A grande importância das alterações epigenéticas reside no fato, de que elas podem ser revertidas pelo emprego de pequenas moléculas, constituindo-se assim em alvos promissores para o desenvolvimento de drogas ou procedimentos dietéticos para a prevenção e o tratamento do câncer.

São duas as alterações epigenéticas de controle transcricional: a metilação do DNA e a desacetilação das proteinas histonas do DNA. Essas duas vias de controle do epigenoma , estão integralmente ligadas.

O segundo principal mecanismo de controle transcricional , é a desacetilação das proteinas histonas.

As proteinas histonas, servem como blocos de construção para empacotar o DNA eucariótico em unidades de nucleosoma repetitivos que são dobrados em fibras de cromatina de alta ordem. A estrutura da cromatina desempenha importante papel na regulação da expressão dos genes. Cromatina contendo lisinas hipoacetiladas nas histonas, possui uma estrutura compacta que é repressiva para a transcrição. Os inibidores das histona-desacetilases, provocam a acetilação das histonas e convertem a cromatina em uma estrutura aberta, ativando vários genes que inibem o crescimento tumoral.

As histonas são susceptíveis a vários tipos de modificações post-translacionais na sua cauda amino-terminal: acetilação, metilação, fosforilação e ubiquitinação. A acetilação, a mais extensivamente estudada, é controlada por duas famílias de enzimas: as histonas-acetiltransferases (acetiladoras) e as histonas- desacetilases (desacetiladoras).

Estudos de 1970, indicam que a cromatina ativa é a hiperacetilada enquanto se torna inativa quando é desacetilada (ou metilada). A acetilação está associada com a remodelação do nucleosoma e com a ativação da transcrição, enquanto que a desacetilação se associa com a repressão da transcrição, via condensação da cromatina.

Os ativadores da transcrição se ligam e recrutam a família de enzimas histona-acetiltransferases (acetilação), enquanto os repressores da transcrição interagem com a família de enzimas histona-desacetilases (desacetilação).

Inibidores da Família das Histona-Desacetilases ( HDI )

Os inibidores das histona-desacetilases ( HDI ), provocam o acúmulo de histonas acetiladas. Este aumento da acetilação das histonas acarreta o aumento da expressão de genes aberrantemente silenciados e consequentemente diminuem a proliferação celular maligna, aumentam o grau de maturação celular (diferenciação) e aumentam a apoptose das células malignas.

Os inibidores das histona-desacetilases, provocam a parada do ciclo celular na fase G1 e ou G2 do ciclo celular, apoptose e ou diferenciação terminal de células transformadas em meios de cultura.

Na verdade os HDI possuem um elenco de atividades antitumorais tanto diretas, como a indução da parada do ciclo celular, o estímulo da diferenciação celular e o aumento da apoptose, quanto indiretas, inibindo a angiogênese tumoral.

A atividade destas substâncias sobre a proliferação maligna, foram demonstradas em uma grande variedade de células tumorais humanas incluindo:

• linhagem de células de tumores sólidos: mama, próstata, pulmão, colo-reto, neuroblastoma, gliomas e bexiga.
• linhagem de células hematológicas: linfomas, leucemias e mieloma múltiplo.

As histona-desacetilases são constituídas por 3 diferentes classes: I , II e III . A revisão de Kelly e colaboradores de 2002, mostra o local que cada uma dessas enzimas agem nos diferentes cromossomas.

Os seus inibidores mostram largo espectro de atividade e geralmente são capazes de inibir 10 ou mais enzimas da classe I e II.

É importante ressaltar que as células tumorais são muito mais sensíveis à inibição da proliferação e à apoptose do que as células normais e que somente 2 a 14% dos genes são atingidos pela acetilação.

Os inibidores das histona-desacetilases, podem ser naturais ou sintéticos. Eles possuem estruturas diversas indo de compostos muito simples (butirato), até compostos bem complexos como o ácido hidroxamico (ácido suberoil-anilido-hidroxamico ou SAHA).

A estrutura dos compostos que inibem as histona-desacetilases, incluem:

• ácidos graxos de cadeia curta: derivados do ácido butírico e ácido valpróico
• ácidos hidroxamicos: SAHA, piroxamida, TSA, ácido cinamico-bishidroxamico e scriptaid.
• tetrapeptídeos cíclicos: trapoxin, apicidin e depsipeptídeo
• benzamidas: MS-275 e outros

Os compostos derivados do ácido hidroxamico são ativos em concentrações nanomolares e sub-nanomolares em estudos in vitro ,com células transformadas.

O mecanismo mais simples e quase dogmático para explicar os efeitos antitumorais dos HDI , residem na transcrição gênica, porém, isto não foi rigorosamente provado e já se comprovaram outros mecanismos de ação destas substâncias.

Os HDI Induzem Diferenciação na Leucemia Aguda

Na leucemia aguda, onde a expressão alterada do gene está claramente relacionada ao início e à progressão da doença, o cessar da repressão transcricional possui efeitos clínicos benéficos.

Os HDI como Monoterapia Induzem à Parada do Ciclo Celular, Maturação Celular e Mudanças na Expressão do Gene

O tratamento de linhagens de células tumorais com inibidores das histona-desacetilases, frequentemente induzem à parada do ciclo celular em G1 e diferenciação celular (maturação).

