Saturday, January 13, 2007

Alzheimer

Edição Nº 49 - junho de 2006


Avanço na luta contra o Alzheimer

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Por Michael S. Wolfe


Novas pesquisas revelam estratégias para bloquear os processos moleculares que levam à doença degenerativa da memória.

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O cérebro humano é um computador orgânico notadamente complexo. Além de captar uma grande variedade de experiências sensoriais, processa e armazena essas informações e lembra e integra fragmentos selecionados no momento certo. A destruição causada pela doença de Alzheimer pode ser comparada ao apagamento de um disco rígido, começando pelos arquivos mais recentes até os mais antigos. Um dos primeiros sinais é a incapacidade de recordar eventos recentes, enquanto lembranças antigas permanecem intactas. Mas conforme a doença progride, tanto as memórias novas quanto as velhas desaparecem gradualmente, até que as pessoas mais queridas deixam de ser reconhecidas. O medo do Alzheimer origina-se nem tanto da dor física e do sofrimento antecipados, mas da perda inexorável de lembranças de uma vida inteira, que são a base da identidade individual.

Infelizmente, a analogia do computador acaba aí: não se pode simplesmente reinicializar o cérebro humano e recarregar arquivos e programas. O Alzheimer não apenas apaga informações, mas destrói o hardware cerebral, que é composto por mais de 100 bilhões de neurônios, com 100 trilhões de conexões entre eles. Medicamentos recentes aproveitam-se do fato de que muitos dos neurônios destruídos em decorrência da doença respondem pela liberação de acetilcolina. Como bloqueiam uma enzima responsável pela decomposição normal desse neurotransmissor, tais remédios aumentam o nível da acetilcolina que de outro modo estaria escassa. O resultado é estímulo neuronal e raciocínio mais claro, mas tais drogas se tornam ineficazes dentro de seis meses a um ano, porque não conseguem impedir a cruel devastação de neurônios.

Outra medicação, chamada memantina, parece retardar o declínio cognitivo em pacientes com Alzheimer moderado a severo por meio do bloqueio da atividade excessiva de outro neurotransmissor (glutamato), mas os pesquisadores ainda não determinaram se os efeitos persistem após o primeiro ano.

Mais de uma década atrás poucas pessoas eram otimistas a respeito das chances de derrotar o Alzheimer. Os cientistas sabiam muito pouco sobre a biologia da doença, e acreditava-se que suas origens e sua progressão eram irremediavelmente complexas. Recentemente, contudo, pesquisadores avançaram na compreensão dos eventos moleculares que parecem desencadear a enfermidade, e exploram agora diversas estratégias para desacelerar ou conter esses processos destrutivos.

Talvez um desses tratamentos, ou uma combinação deles, possa impedir a degeneração de neurônios o suficiente para interromper a trilha da doença. Várias terapias potenciais estão sendo submetidas a testes clínicos e já renderam resultados preliminares promissores. Mais e mais pesquisadores estão com esperança - uma palavra que raramente se associa ao Alzheimer.

Cascata Amilóide
As duas principais características da doença, observadas pela primeira vez pelo neurologista alemão Alois Alzheimer há cem anos, são placas e emaranhados de proteína no córtex cerebral e no sistema límbico - responsáveis pelas funções cerebrais superiores. As placas são acúmulos encontrados do lado de fora dos neurônios e são constituídas por uma pequena proteína chamada beta-amilóide, ou A-beta. Os emaranhados ficam dentro dos neurônios e de suas projeções ramificadas (axônios e dendritos) e são formados por filamentos da proteína tau. A constatação dessas anomalias iniciou um debate que se estendeu pelo século XX: as placas e emaranhados seriam responsáveis pela degeneração dos neurônios, ou apenas sinalizariam os lugares onde a morte neuronal já ocorreu? Na última década, as evidências penderam a favor da hipótese da "cascata amilóide", que sugere que as duas proteínas estão envolvidas na causa do mal de Alzheimer, com a A-beta iniciando a agressão.

Esta é um peptídeo curto, ou fragmento de proteína, isolado e descrito pela primeira vez em 1984 por George G. Glenner e Cai'ne W. Wong, então na Universidade da Califórnia de San Diego. A A-beta é derivada de uma proteína maior chamada de precursora de beta-amilóide, ou APP. As moléculas de APP fincam-se na membrana celular, com uma parte da proteína dentro da célula e outra para fora. Duas proteases (enzimas de quebra de proteína) - beta-secretase e gama-secretase - retiram a A-beta da APP, processo que ocorre em praticamente todas as células humanas. A razão pela qual as células produzem A-beta não é clara, mas o processo pode ser parte de uma rota de sinalização.

