Degeneração macular relacionada à idade e ao sistema purinérgico

Degeneração macular

 

relacionada à idade e ao sistema

 

purinérgico

 

Beatriz da Silva Rosa Bonadiman, Margarete Dulce Bagatini

 

Introdução

 

O envelhecimento humano está associado a uma série de alterações metabólicas que predispõem ao desenvolvimento de doenças crônicas degenerativas. Entre as doenças que acometem os idosos, destacam-se as que comprometem a visão. A mais severa delas é a Degeneração Macular Relacionada à Idade (DMRI), que leva à perda visual severa e não possui uma forma de tratamento eficaz disponível no mercado. A DMRI, assim como outras morbidades crônicas, está associada a alterações no metabolismo celular, com destaque ao estresse oxidativo e inflamação. Soma-se a isso a sinalização purinérgica, ainda pouco estudada nessa doença, e que está diretamente associada ao processo oxidativo e inflamatório. Assim, este capítulo tem como objetivo esclarecer a relação entre o sistema purinérgico e os principais processos associados ao desenvolvimento da DMRI.

O envelhecimento biológico está associado a uma série de alterações metabólicas nos órgãos e sistemas que aumentam as condições para o aparecimento de disfunções e morbidades crônicas não transmissíveis, doenças crônico-degenerativas e doenças neurodegenerativas (Datta et al., 2017; Arnau; Wascher; Küper, 2019). Dentre as doenças crônicas que mais afetam os idosos, destaca-se a Degeneração Macular Relacionada à Idade (DMRI), que é a causa mais comum de perda visual irreversível nessa população em países em desenvolvimento, como o Brasil (Bahadorani; Singer, 2017).

A perda da capacidade visual é um ponto determinante na qualidade de vida do idoso, interferindo em suas atividades práticas diárias, em sua saúde mental, podendo constituir um significativo fator de risco para comorbidades, como as decorrentes de quedas (Bellini; Freitas, 2008; Bonadiman et al., 2017). A perda visual no envelhecimento ocorre devido a uma redução da capacidade do epitélio pigmentar da retina (EPR) e da membrana de Bruch (MB) em realizarem a “reciclagem” dos fotorreceptores e a fagocitose dos segmentos externos dos fotorreceptores. Devido a isso acontece um acúmulo de agregados proteicos e lipídicos no interior do EPR e uma maior oxidação da células, gerando moléculas instáveis, os radicais livres (RL) e as espécies reativas ao oxigênio (EROs), favorecendo o desenvolvimento da doença (Bellini; Freitas, 2008; Jager; Mieler; Miller, 2008; Bonadiman et al., 2017).

No entanto, em um estado fisiológico saudável, esses tecidos possuem enzimas antioxidantes endógenas capazes de neutralizar as EROs e os RL, gerados como consequência fisiológica do metabolismo. No decurso da injúria tecidual, ocorre a superprodução desses agentes oxidantes, não permitindo que o sistema antioxidante endógeno consiga neutralizar os efeitos dessas moléculas, desencadeando, portanto, uma condição patológica (Bellini; Freitas, 2008; Bonadiman et al., 2017).

Além disso, as moléculas reativas levam a um aumento de agentes inflamatórios no microambiente tecidual. O principal objetivo dessa resposta inflamatória é a reparação das células/tecidos danificados. No entanto, ela também contribuiu para um maior agravamento da DMRI (Datta et al., 2017). Segundo Natoli et al. (2017), nessa etapa, ocorre um acúmulo de macrófagos na retina e no espaço sub-retiniano, bem como a expressão aumentada de citocinas inflamatórias.

Juntamente com o processo inflamatório, o sistema purinérgico atua através das suas biomoléculas, como os nucleotídeos de adenina (ATP, ADP e AMP) e seu derivado nucleosídico adenosina (ADO). Ambos – ATP extracelular e ADO – são controlados por ecto-enzimas, em especial pela ecto-nucleosídeo trifosfato difosfohidrolase (E-NTPDase) e a adenosina desaminase (ADA), ancoradas extracelularmente (Corso et al., 2016).

De acordo com Corso e colaboradores (2016), na retina, os nucleotídeos de adenina estão envolvidos não apenas na sinalização entre os diferentes tipos de células, mas os níveis elevados de ATP extracelular colaboram para a neurodegeneração retiniana.

