À esquerda, células humanas tratadas com um fotossensibilizador não específico; ao centro, cultura tratada com pigmento capaz de causar dano paralelo nas membranas dos lisossomos e mitocôndrias; e, à direita, a cultura controle (imagem: WK Martins et al / Autophagy)

Publicado em 12/05/2021

André Julião | Agência FAPESP – Resultados de um estudo publicado no Journal of the American Chemical Society poderão contribuir para aprimorar as técnicas de terapia fotodinâmica – feitas à base de compostos que, ao serem expostos à luz, desencadeiam processos bioquímicos capazes de romper a membrana de células-alvo.

Conduzida por um grupo vinculado ao Centro de Pesquisa em Processos Redox em Biomedicina (Redoxoma), a pesquisa mostrou que a degradação dos chamados fotossensibilizadores, que são as moléculas usadas para tornar as células mais sensíveis à luz, é um passo fundamental para a ação desses compostos. Até então, acreditava-se que, para serem eficientes, os fotossensibilizadores não poderiam sofrer degradação por luz (fotobranqueamento) durante o processo.

O Redoxoma é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP no Instituto de Química (IQ) da Universidade de São Paulo (USP).

Para chegar às conclusões descritas no artigo, os pesquisadores desenvolveram diferentes pigmentos orgânicos sensíveis à luz conhecidos como porfirazinas. O objetivo foi entender quais processos essas moléculas induzem na membrana das células quando expostas à luz.

Todas as porfirazinas usadas na pesquisa eram capazes de gerar a mesma quantidade de oxigênio singlete (espécie eletronicamente excitada da molécula de oxigênio), um conhecido fator indutor de oxidação das membranas expostas à luz. Desse modo, os pesquisadores puderam observar com mais atenção os outros processos causadores de dano celular induzidos pelos pigmentos.

“Vimos que as porfirazinas, além de atuarem como fotossensibilizadoras por meio do mecanismo já conhecido de produção de oxigênio singlete, também atuam como agentes oxidantes por reações de contato, removendo elétrons diretamente das duplas ligações dos lipídios. O resultado dessas reações é a formação de radicais livres, que oxidam os lipídios presentes na membrana das células e geram mais danos, potencializando seu efeito”, explicou Thiago Teixeira Tasso, primeiro autor do artigo. A investigação foi realizada durante seu estágio de pós-doutorado no IQ-USP apoiado pela FAPESP. Atualmente, Tasso é professor do Instituto de Ciências Exatas da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG).

Em um trabalho anterior, o grupo coordenado por Mauricio da Silva Baptista, professor do IQ-USP e coautor do artigo, havia demonstrado que um fator importante para causar danos irreversíveis às membranas era a formação de aldeídos lipídicos, substâncias que abrem poros na estrutura externa da célula e levam ao vazamento do conteúdo interno (leia mais em: agencia.fapesp.br/29505).

“A descoberta tem potencial de mudar o paradigma de que a degradação do fotossensibilizador seria algo prejudicial, que diminuiria a sua eficiência. No estudo, observamos que, dependendo da molécula, esse fotobranqueamento pode ser benéfico e aumentar o dano causado à membrana”, disse Baptista.

O trabalho integra o projeto “Fotossensibilizadores: estudos de propriedades fundamentais e aplicações biológicas”, apoiado pela FAPESP e coordenado por Paula Homem-de-Mello, professora do Centro de Ciências Naturais e Humanas da Universidade Federal do ABC (CCNH-UFABC).

Destruição de membrana

Para contribuir com a criação de fotossensibilizadores mais eficientes, o grupo do IQ-USP busca entender os mecanismos que causam danos à membrana e, consequentemente, induzem a morte celular (leia mais em: agencia.fapesp.br/20700 e agencia.fapesp.br/26531)

No estudo, os pesquisadores compararam dois fotossensibilizadores à base de porfirazina. Ambos possuem propriedades fotofísicas semelhantes, mas diferentes sensibilidades ao fotobranqueamento.

Em dois modelos capazes de simular in vitro a membrana celular (por meio de substâncias também encontradas nas células) observou-se que, quanto maior a velocidade de fotobranqueamento dos fotossensibilizadores, mais rapidamente era induzida a formação de poros na estrutura. Isso ocorre porque o fotossensibilizador, quando exposto à luz, extrai elétrons da dupla ligação que ocorre nos lipídios das membranas, causando seu rompimento.

“Comprovamos que o fotobranqueamento, algo que era evitado por quem sintetiza esse tipo de molécula, na verdade é importante. Então, em vez de evitar esse fenômeno, deve-se dar preferência às moléculas que degradam mais e reaplicá-las sempre que necessário”, explicou Baptista.

O grupo agora testa os fotossensibilizadores usados no estudo em células humanas, a fim de verificar se o fenômeno se repete. Caso o resultado se confirme, as moléculas poderão ser encaminhadas para testes em animais.

O artigo Photobleaching Efficiency Parallels the Enhancement of Membrane Damage for Porphyrazine Photosensitizers (doi: 10.1021/jacs.9b05991), de Thiago T. Tasso, Jan C. Schlothauer, Helena C. Junqueira, Tiago A. Matias, Koiti Araki, Érica Liandra-Salvador, Felipe C. T. Antonio, Paula Homem-de-Mello e Mauricio S. Baptista, pode ser lido em: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05991.
 

Fonte: https://agencia.fapesp.br/32306