Antes de ser retirada, uma parte da A-beta fica no interior da membrana onde a APP se ligou, entre suas porções interna e externa. Como as membranas são compostas por lipídios hidrofóbicos, a região da proteína que atravessa a membrana contém aminoácidos hidrofóbicos. Quando a A-beta é arrancada da APP pelas secretases beta e gama e é liberada no ambiente aquoso fora da membrana, as áreas hidrofóbicas de diferentes moléculas A-beta unem-se umas às outras, formando pequenos blocos solúveis. No início dos anos 90, Peter T. Lansbury Jr., hoje na Escola Médica de Harvard, mostrou que, em concentrações altas, as moléculas A-beta em um tubo de ensaio podem se unir na forma de estruturas fibrosas similares às encontradas nas placas do mal de Alzheimer. Tanto as formações solúveis quanto as fibras de A-beta são tóxicas aos neurônios cultivados em laboratório, e as primeiras podem interferir em processos de aprendizado e memória em camundongos.

Essas descobertas apóiam a hipótese da cascata amilóide, mas a evidência mais forte veio do estudo de famílias com alto risco de desenvolver Alzheimer. Membros dessas famílias carregam mutações genéticas raras que os predestinam à doença precocemente - antes dos 60 anos. Em 1991, John A. Hardy, hoje no Instituto Nacional de Envelhecimento dos Estados Unidos, e colegas descobriram a primeira dessas mutações em um gene que codifica a APP, afetando especificamente as áreas da proteína dentro e ao redor da região A-beta. Pouco depois, Dennis J. Selkoe, de Harvard, e Steven Younkin, da Clínica Mayo em Jacksonville, Flórida, descobriram que essas mutações aumentam a formação ou da A-beta em geral ou de um tipo particular dela que é altamente propenso à formação de sedimentos. Além disso, pessoas com síndrome de Down, que carregam três cópias do cromossomo 21 em vez das duas regulares, têm incidência muito maior de Alzheimer na meia-idade. Como o cromossomo 21 contém o gene da APP, essas pessoas apresentam níveis mais altos de A-beta desde o nascimento, e acúmulos de amilóide podem ser encontrados em seu cérebro já aos 12 anos.

Há ainda outras conexões entre a doença de Alzheimer e os genes que regulam a produção da A-beta. Em 1995, Peter St. George-Hyslop e seus colegas da Universidade de Toronto identificaram mutações em dois genes relacionados, batizados de presenilina 1 e 2, que causam as formas mais precoces e agressivas do Alzheimer, aparecendo tipicamente na faixa dos 30 ou 40 anos. Tais mutações aumentam a proporção de A-beta propensa a se aglomerar. Hoje se sabe que as proteínas codificadas pelos genes presenilina são parte da enzima gama-secretase.

Dessa forma, dos três genes reconhecidos como causadores do Alzheimer precoce, um codifica o precursor da A-beta e os outros dois especificam componentes de uma enzima protease que ajudam a produzir o peptídeo maligno. Além disso, cientistas descobriram que pessoas portadoras de uma certa variação no gene que codifica a apolipoproteína E - proteína que ajuda a agrupar os peptídeos A-beta em conglomerados e filamentos - têm risco elevado de desenvolver Alzheimer posteriormente. Diversos fatores genéticos provavelmente tenham papel no princípio da doença, cada qual dando uma pequena contribuição, e estudos em camundongos indicam que fatores ambientais alteram o risco da enfermidade (exercícios, por exemplo, podem reduzi-lo).

Os cientistas ainda não entendem exatamente como os blocos solúveis e os filamentos insolúveis de A-beta rompem e matam neurônios. Acredita-se que conglomerados de A-beta do lado de fora de um neurônio podem iniciar uma cascata de eventos que inclui a alteração das proteínas tau dentro da célula. Em particular, os conglomerados A-beta chegam até a modificar a atividade celular de enzimas quinases, que instalam fosfatos nas proteínas. As quinases afetadas adicionam fosfato em excesso à tau, mudando as propriedades químicas das proteínas e fazendo com que formem filamentos espiralados. As tau alteradas de algum modo matam o neurônio, talvez rompendo os microtúbulos que transportam proteínas através dos axônios e dendritos. Mutações no gene da tau geram filamentos na proteína e causam outras doenças neurodegenerativas. Assim, a formação de filamentos de tau é aparentemente um evento mais geral que leva à morte neuronal, enquanto a A-beta é um promotor específico de Alzheimer.

