Teoria Mitocondrial do Envelhecimento

                Utilizando os conceitos previamente vistos no blog, hoje será apresentada a teoria mitocondrial do envelhecimento, com suas múltiplas causas, complicações e detalhes.

                 Relembrando os importantes conceitos de radicais livres, que são produzidos pelas mitocondrias e altamente reativos, capazes de danificar lipídeos, proteínas e até DNA; além de estresse oxidativo, que constitui a perturbação do equilíbrio pró-oxidante-antioxidante e que pode levar a uma lesão potencial, torna-se fundamental relacioná-los com a teoria supracitada.

                 Uma das teorias do envelhecimento é a mitocondrial, que afirma que os radicais livres geram danos em nível do DNA, com deterioração da síntese de proteínas e de lipídeos, além de possíveis lesões de membrana e alterações em sua fluidez (o que dificulta a comunicação intercelular adequada), podendo até afetar o desempenho de órgãos inteiros. As mitocondrias constituem importante fonte de oxidantes endógenos, de produção energética e de sistema elétrico de transporte. Danos oxidativos causados em seu mtDNA, por parte pela neurotoxina Beta-proteína Amiloide estão intimamente relacionados com processo de envelhecimento segundo tal teoria.

                 O processo ocorre assim: um aumento progressivo das quantidades de peróxidos geram uma desregulação mitocondrial, que produzem injúrias teciduais e eventuais mortes celulares. A mitocondria tem sua integridade gradualmente diminuída com o passar dos anos, sendo bastante sensível a tal dano oxidativo por ser uma cadeia cíclica de eventos sem fim: a diminuição de sua quantidade desregula a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), que culminam em danos em tal organela e na consequente produção dos referidos oxidantes.

                 Somente lembrando que alguns dos responsáveis por tal oxidação são o oxido nítrico (NO) e as especies reativas de oxigenio (ROS), as quais são continuamente geradas pela cadeia transportadora de elétrons na mitocondria, cuja síntese é gradativamente acumulada e pode chegar a gerar um estresse oxidativo crônico. Existem estudos que revelam a presença de uma proporção inversa entre a produção dos referidos peróxidos e a longevidade mitocondrial em mamíferos.

                 Dessa forma, a teoria mitocondrial do envelhecimento trabalha com a fundamental importância de tal organela para a célula e para a existência da vida como um todo e como alterações quaisquer relacionadas a ela podem afetar drasticamente o organismo. É preciso ratificar, contudo, que seu mecanismo de regulação se torna menos eficiente com o tempo e à medida que se atinge idades mais avançadas, iniciando o ciclo acima descrito com final no dano oxidativo e tornando tal teoria bastante valida e pertinente à discussão.

Bibliografia

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1413-81232010000600022

http://pesquisa.bvsalud.org/portal/resource/pt/lil-643614

Estresse Oxidativo

                 Voltando ao tema das espécies oxidativas de oxigênio abordado em postagens anteriores, torna-se necessário ressaltar sua ação e influencia na atividade enzimática das mitocondrias e mesmo na sua quantidade na célula. Sobretudo a desregulação entre seus estados oxidante e antioxidante pode levar à perda funcional de tais organelas, à morte celular e ao chamado estresse oxidativo, no qual há um predomínio do estado oxidativo em detrimento do antioxidativo.

                 Ao passo que tais espécies reativas têm funções fundamentais no funcionamento celular, tais como controle da fagocitose, da pressão sangüínea e da apoptose, também estão intimamente relacionadas com o processo de envelhecimento, de morte celular, de transformação de organelas e do desenvolvimento ou agravamento de diversas patologias.

                 Em sua organização, há a presença da glutationa (GSH), uma proteína antioxidante responsável pelo estado redox da célula. Em situações normais, há um equilíbrio entre os agentes oxidante e antioxidante enzimático e não enzimático no organismo. Porém, na ausência de GSH, ocorre o tal estresse oxidativo, caracterizado por aumento do número de compostos reativos de oxigenio, os ERO. 

                 Seu controle enzimático é efetuado por uma importante enzima, a glutationa peroxidase, que regula a transformação de glutationa em glutationa oxidada, GSSG, inativando a espécie reativa. Também apresenta como mecanismo de defesa a enzima glutationa transferase (GST), responsável pela detoxificação de xenobióticos.

                 Dessa forma, normalmente há no organismo um equilíbrio entre formas oxidada e reduzida de moléculas, estipulado pela ação de enzimas com consumo de energia. Sua desregulação gera a produção de peróxidos e de radicais livres que podem afetar a estrutura ou a composição química celular. Pode ocasionar diversas doenças, dentre elas aterosclerose e as síndromes de Parkinson e de Alzheimer, além de se relacionar com o envelhecimento em suas múltiplas causas.

Bibliografia

http://wikbio.com/pt/teorias-do-envelhecimento-os-radicais-livres

http://pesquisa.bvsalud.org/portal/resource/pt/lil-643614

            

Radicais Livres ligados ao Processo de Envelhecimento

                Hoje será discutida a introdução da relação dos radicais livres com o processo de envelhecimento. Radicais livres são espécies químicas independentes, instáveis e altamente reativas que podem se comportar como receptores (oxidantes) ou como doadores (redutores) de elétrons dependendo da forma de completarem seus pares de elétrons para a estabilização. Abrangem os átomos de hidrogênio, ferro, cobre e oxigênio molecular. 