Franklin e Johnson (1992), em um estudo in vitro, sugerem que os purinoreceptores contribuem para regular o processo inflamatório e as respostas degenerativas, estimulando a síntese e liberação de várias citocinas e quimiocinas. Além desses estudos citados, trabalhos já demonstraram que os purinoreceptores (P2X e P2Y) são expressos em vários tipos de células da retina, tais como fotorreceptores, células ganglionares da retina, células bipolares e células de Muller (Wheeler-Schilling et al., 2001; Corso et al., 2016).

 

Aspectos anatômicos do olho humano

 

O globo ocular possui forma esférica, sendo constituído pela córnea, pelo cristalino, humor aquoso e humor vítreo. Sua porção interna é organizada em três camadas semelhantes: a retina, a coroide e a esclera (Parier; Soubrane, 2008; Helene; Helene, 2011).

A retina constitui-se por fotorreceptores (cones e bastonetes), responsáveis pelo processamento da informação visual. Ligado aos fotorreceptores, encontra-se o EPR, que consiste em uma única camada de células responsáveis pela manutenção e pelo funcionamento dos fotorreceptores. O EPR é unido à MB (membrana permeável situada entre o EPR e a coroide) (Strauss, 2005; Jager; Mieler; Miller, 2008; Brito, 2008).

A coroide, uma camada espessa e com muitos vasos sanguíneos, localiza-se imediatamente a seguir da MB e tem como função fornecer oxigênio e nutrientes ao EPR e aos fotorreceptores (Parier; Soubrane, 2008; Helene; Helene, 2011).

O EPR desempenha um papel fundamental na manutenção da função visual. Ele participa na “reciclagem” dos fotorreceptores e na fagocitose dos segmentos externos dos fotorreceptores, permitindo a sua constante renovação (Strauss, 2005; Rattner; Nathans, 2006). Sua alta capacidade fagocítica ocorre durante toda a vida. Como consequência, tem-se a acumulação de agregados proteicos e lipídicos (lipofuscina) no interior das células do EPR durante o envelhecimento. A lipofuscina funciona como fotossensibilizador, gerando EROs (Sparrow; Boulton, 2005; Brito, 2008; Bellini; Freitas, 2008) e contribuindo para a disfunção do EPR, conforme demonstrado na

Figura 1.

Figura 1: Anatomia do olho humano

 

Fonte: autoras (2019).

Dessa forma, a coróide, a MB e o EPR formam em conjunto a barreira hematorretiniana, que regula as trocas metabólicas locais (Queiroz et al., 2010).

Sendo assim, com o decorrer do envelhecimento humano, algumas alterações morfológicas importantes ocorrem no olho. Geralmente, por volta dos 40-50 anos de idade, o primeiro sintoma oftalmológico que surge é a diminuição da capacidade de acomodação ou de focalização de objetos próximos (presbiopia). Com o passar dos anos, também ocorre a diminuição do campo visual periférico, da sensibilidade ao contraste, da discriminação das cores, da capacidade de recuperação após exposição à luz, da adaptação ao escuro e da noção de profundidade (Pescosolido et al., 2016).

 

Degeneração macular relacionada à idade (DMRI)

 

A DMRI foi descrita pela primeira vez, em 1903, por Oeller. Em 1926, Junius e Kunt apontaram-na como a principal causa de cegueira em pessoas com mais de 55 anos de idade (Ávila, 2003). Essa doença se manifesta de duas formas: seca – sem neovascularização – e exsudativa – neovascular –, associada à formação de cicatriz fibrovascular e ao processo sero-hemorrágico da retina (Miller, 1990;

Ávila, 2003; Yonekawa; Miller; Kim, 2015). Na Figura 2, observa-se uma imagem da retina com drusas (A) e uma retina com formação de neovasos e exsudato sanguíneo.

Figura 2: Degeneração macular relacionada à idade seca e

exsudativa

 

Fonte: National Eye Institute (2017) – adaptada.

* A: DMRI seca. B: DMRI exsudativa

As reações fotoquímicas originadas na retina e no EPR tornam estas estruturas extremamente suscetíveis aos danos causados pelo estresse oxidativo. O processo de oxidação gera os radicais livres, que são altamente reativos com os tecidos oculares subjacentes. Dessa forma, sugere-se que esses processos de oxi-redução estão associados diretamente na gênese da DMRI (Bellini; Freitas, 2008).