Drogas Inibidoras
dado o papel crítico da A-beta no processo da doença, as proteases que produzem esse peptídeo são alvos certos de potenciais drogas para inibir sua atividade. Inibidores de protease provaram-se muito eficientes no tratamento de doenças como aids e hipertensão. O primeiro passo na formação da A-beta é dado pela beta-secretase, protease que corta a maior parte da APP imediatamente externa à membrana celular. Em 1999, cinco diferentes grupos de pesquisa descobriram essa enzima, que é particularmente abundante nos neurônios cerebrais. Embora a beta-secretase seja amarrada à membrana, ela se parece muito com um conjunto de proteases encontrado em ambientes aquosos dentro e fora de células. Membros desse conjunto usam ácido aspártico, um tipo de aminoácido, para catalisar a reação de quebra de proteína. Todas as proteases usam água para quebrar suas respectivas proteínas, e enzimas da família aspartil-protease empregam um par do ácido para ativar a molécula da água para esse fim.

Como a beta-secretase se encaixa nessa família, os pesquisadores puderam tirar proveito do amplo conhecimento que se tem sobre essas proteases, chegando a uma compreensão de como silenciá-la. Sua estrutura tridimensional, que já era conhecida, foi utilizada como guia para o projeto computadorizado de potenciais drogas inibidoras. Estudos genéticos sugerem que bloquear a atividade da enzima não levará a efeitos colaterais prejudiciais; o desligamento do gene codificador da beta-secretase eliminou a formação de A-beta no cérebro de roedores sem trazer nenhuma conseqüência negativa aparente. Até o momento, porém, esses inibidores não estão prontos para testes clínicos. O maior desafio é desenvolver compostos potentes pequenos o suficiente para penetrar o cérebro. Diferentemente dos vasos sangüíneos em outras partes do corpo humano, os capilares do cérebro são forrados de células endoteliais bem comprimidas. Como há pouco espaço entre as células, os inibidores de protease têm de ser capazes de passar pelas membranas celulares para chegar aos tecidos cerebrais posteriores, e a maioria das grandes moléculas não consegue ultrapassar essa barreira hematoencefálica.

A enzima conhecida como gama-secretase executa o passo seguinte na formação de A-beta, cortando o pedaço de APP restante depois da clivagem feita pela beta-secretase. Essa segunda protease realiza a rara façanha de usar água para quebrar a proteína dentro do ambiente normalmente hidrofóbico da membrana celular. Duas pesquisas ajudam a compreender seu funcionamento. Em 1998, Bart De Strooper, da Universidade Católica de Louvain, Bélgica, descobriu que eliminar o gene que codifica a presenilina em camundongos reduz em grande medida a quebra de APP pela gama-secretase, demonstrando que essa proteína é essencial à função enzimática. Depois, meu laboratório, então na Universidade do Tennessee, em Memphis, descobriu que compostos da mesma categoria química que os inibidores clássicos de aspartil-proteases poderiam bloquear a clivagem de APP pela gama-secretase nas células. O resultado sugeriu que ela contém um par de ácidos aspárticos essencial para catalisar a reação de quebra de proteína.

Com base nessas observações, levantamos a hipótese de que a proteína presenilina seria uma aspartil-protease incomum pregada no tecido das membranas celulares. Durante meu ano sabático no laboratório de Selkoe em Harvard, e em colaboração com Weiming Xia, identificamos dois ácidos aspárticos na presenilina que deveria estar dentro da membrana e demonstramos que ambos são críticos para a clivagem da gama-secretase que produz A-beta. Posteriormente, demonstramos que os inibidores de gama-secretase unem-se diretamente à presenilina, e que três outras proteínas embutidas na membrana têm de juntar-se a ela para permitir sua catalisação. Hoje a gama-secretase é reconhecida como membro fundador de uma nova classe de proteases que aparentemente empunham água dentro das membranas celulares para executar suas tarefas bioquímicas. Melhor ainda, seus inibidores são moléculas relativamente pequenas que podem atravessá-las, o que os habilita a penetrar a barreira hematoencefálica.

Entretanto, o potencial da gama-secretase como alvo terapêutico é moderado pelo fato de que essa enzima desempenha papel crucial na maturação de células precursoras indiferenciadas em várias partes do corpo, tais como as células-tronco na medula óssea, que evoluem para células vermelhas do sangue ou linfócitos. Especificamente, a gama-secretase corta uma proteína da superfície celular chamada Notch, que, liberada da membrana para dentro da célula, envia um sinal ao núcleo que controla o destino da célula.