Esses efeitos se correlacionam com a ativação trancricional do CDK-N1A, que codifica o inibidor p21 do CDK de uma forma independente do p53 (Johnstone-2003). O aumento da expressão do gene p21 é um importante fator de inibição da proliferação das células transformadas. Células desprovidas de p21 são resistentes aos efeitos dos HDI.

A parada do ciclo celular pelos HDI , pode também ser mediada pela expressão alterada das ciclinas A, D e p27, resultando na diminuição da atividade da cdk4 e da cdk2. São conhecidos ainda outros mecanismos inibidores do crescimento que induzem outros tipos de genes que regulam o ciclo celular.

Existem outros substratos dos inibidores das histona-desacetilases, ao lado das proteinas histona:

• Proteina Retinoblastoma – pRB . A acetilação da pRB impede a sua fosforilação pelas cdks (kinases dependentes das ciclinas) o que leva ao bloqueio do ciclo celular.
• Outros fatores de transcrição . Os inibidores das histona-desacetilases também age em outros fatores de transcrição nucleares, incluindo: p53, E2F, GATA1 , IIE e IIF .
• Outro gene afetado é o TBP2, que regula a tioredoxina. O SAHA, inibidor derivado do ácido hidroxamico, aumenta a expressão do TBP2, o qual se liga à tioredoxina e inativa esta importante proteina que regula a oxi-redução. Desta forma a célula fica mais susceptível ao estresse oxidativo e como já descrevemos em outros artigos, a oxidação da célula maligna provoca diminuição da proliferação celular e ativa fortemente a apoptose .

Mecanismo Alternativo de Indução da Apoptose

Os inibidores das histona-desacetilases induzem apoptose das células cancerosas pela sua habilidade de ativar genes pró apoptóticos , como o Fas e o Bak, sugerindo mecanismo de regulação transcricional. Entretanto a apoptose pode vir por outras vias que não a expressão gênica:

• Os HDI podem promover a acetilação do centrômero e provocar segregação anormal dos cromossomas, o que provocará mitose aberrante e parada do ciclo celular, lesão do DNA e finalmente , apoptose.
• Os HDI podem ativar a via calpaina/mitocondrial que desencadeia a apoptose.

A seguir vamos transcrever um elenco de mecanismos pelos quais os inibidores das histona-desacetilases podem funcionar na terapia do câncer:

I- Inibição da Proliferação Celular

• aumento da resposta de receptores nucleares levando à diferenciação
• reversão da repressão por fusão de fatores de transcrição
• indução do p21, parada do ciclo celular em G1 e diferenciação celular
• reativação de genes supressores de tumor, que estavam silenciados: em conjunto com os agentes inibidores das DNA metil-transferases
• supressão da expressão gênica da telomerase

II- Indução de Apoptose

• ativação da apoptose dependente da calpaina/mitocondria
• ativação e ou sensibilização do receptor da morte celular
• disfunção mitótica, segregação cromossomica aberrante e lesão do DNA, devido à acetilação do centromero
• indução da topoisomerase II alterando a sensibilidade do DNA a vários agentes

III- Outros mecanismos

• alteração da sinalização angiogênica, inibindo a angiogênese tumoral
• alteração da função dos microtubulos
• indução de antigenos MHC na superfície celular, para aumentar a resposta imune
• supressão da expressão gênica mediada pela IL-2

Perspectivas

Os efeitos trancricionais dos inibidores das histona-desacetilases, são apenas uma faceta das suas ações. O uso de tais substâncias são promissoras na leucemia, porém seus efeitos sobre as células de tumores sólidos são pleiotrópicos com efeitos na diferenciação, na parada do crescimento e na apoptose, além de inibirem a angiogênese tumoral. Nos tumores sólidos a transcrição possivelmente não seja o alvo principal desses inibidores e o mais importante seja na verdade a acetilação dos centromeros induzindo mitose aberrante com a conseqüente apoptose.

Os plenos efeitos da estratégia acetiladora , somente serão conseguidos com a presença do exército de substâncias demetiladoras , agindo em outros flancos de ataque às células malignas. Desta forma teremos a ação conjunta dos dois mecanismos chaves que governam o epigenoma das células tumorais.

As células transformadas , caracterizadas pela inapropriada proliferação celular, exibem instabilidade de vários de seus componentes e cada ano que passa , os pesquisadores vêm demonstrando que essas células transformadas , não perdem necessariamente a capacidade de parar a sua proliferação, se diferenciarem e sofrerem apoptose, quando submetidas à terapêutica adequada.

Quando tentamos simplesmente matar as células malignas, ela lançam mão de inúmeros mecanismos de defesa para sobreviver. Entretanto quando usamos medidas que promovem a diferenciação celular, cessa a necessidade de ativar os mecanismos de sobrevivência e assim ; as células malignas se diferenciam, tornam-se maduras e como as células normais caminham para a natural apoptose, isto é, morrem, são metabolizadas e se tornam substâncias químicas rudimentares.

A estratégia epigenética, acordando genes silenciados é uma das maneiras existentes, que proporciona a chance das células malignas se regenerarem, se diferenciarem, se tornarem maduras e pertencerem novamente à comunidade do organismo saudável.

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José de Felippe Junior

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