Fluidez de Membrana : possivelmente o ponto mais fraco das células malignas
Dr. José de Felippe Junior
Introdução | Composição lipídica | incorporação | Bibliografia

A fluidez da bi-camada lipídica da membrana possui papel crucial na transdução de sinal para uma grande variedade de moléculas biologicamente ativas as quais ativam funções celulares como a diferenciação e a proliferação celular.

As células tumorais têm caracteristicamente um aumento da fluidez e uma diminuição da estabilidade da membrana citoplasmática. Geralmente a fluidez de membrana é muito maior nas células tumorais do que nas células normais o que faz as células cancerosas serem mais susceptíveis aos oxidantes e morrerem com leve aumento da oxidação celular e mais sensíveis ao calor e morrerem com temperaturas superiores a 42,5 o C.

O aumento da fluidez de membrana aumenta o número de trocas das unidades difusíveis , mas em geral diminui o acesso de ligantes de membrana. Estes efeitos possuem implicações diretas no desenvolvimento do tumor e um grande potencial terapêutico. Temos aqui duas grandes avenidas de atuação: 1- a imunogenicidade de células tumorais de animais e seres humanos aumenta com a diminuição da fluidez de membrana e 2- consegue-se restaurar a imuno competência de pacientes com câncer, com a diminuição da fluidez das células do sistema imune. A combinação de aumento da imunogenicidade tumoral com a restauração da função imune , por exemplo manipulando os lípides da dieta, pode se tornar mais uma das estratégias de combate ao câncer (Shinitzky-1983).

De fato pesquisadores russos em 1999, mostraram diminuição da fluidez de linfocitos do sangue periférico de pacientes com câncer de estômago, de ovário e de bexiga e pesquisadores japoneses em 1998, constataram melhoria da função imunológica de pacientes suplementados com ácidos graxos poli insaturados do tipo omega- 3.

Booyens em 1985, recomenda a suplementação de ácido gamalinolenico e ácido eicosapentanoico para funcionar como agentes profiláticos contra o efeito tumorigênico da dieta ocidental, rica em lípides saturados.

Células Malignas

aumento fluidez membrana > diminui viscosidade membrana > diminui a estabilidade

Células Normais

diminuição fluidez membrana > aumento viscosidade membrana > aumenta a estabilidade

Uma fluidez normal , propicia uma melhor função da membrana celular, aumenta a atividade da bomba Na/K, reforça as reações normais dos receptores de membrana, otimiza as vias de sinalização celular e promove a diferenciação celular.

O aumento da fluidez altera a função da membrana celular, diminui a atividade da bomba Na/K, altera as reações dos receptores de membrana, altera as vias de sinalização celular e não permite a diferenciação da célula tumoral , mantendo a sua imaturidade.

O aumento da fluidez da membrana diminui a atividade da enzima Na/K/ATPase, o que provoca diminuição da função da bomba de Na/K, aumento do sódio intracelular e a conseqüente despolarização da célula. A manutenção da alteração enzimática faz a despolarização atingir valores inferiores -15mv e neste ponto crítico ocorre estimulação da proliferação celular : mitose.

O álcool etílico rapidamente entra, expande e aumenta a fluidez de todas as membranas biológicas. Depois de 3 a 5 dias de contínua ingestão de etanol a fluidez original é restaurada pela incorporação de colesterol à membrana. Pulsos curtos de etanol em pequenas doses aumenta a fluidez de membrana sem mecanismo compensador. O consumo moderado ou social do álcool pode potencialmente suprimir ou aumentar a indução, o crescimento ou as metástases nos pacientes com câncer. (Freund – 1979)

O curcumin (Curcuma longa) é um composto natural com propriedades anti inflamatórias, antiproliferativa e apoptótica. As propriedades físico químicas do curcumin sugerem localização em membrana e um dos seus efeitos é expandir a membrana celular e aumentar a sua fluidez