Doses altas de inibidores de gama-secretase provocam efeitos tóxicos severos em camundongos em virtude da interrupção do sinal da Notch, o que gerou receio quanto a esse potencial tratamento. Contudo, uma droga candidata desenvolvida pelo fabricante farmacêutico Eli Lilly passou pelos testes de segurança em voluntários. O composto está agora prestes a entrar no próximo nível de testes em pacientes com Alzheimer precoce. Além disso, pesquisadores identificaram moléculas que ajustam a gama-secretase de modo que a produção de A-beta seja bloqueada sem afetar o corte da Notch. Tais moléculas não interagem com os ácidos aspárticos; eles se atam a outro ponto da enzima e alteram sua forma.

Alguns inibidores conseguem até reduzir a criação da versão de A-beta mais propensa a se agregar em favor de um peptídeo mais curto, que não se cristaliza tão facilmente. Uma dessas drogas, Flurizan, identificada por uma equipe de pesquisadores liderados por Edward Koo, da Universidade da Califórnia de San Diego, e Todd Golde, da Clínia Mayo, mostrou-se consideravelmente promissora em pacientes nos estágios iniciais de Alzheimer e já está entrando em testes clínicos mais avançados, que incluirão mais de mil pessoas nos Estados Unidos.

Limpeza das Teias
Outra estratégia para combater a doença é livrar o cérebro dos aglomerados tóxicos de A-beta depois que o peptídeo é produzido. Uma abordagem é a imunização ativa, que pressupõe recrutar o próprio sistema imunológico do paciente para atacar a proteína. Em 1999, Dale B. Schenk e seus colegas da Elan Corporation fizeram uma descoberta pioneira: a injeção de A-beta em camundongos geneticamente projetados para desenvolver placas amilóides estimulou uma resposta imune que impediu a formação de placas no cérebro dos animais jovens e limpou as já existentes nos mais velhos. Os roedores produziram anticorpos que reconheceram a A-beta e aparentemente estimularam as células imunes do cérebro - micróglias - a atacar conglomerados do peptídeo . Em camundongos, houve melhoras no aprendizado e na memória, o que levou ao início de testes em humanos.

Infelizmente, embora a injeção de A-beta tenha passado pelos testes de segurança iniciais, diversos pacientes desenvolveram encefalite - inflamação do cérebro - o que acarretou a suspensão prematura do estudo em 2002. A pesquisa de acompanhamento indicou que o tratamento pode ter causado a inflamação ao estimular as células T do sistema imunológico a executar ataques excessivamente agressivos aos depósitos de A-beta. No entanto, a investigação confirmou que muitos pacientes produziram anticorpos contra a A-beta, e aqueles que o fizeram mostraram sinais sutis de melhora de memória e concentração.
As preocupações de segurança com a imunização ativa levaram alguns pesquisadores a tentar a imunização passiva, que tem como objetivo eliminar o peptídeo por meio da injeção de anticorpos nos pacientes. Produzidos em células de cobaias e programados geneticamente para impedir a rejeição em humanos, esses anticorpos dificilmente provocariam encefalite, já que não disparariam uma resposta nociva das células T no cérebro. Um tratamento por imunização passiva desenvolvido pela Elan Corporation já avançou para os testes clínicos em humanos.

Como a imunização ativa ou passiva remove a A-beta do cérebro é de certa forma um mistério, porque não está claro quão efetivamente esses anticorpos conseguem atravessar a barreira hematoencefálica. Algumas evidências sugerem que a entrada no cérebro pode nem ser necessária: talvez a absorção da A-beta no resto do corpo provoque um êxodo do peptídeo do cérebro, porque as moléculas tendem a mover-se das altas concentrações para as mais baixas. Embora a imunização passiva pareça agora ser a mais promissora, a ativa ainda não foi descartada. Estudos preliminares conduzidos por Cynthia Lemere em Harvard mostram que a imunização com partes selecionadas da A-beta, em vez de usar o peptídeo inteiro, pode estimular a produção de anticorpos pelas células B do sistema imunológico, sem ativar as células T, responsáveis pela encefalite.

Outros pesquisadores testam estratégias não-imunológicas para impedir a aglutinação de A-beta. Alguns compostos interagem diretamente com a proteína para mantê-la dissolvida no líquido fora dos neurônios cerebrais, prevenindo a formação de blocos nocivos. A Neurochem, em Quebec, está desenvolvendo a Alzhemed, uma pequena molécula que aparentemente imita a heparina, um anticoagulante natural. No sangue, a heparina impede que as plaquetas formem coágulos, mas quando ela se junta à A-beta, torna o peptídeo mais apto à formação de depósito. Como a Alzhemed liga-se a esses mesmos pontos da A-beta, ela bloqueia a atividade da heparina e, assim, reduz a aglutinação. O composto mostrou pouca ou nenhuma toxicidade mesmo em altas dosagens, e o tratamento levou a certa melhora cognitiva em pacientes com Alzheimer moderado. Os testes clínicos de fase 3 para essa droga já estão bem adiantados.