O dano na visão causado pela degeneração ocorre em decorrência da disfunção dos fotorreceptores, podendo estar associado com as formas seca ou exsudativa da doença. Na primeira, ocorre atrofia da rede coriocapilar e do EPR a ela associado. Na segunda, os neovasos da coriocapilar rompem a MB e o EPR, invadindo a retina, onde podem sangrar e exsudar. Já nos estágios tardios da doença, forma-se um tecido fibroso (cicatriz) na região macular, com o consequente decréscimo da visão central (Bellini; Freitas, 2008; Canovas et al., 2009).

Os sintomas, no início da doença, ocorrem devido ao comprometimento macular. O paciente relata: diminuição da sensibilidade ao contraste; impressão de falta de luz para ler ou escrever; ocorrência de embaçamento ou amarelamento das imagens; diminuição da acuidade visual, percepção de linhas retas como deformadas ou onduladas e mancha sombreada central (Bellini;

Freitas, 2008), conforme apresentado na Figura 3.

Figura 03: Visão do paciente saudável e paciente com DMRI

 

Fonte: National Eye Institute (2017) – adaptada.

Embora a etiologia da doença ainda não esteja totalmente elucidada, estudos têm demostrado que o acúmulo de estresse oxidativo e o processo de inflamação são os principais agentes associados à degeneração da retina e à evolução da DMRI (Bellini; Freitas, 2008).

Em um indivíduo saudável, o metabolismo do EPR produz estresse foto-oxidativo e fagocitose dos segmentos externos dos fotorreceptores. No entanto, com o passar dos anos, esses fatores acumulam-se no EPR, causando danos às células; somam-se a isso os fatores externos que podem agravar essa injúria tecidual e contribuir para a aceleração e estabelecimento da doença. Esse é o caso da radiação ionizante, luz ultravioleta, metais pesados, agentes químicos e maus hábitos alimentares (Datta et al., 2017).

Devido a isso, o sistema imunológico se envolve para tentar proteger o EPR dos danos oxidativos e estabelecer a homeostasia. Nesse processo, células imunológicas como macrófagos e linfócitos complementam o sistema, contribuindo para a remoção de produtos tóxicos (Ermakova, 2018).

Nesse sentido, em 2008, o pesquisador Medzhidov propôs chamar o fenômeno de para-inflamação, uma resposta adaptativa do sistema imunológico, que tem como papel fisiológico manter a homeostase (ou reajustar o limiar homeostático do tecido) e restaurar a funcionalidade tecidual. Com o envelhecimento, essa proteção pode falhar, especialmente se houver uma predisposição genética ou fatores ambientais agravantes, e assim potencializar a perda visual, piorando a gradativamente a qualidade de vida do paciente (Medzhidov, 2008; Ermakova, 2018).

 

Sistema purinérgico e DMRI

 

A sinalização purinérgica tem relevante ação no processo inflamatório e oxidativo, já que os purinoreceptores e os nucleotídeos estão diretamente relacionados à sinalização de injúria tecidual (Corso et al., 2016).

Sendo assim, uma investigação realizada em 2019 sugere que, na retina, as purinas estão envolvidas não apenas na sinalização entre os diferentes tipos de células (Housley; Bringmann; Reichenbach, 2009), mas os altos níveis de ATP extracelular também estimulam a neurodegeneração da retina (Shen et al., 2005; Fletcher, 2010; Corso et al., 2016).

Outras investigações também demonstraram que o ATP extracelular contribui para a neurotransmissão excitatória rápida, pela ativação dos receptores P2X e P2Y expressos pela maioria das classes de neurônios da retina (Housley, 2009).

Já a adenosina é descrita como um importante inibidor da atividade neuronal na retina e suprime a neurotransmissão excitatória por vários mecanismos, como a inibição dos canais de cálcio dependentes de voltagem pré-sinápticos, resultando na redução da liberação do transmissor (Housley et al., 2009), favorecendo assim o desenvolvimento da DMRI.

Natomi et al. (2013) estudaram em modelos in vivo e in vitro de DMRI exudativa e confirmaram que pacientes com DMRI apresentam um aumento significativo de ATP extracelular e apresentam um processo de neurodegeneração da retina mais relevante. Além disso, eles sugerem que esse aumento do ATP extracelular poderia ser um potencial neurotóxico facilitando a apoptose de células fotorreceptoras via ativação de P2X7.