Em 1988, Incerpi mostrou que o colesterol, diminui a fluidez de membrana e aumenta a atividade da enzima Na/K/ATPase, o que provoca aumento da atividade da bomba de sódio/potássio e polarização das células malignas, efeitos esses que diminuem a proliferação maligna. Entretanto o colesterol possui efeitos prejudiciais. Ele aumenta a agregação celular , diminui a capacidade de fagocitose pelos macrofagos e inibe a captação de glicerofosfolipídios na membrana, o que inibe drasticamente o efeito citotóxico desta substância sobre as células cancerosas, particularmente as de linhagem leucêmica. (Diomede-1990)

A maioria dos antioxidantes (alfa-tocoferol, flavonoides, isoflavonas) promovem a diminuição da fluidez e o aumento da estabilização das membranas enquanto que os oxidantes ( peroxido de hidrogênio, radical hidroxila, glutationa peroxidada )promovem o contrário, isto é, aumentam a fluidez e desestabilizam a membrana celular. Esta é uma das razões de empregarmos agentes oxidantes em nossa estratégia de tratamento anti câncer.

A genisteina, uma das isoflavonas da soja (trihidroxi-isoflavona), provoca diminuição da fluidez de membrana das células tumorais do câncer de colon humano , in vitro e quanto maior a dose de genisteina menor é a fluidez da membrana tumoral. Quando a redução da fluidez da membrana tumoral for significante, ocorre melhora da função da membrana, reforço das reações normais dos receptores e a promoção da diferenciação das células tumorais. Estes são alguns dos mecanismos anti tumorais da genisteina. A daidzeina , outra isoflavona da soja (dihidroxi-isoflavona) não modifica a fluidez de membrana.

Composição lipídica da membrana

A mudança de composição da membrana celular de ácidos graxos saturados (18:1) para insaturados (18:3), aumenta a morte celular de bactérias como a E.coli pelo calor. Por outro lado, quando a quantidade de ácidos graxos insaturados incorporados pelas bactérias diminui, também diminui a morte pelo calor.

Muitos pesquisadores têm observado que vários tipos de organismos são incapazes de permanecerem ativos ou vivos a temperaturas levemente superiores ao seu habitat natural.

Em 1924, Heilbrunn sugeriu uma correlação entre a temperatura que o organismo morre com o ``ponto de fusão`` dos constituintes lipídicos da célula ou da membrana celular.

Em 1931, Belehradek chegou a conclusões semelhantes mostrando que a temperatura que os lipídios celulares fundem é o máximo de temperatura de crescimento, uma vez que o aumento da fluidez além deste ponto, provoca a destruição de estruturas essenciais da célula. De fato, filmes de lipídios celulares passam por uma ordenada transição à medida que a temperatura aumenta, passando da forma gel para a laminar e finalmente para forma hexagonal.

Os lipídios de organismos que vivem a altas temperaturas possuem um ponto de fusão maior do que os lipídios de organismos que vivem a temperaturas baixas. Parece haver um ``limite superior de fluidez de membrana`` que pode ser tolerado pelas células.

Milton B Yatvin em 1977, demonstra que a fluidez da membrana é o principal fator que contribui para a morte da célula exposta à hipertermia.

Treen em 1992 mostra que o ácido docosahexanoico (DHA) é necessário para manter a fluidez natural e a permeabilidade requeridas para o ótimo funcionamento da retina. Nas células malignas do retinoblastoma em cultura, a fluidez da membrana se relaciona diretamente com o conteúdo de DHA e de ácidos graxos insaturados da membrana. A suplementação de DHA também provoca aumento significante da captação de colina por estas células.

Adaptação Homeoviscosa:

É a habilidade das células modificarem a relação entre os ácidos graxos insaturados e os lípides totais em resposta à temperatura ambiental, para manter a fluidez de membrana compatível com a função celular normal (Sinensky-1974). Uma vez que as propriedades de permeabilidade da membrana, a atividade de certas enzimas ligadas à membrana e os sistemas de transporte, são tão dependentes da fluidez e do estado físico dos lipídeos de membrana, parece que a adaptação homeoviscosa representa um importante mecanismo para manter os níveis ótimos de crescimento celular, dentro de uma determinada faixa de temperatura ambiental.

