de Álcool e Drogas - Lenad, de 2012, isso significa que mais de seis milhões de brasileiros já experimentaram a droga em diversas formas – seja por meio do fumo (que utiliza a base livre, como o crack e a merla), seja pela via intranasal (aspirada) ou pela injetável, sujeitando-se a seus efeitos nocivos. Diversos estudos, aliás, já enumeraram tais efeitos: complicações cardiovasculares, dificuldades respiratórias, transtornos psiquiátricos (como sintomas psicóticos), infecções transmitidas pelo sangue (como as hepatites B e C, introduzidas por vírus), comportamentos violentos e morte prematura. 

A maior parte desses problemas deriva da forma como a droga atua nos neurônios do sistema nervoso central, especialmente do sistema de recompensa do cérebro, ou seja, do circuito que processa a informação relacionada à sensação de prazer ou de satisfação. Essa interferência química cerebral constante pode-se manifestar como uma forma de toxicidade, conhecida por neurotoxicidade (descrita pelos efeitos nocivos permanentes ou reversíveis decorrentes da exposição do sistema nervoso a agentes físicos, biológicos ou químicos, que afetam sua estrutura e/ou função). O tema referido chamou a atenção de Laísa Aliandro dos Santos, estudante do curso de Farmácia do Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas (ICAQF/Unifesp) - Campus Diadema, que se lançou à Iniciação Científica para investigar o papel neuroprotetor das moléculas sintéticas LINS-01003, LINS-01004, LINS-01011 e LINS-01018. 

Sob a orientação de Raphael Caio Tamborelli Garcia e coorientação de João Paulo dos Santos Fernandes, docentes do Departamento de Ciências Farmacêuticas, a estudante testou essas moléculas em cultura de células SH-SY5Y. Seu estudo visou avaliar os efeitos neuroprotetores dessas novas moléculas diante da CL50 de cocaína, ou seja, diante da concentração da droga que costuma causar mortalidade de 50% às células expostas durante determinado intervalo de tempo. Serão avaliadas, ainda, as proteínas caspase-3, caspase-9 e caspase-8/-10, envolvidas com a apoptose (morte) celular.

As caspases são uma família de enzimas importantes para manter a homeostase por meio da regulação da apoptose (morte) e inflamação das células.

A estudante, moradora do bairro Jardim Monte Líbano (situado no município de São Paulo, na divisa com Diadema), sempre teve um imenso interesse nos efeitos das drogas de abuso. Já na universidade, percebeu a chance de contribuir, por meio dessa pesquisa e ainda que indiretamente, para a minimização dos efeitos negativos da cocaína entre seus usuários. "Onde moro, saber de pessoas tão próximas a mim, da minha idade, entrando por esse caminho, me preocupa muito", relata.

O projeto está em andamento, mas os resultados prévios mostraram que as células SH-SY5Y responderam positivamente ao efeito neuroprotetor de todas as moléculas LINS utilizadas no estudo. “Quando incubados com cocaína por 48 horas, todos os compostos LINS-01003, 01004, 01011 e 01018 foram capazes de prevenir, em parte, a neurotoxicidade causada pela cocaína, em diferentes níveis”, explica a orientanda.

Os pesquisadores notaram, porém, que três dos quatro grupos de moléculas não influenciaram a taxa de sobrevivência das células nervosas, mesmo após exposição à concentração mais alta, equivalente a 100 µM (micromolar). Nessa concentração, a porcentagem de células sobreviventes para os compostos LINS foi, respectivamente, 88% (LINS-01003), 93% (LINS-01004) e 91% (LINS-01011). Somente o composto LINS-01018 provocou uma ligeira diminuição na viabilidade celular quando utilizado em concentração mais alta, permitindo que 72% das células SH-SY5Y testadas sobrevivessem. “Com exceção desse grupo, a série LINS, em geral, não mostrou efeitos neurotóxicos nos testes in vitro”, resume Aliandro.

Relativamente à liberação da enzima LDH (lactato desidrogenase), que extravasa da célula para o meio de cultura quando há ruptura da membrana celular, observaram que todos os compostos LINS foram capazes de diminuir a atividade da enzima detectada no meio, quando associados à cocaína. “A enzima intracelular é rapidamente liberada para o meio de cultura quando a membrana celular é danificada”, explicam. “A cocaína, isoladamente, aumenta em cerca de 2,5 vezes a atividade da LDH, mas – quando associada aos compostos LINS – essa atividade diminui”. Esse resultado específico sugere que uma das vias de morte celular, a necrose, foi prevenida pela ação dos compostos sintetizados. 