Gu et al. (2013) realizaram um estudo de associação genética de polimorfismos funcionais nos genes P2RX7 e P2RX4 em uma coorte de 744 pacientes com DMRI e 557 controles caucasianos pareados por idade. A variante P2X4 Tyr315Cys foi duas vezes mais frequente em pacientes com DMRI em comparação aos controles, prevendo a suscetibilidade à doença. A imuno-histoquímica indicou que os receptores P2X7 e P2X4 estavam coexpressos na microglia e nos macrófagos, mas nenhum dos receptores era visto nas células do EPR. Tais resultados demonstram que um haplótipo, incluindo duas variantes raras em P2RX7 e P2RX4, confere uma interação funcional entre estes dois receptores variantes, o que prejudica a função normal de eliminação de macrófagos na microglia. A falha desta via fagocítica mediada por P2X7 pode prejudicar a remoção de depósitos sub-retinianos e predispor à DMRI.

Nesse sentido, Corso et al. (2016) investigaram em diferentes tipos celulares a interação entre o açafrão e os receptores P2X7. Eles verificaram que o açafrão protege os fotorreceptores dos danos induzidos pela luz, preservando a morfologia retiniana. Além disso, eles descobriram que o açafrão influencia positivamente a viabilidade de células retinianas primárias de ratos e células 661W derivadas de fotorreceptores expostas ao ATP e reduziu o aumento de cálcio intracelular induzido por ATP em células 661W. Os resultados apontam que a sinalização de cálcio mediada por P2X7 pode ser um alvo terapêutico crucial no tratamento de doenças neurodegenerativas como a DMRI.

A literatura também apresenta que a ativação do inflamasoma NLRP3 no sistema inflamatório pode induzir a morte das células do EPR e parece ativar o receptor P2Y7, favorecendo o desenvolvimento da doença (Martin et al., 2012; Chen; Xu et al., 2015).

Estudos in vitro mostraram que o inflamassoma NLRP3 em células RPE pode ser ativado por vários estímulos extracelulares que podem existir no olho durante o processo de envelhecimento, como AluRNA (Tarallo et al., 2012; Chen; Xu, 2015), amilóide-β (Liu et al., 2013), lipofuscina (Brandstetter et al., 2015) ou lipoproteínas oxidadas (Kauppinen et al., 2012). Dependendo dos estímulos, a ativação do inflamassoma NLRP3 em células RPE pode resultar na produção de IL-18 (Tarallo et al., 2012) ou IL-1β (Anderson et al., 2012) ou ambas (Liu et al., 2013; Brandstetter et al., 2015).

A ativação descontrolada do NLRP3 pode, ainda, estar associada à autofagia (maquinaria de autolimpeza de uma célula) – um desequilíbrio no sistema de autofagia pode levar ao acúmulo intracelular de moléculas tóxicas e na geração de mais EROs – o que pode desencadear a ativação progressiva do inflamassoma (Levine et al., 2011; Chen; Xu et al., 2015) e favorecer ainda mais o processo da doença.

 

Considerações finais

 

Estudos da última década revelaram algumas ligações causais entre a inflamação, o estresse oxidativo e o sistema purinérgico no desenvolvimento da DMRI. À medida que envelhecemos, danos oxidativos se acumulam, persistem e aumentam de acordo com o envelhecimento.

O estresse oxidativo parece ter uma ligação direta com o acúmulo de substâncias altamente reativas no EPR, causando a disfunção do tecido. Junto a esse processo, a inflamação é ativada com o objetivo de restaurar o tecido. No entanto, devido ao envelhecimento, esse sistema não consegue atacar de forma efetiva os danos causados pelo estresse, fazendo com que acumule no tecido células do sistema imune. Além do mais, a resposta inflamatória pode se tornar desregulada devido à predisposição genética, à modificação epigenética ou à intervenção ambiental, contribuindo para a doença macular.

O sistema purinérgico parece estar diretamente ligado ao desenvolvimento da DMRI, pois nessa doença ocorre um aumento do acúmulo de ATP e uma maior ativação os receptores desse sistema. No entanto, mais estudos precisam ser realizados para elucidar a real associação entre o estresse oxidativo, a inflamação e o sistema purinérgico no processo de desenvolvimento da DMRI, a fim de que pesquisas futuras possam revelar novos mecanismos acerca da patogênese da DMRI.

 

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