De Olho na Tau
A amilóide, contudo, é apenas metade da equação do Alzheimer. A outra metade, os filamentos de tau que causam emaranhados neurais, é considerada um alvo promissor na prevenção da degeneração dos neurônios cerebrais. Pesquisadores estão concentrados em projetar inibidores que possam bloquear as quinases que fixam uma quantidade excessiva de fosfatos na tau, o que é um passo essencial para a formação de filamentos. Tais esforços ainda não resultaram em drogas candidatas a testes clínicos, mas a esperança é que esses agentes trabalhem futuramente com aqueles cujo alvo é a A-beta.

Pesquisadores examinam também se as estatinas - drogas para baixar o colesterol amplamente usadas para reduzir o risco de doenças cardíacas - poderiam atuar contra o Alzheimer. Estudos epidemiológicos sugerem que pessoas que tomam estatinas têm menos risco de desenvolver a doença. O motivo desta correlação não é inteiramente claro; ao baixar os níveis do colesterol, é possível que essas drogas reduzam a produção de APP, ou talvez elas afetem diretamente a criação de A-beta por meio da inibição da atividade das secretases responsáveis. Testes clínicos tentam estabelecer se estatinas podem de fato prevenir o Alzheimer.

Outro empolgante avanço recente implica terapia celular. Mark Tuszynski e seus colegas da Universidade da Califórnia det San Diego realizaram biópsias da pele de pacientes com Alzheimer brando e inseriram nela o gene codificador do fator de crescimento neural (NGF, na sigla em inglês). As células geneticamente modificadas foram então introduzidas cirurgicamente no cérebro desses pacientes. A idéia era que elas produzissem e secretassem NGF, o que preveniria a perda de neurônios produtores de acetilcolina e melhoraria a memória. A terapia baseada em células foi uma estratégia inteligente para distribuir o NGF, proteína grande que, de outra maneira, não conseguiria entrar no cérebro. Embora o estudo tenha incluído poucos indivíduos e carecido de controles importantes, pesquisas de acompanhamento mostraram redução do declínio cognitivo nos pacientes. Os resultados foram bons o bastante para justificar testes clínicos adicionais.

Embora algumas dessas potenciais terapias não cumpram suas promessas, os cientistas esperam encontrar ao menos um agente que possa efetivamente desacelerar ou interromper a perda gradual de neurônios no cérebro - progresso que salvaria milhões de pessoas do declínio inexorável da doença de Alzheimer e abriria caminho para medicamentos regeneradores das funções mentais perdidas.

Mirar na A-beta pode impedir o início do Alzheimer ou retardá-lo precocemente, mas se essa estratégia irá curar aqueles em estágios mais avançados da doença ainda não se sabe. Mesmo assim, os pesquisadores têm bons motivos para o otimismo cauteloso. A recente enxurrada de descobertas nos convenceu que a busca por maneiras de prevenir e tratar o Alzheimer não será em vão.




Resumo/Esperança para os idosos

Cientistas têm se concentrado na hipótese de que um peptídeo chamado beta-amilóide (A-beta) seja responsável por disparar o rompimento e a morte das células cerebrais em pacientes com a doença de Alzheimer.

Pesquisadores desenvolvem atualmente drogas que possam inibir a produção de A-beta e terapias que impeçam a proteína de danificar os neurônios.

Diversas drogas candidatas já estão em testes clínicos para determinar se podem desacelerar ou interromper o severo declínio mental causado pelo Alzheimer.

O Autor

MICHAEL S. WOLFE é professor adjunto de neurologia do Hospital Brigham and Women's e da Escola Médica de Harvard, onde investiga as bases moleculares da doença de Alzheimer e desenvolve estratégias terapêuticas. Doutorou-se em química médica na Universidade do Kansas. Em janeiro deste ano, fundou o Laboratório de Drogas Experimentais para o Alzheimer em Harvard, dedicado ao desenvolvimento de moléculas potenciais para medicamentos contra a doença.

Para conhecer mais

Decoding darkness. Rudolph E. Tanzi e Ann B. Parson. Perseus Books Group, 2000.

Hard to forget: an Alzheimer's story. Charles Pierce. Random House, 2000.

Therapeutic strategies for Alzheimer's disease. Michael S. Wolfe, em Nature Reviews Drug Discovery, vol. 1, págs. 859-866, novembro de 2002.

Mais informações estão disponíveis em www.alz.org e www.alzforum.org

1 comment:

wozhangwei said...

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