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O mecanismo de ação da cocaína, no Sistema Nervoso Central, consiste em aumentar a liberação e prolongar o tempo de atuação dos neurotransmissores dopamina, noradrenalina e serotonina (responsáveis pelas sensações de prazer) nas fendas existentes entre os neurônios, onde ocorrem as sinapses / Imagem: Thiago Esser

Neurobiologia da cocaína

As células SH-SY5Y, cópias sintéticas de células de neuroblastoma (câncer que surge no tecido nervoso), são fundamentais para o estudo da neurotoxicidade da cocaína, pois sintetizam um dos principais neurotransmissores envolvidos na ação reforçadora da droga – a dopamina (C8H11NO2). Esse mediador químico é encontrado em grande quantidade na fenda sináptica do circuito de recompensa do cérebro de usuários. É nesse espaço entre os neurônios que ocorrem as sinapses, comunicação mediada por neurotransmissores (dopamina, noradrenalina, acetilcolina, serotonina, glicina e glutamato).

A cocaína bloqueia temporariamente a receptação neuronal de dopamina, prolongando seu tempo de atuação na sinapse, o que pode ser apontado como responsável pelo efeito estimulante da droga. "Com o acúmulo desses neurotransmissores excitatórios, a cocaína produz sensação de euforia e bem-estar, estado de alerta e outras manifestações", esclarecem os pesquisadores. 

Quimicamente, uma das consequências da alteração desse mecanismo é o estresse oxidativo – o desequilíbrio entre a quantidade de radicais livres e a sua remoção pelas células. Essas moléculas, capazes de atacar as células até destruí-las, possuem elétrons altamente instáveis e reativos, que podem causar doenças degenerativas de envelhecimento e morte dos neurônios por apoptose ou necrose. 

As substâncias H3R e H4R, sintetizadas pelo Laboratório de Insumos Naturais e Sintéticos (Lins), que é coordenado pelo professor Fernandes, são capazes de amenizar a degeneração dos neurônios imposta pela cocaína. Cada uma das numerações, por sua vez, indica um grupo específico de moléculas, catalogadas de acordo com a capacidade de se ligar a determinados receptores neurológicos sem ativá-los, ou seja, são capazes de interferir na liberação excessiva de dopamina por ter uma estrutura similar e afinidade forte com o receptor, impedindo assim a ativação do processo comandado pela cocaína nas fendas sinápticas. “Esses antagonistas são promissores para o tratamento de transtornos relacionados ao abuso de outras substâncias, como o etanol”, complementa Tamborelli.

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A estudante Laísa Aliandro dos Santos no Laboratório de Inflamação e  Farmacologia Vascular (Campus Diadema) / Imagem: arquivo pessoal

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Os alunos de IC de Raphael Caio Tamborelli Garcia, durante o XXI Congresso Brasileiro de Toxicologia: Gabriela Otofuji Pereira, Laísa Aliandro dos Santos, Rafaela Yolanda Silvino de Almeida e Emidio Piñeiro Lopez Junior (da esq. para a dir.), em 2019 / Imagem: arquivo pessoal

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A cultura de células SH-SY5Y em placas circulares / Imagem: arquivo pessoal

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Vista ao microscópio / Imagem: arquivo pessoal

Independência acadêmica

O orientador responsável pela pesquisa atua há algum tempo na investigação da neurotoxicidade causada por drogas de abuso. Quando Aliandro e mais três colegas de turma do curso de Farmácia se aproximaram do docente, interessados em desenvolver um trabalho nessa área de estudo, ele já havia elaborado um projeto pré-aprovado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), que carecia, porém, de elementos importantes para ser estruturado. 

“Estávamos, na época, montando nosso laboratório; então, contamos com o apoio de Gustavo Pereira e Rodrigo Ureshino, docentes dos campi São Paulo e Diadema, respectivamente. Ou seja, fizemos a ponte com a estrutura de São Paulo e iniciamos alguns experimentos no Instituto de Farmacologia e Biologia Molecular (Infar) com a cultura de células que escolhemos para essa pesquisa”, pontua Tamborelli.

De sua parte, Aliandro menciona os desafios inerentes a uma universidade pública na atualidade, tais como a estrutura deficitária. “Em nossa pesquisa compartilhamos um laboratório com estudantes e docentes do campus, com divisão nos horários de uso. Além disso, o apoio dos professores tem sido grande”, relata. 

Nesse sentido, o caminho encontrado por Tamborelli na busca pela supressão dessas dificuldades foi o do estímulo à independência de seus orientandos. “Tenho como base minha experiência como orientando, que sempre foi de muita autonomia. Essa é a visão que busco passar aos estudantes, diferentemente da atuação do orientador que insiste o tempo todo em determinar o que tem de ser feito. As dificuldades fazem parte do nosso cotidiano e precisamos encará-las com as condições que temos.” 

Aliandro pretende continuar na área acadêmica e, por isso, preocupa-se com a queda na oferta de bolsas na graduação e pós-graduação e com o consequente sucateamento da pesquisa no país. Seu orientador pensa o mesmo. “Prevejo que, seguindo nesse ritmo, a competição será tão grande que ficará cada vez mais difícil para os pesquisadores jovens, como nós, conseguir bolsas para ter espaço na pós-graduação”, finaliza.