                 De acordo com a teoria dos radicais livres de Denham Harman, a senescência é causada por anormalidades como deleções, duplicações, mutações e depleções nas organelas, provocadas por espécies reativas de oxigênio, como O2, O2- e OH (oxigênio singlete, radical superóxido e hidroxila respectivamente) produzidos naturalmente pelas células. Ela ocorre a partir da ação de proteínas de membrana; de enzimas citosólicas como as ciclo-oxigenases (ou prostaglandinas H2 sintases), responsáveis pela produção de prostaglandinas, mediadores lipidicos liberados pelas células quando estimulados química ou mecanicamente; e também de metabolismo peroxissomal. A teoria mitocondrial do envelhecimento está relacionada com o fato de que as espécies reativas de oxigênio supracitadas são produzidas por mitocôndrias em 90% dos casos por meio da fosforilação oxidativa.

                 A fosforilação oxidativa é a terceira e ultima via metabólica da respiração celular e se utiliza da energia liberada da oxidação de nutrientes, em especial a glicose, para produção de ATP, Adenosina Trifosfato. Embora de fundamental importância, produz espécies reativas de oxigênio que estimulam a propagação de radicais livres, o consequente dano a componentes celulares e o desenvolvimento de envelhecimento celular e de patologias.

                  Ela utiliza a oxidação de NADH (nicotinamida-adenina-dinucleotídeo) e de FADH (flavina-adenina-dinucleotídeo) para fosforilar ADP em ATP com o auxilio da enzima F1-F0 ATPase. Os elétrons gerados nessa etapa geram as tais espécies reativas de oxigênio responsáveis por todo o processo acima descrito de possível envelhecimento celular e do organismo em si. 

APOPTOSE CELULAR

 

       Neste post vamos falar sobre apoptose celular e entender melhor seu mecanismo e sua relação com o envelhecimento.

       A apoptose, ou morte celular programada, é um fenômeno fisiológico essencial para a manutenção da vida. Ela consiste no suicídio celular geneticamente programado que demanda energia (diferentemente do que ocorre na necrose). Nesse processo a célula apoptótica é acometida de transformações conformacionais no seu citoplasma que após o rompimento da célula resultam em fragmentos celulares que são fagocitados por macrófagos teciduais, sem risco de dano químico ou toxicidade para as demais células do tecido. Assim, a ocorrência da apoptose leva à prevenção de contaminação de um tecido por células cancerosas e dá espaço para o surgimento de células novas no lugar de células envelhecidas.

 

      O processo da apoptose inicia-se com a condensação rápida da cromatina seguida da inativação do material genético. Devido a isso o citoesqueleto desorganiza-se, promovendo a deformação da membrana plasmática, enquanto que no citoplasma as organelas são empacotadas pelo retículo endoplasmático. O núcleo colapsa e segmenta-se em pequenas esferas, ou corpúsculos heterocromáticos. O citoplasma da célula inicia uma fragmentação progressiva formando os chamados corpos apoptóticos dentro dos quais ocorre a degradação do material genético denominada cariólise. Após ocorre a remoção dos restos celulares por fagocitose por macrófagos teciduais.

Células foliculares de folículo ovariano em processo de apoptose. As células apoptóticas perdem seus contatos com as células vizinhas. Observe que tais células mostram-se livres no tecido, além de exibirem outras alterações morfológicas e nucleares. (1) cromatina condensada já com alteração dos limites nucleares; (2) heterocromatina condensada em uma esfera compacta, ou assumindo posição periférica, formando anel ou placa; (3) núcleo fragmentado em corpúsculos heterocromáticos ainda contidos no interior da célula; (4) célula fragmentada, com a liberação de corpos apoptóticos, contendo fragmentos nucleares, e bolhas citoplasmáticas, sem conteúdo nuclear.

      As células que sofrem apoptose podem ser células envelhecidas ou modificadas que causariam danos ao tecido e por isso precisam ser removidas sem liberarem resíduos prejudiciais às células vizinhas. Por isso esse processo é fundamental em uma série de eventos normais nos tecidos dos organismos eucariontes. Um estudo publicado na edição de janeiro de 2011 da revista "Molecular Cell" descreve como a molécula ARTS controla esse processo e atua na modulação de tumores. ARTS é uma proteína mitocondrial que, ao se ligar a outra molécula, chamada XIAP, desencadeia o processo de apoptose. Embora a interação entre essas duas moléculas já fosse conhecida, ainda não se sabia ao certo como ela se dava. A molécula XIAP é responsável por controlar as caspases, enzimas ativadoras do processo de morte celular. Para permitir que a apoptose ocorra, a molécula ARTS ‘sequestra’ a proteína XIAP e inibe sua ação anti-apoptótica. Os pesquisadores observaram que, para realizar essa dupla ação, a ARTS conta com a ajuda de uma terceira proteína, a Siah-1. Com características pró-apoptóticas, ela é capaz de diminuir os níveis de XIAP no organismo. A descrição dessa operação pode ajudar a entender o desenvolvimento de tumores, visto que uma de suas principais características é justamente ser resistente à morte celular.

Postado por: Beatriz Mariani
Bibliografia:

http://cienciahoje.uol.com.br

http://www.ufrgs.br/biologiacelularatlas

http://www.cienciamao.usp.br

GAVA, A.A.; ZANONI, J.N. Envelhecimento celular