Quando as bactérias crescem a temperaturas elevadas, o conteúdo de ácidos graxos insaturados diminui e diminui também a sensibilidade ao insulto térmico. Quando elas crescem a baixas temperaturas ocorre o inverso, o conteúdo lipídico insaturado aumenta e a sensibilidade ao insulto térmico, também aumenta. Isto nos faz crer que a hipertermia para tratamento do câncer funcionará muito melhor no Alaska do que no Brasil.

Anestésicos locais :

Os anestésicos locais aumentam a permeabilidade de lipossomas in vitro. Singer em 1977, observou que na presença de anestésicos locais, menores temperaturas são necessárias para aumentar a permeabilidade dos lipossomas. Acredita-se que os efeitos dos anestésicos locais se faz diretamente sobre a fração lipídica da membrana citoplasmática.

A habilidade de certas substâncias de aumentarem a fluidez de membranas nos proporciona, na prática médica, diminuir a temperatura e o tempo de exposição hipertérmico necessário para matar as células e oferece a possibilidade de aumentarmos a eficácia da hipertermia com menores efeitos colaterais.

Àcidos Graxos Insaturados e Anestésicos Locais :

A fluidez das membranas pode ser aumentada pela incorporação de ácidos graxos insaturados ou de procaina às membranas citoplasmáticas.

Em 1977, Yatvin sugeriu que o alvo mais sensível das células ao calor é a membrana celular.

Bactérias E.coli K1060, que incorporam ácidos graxos insaturados em suas membranas morrem muito mais quando submetidas à hipertermia, quando comparadas com suas irmãs de composição lipídica normal . O mesmo acontece com as bactérias que incorporam procaina.

Será que esta incorporação acontece nas células tumorais?

Award e Spector em 1976, mostraram pela primeira vez na literatura que a composição das membranas de células tumorais podem ser modificadas nutricionalmente.

Hidvegi e Yatvin em 1980, provocaram alteração da composição lipídica da membrana de camundongos normais administrando dieta rica em ácidos graxos poli insaturados (óleo de açafrão) ou dieta rica em ácidos graxos saturados (banha de porco). Esses autores submeteram células P388 de tumor ascítico, a temperaturas de 37,42 e 43,5 o C , com ou sem a presença de procaina e depois as inocularam nos camondongos que haviam ingerido por 5 semanas a dieta rica em ácido graxo insaturado ou rica em ácido graxo saturado.

Os autores na sua argúcia investigativa foram verificar o que aconteceu com a composição da membrana celular das células tumorais, após serem inoculadas nos camondongos que haviam ingerido a dieta padrão e os dois tipos de dieta.

Nos animais que receberam a dieta regular por 5 semanas a composição da membrana tumoral era:

• ácidos graxos saturados...................... 52%
• ácidos graxos poli insaturados............ 26%
• ácidos graxos mono insaturado........... 22%

Nos animais que receberam óleo de açafrão por 5 semanas a composição da membrana das células tumorais inoculadas sofreu rápida alteração, atingindo o equilíbrio em apenas 1 semana:

• ácidos graxos saturados..................... 45%
• ácidos graxos poli insaturados............ 43%
• ácidos graxos mono insaturado............ 12%

Nos animais que receberam a banha de porco por 5 semanas a composição da membrana das células tumorais inoculadas demorou 4 a 6 semanas para atingir o equilíbrio:

• ácidos graxos saturados.......................... 47%
• ácidos graxos poli insaturados................. 17%
• ácidos graxos mono insaturados.............. 36%

Em apenas 1 semana a concentração de ácidos graxos insaturados da membrana celular, passa de 26% em uma dieta regular (dieta normal de camundongo) para 43% em uma dieta rica em óleo de açafrão. Concluímos portanto, que a composição da membrana celular tumoral se altera marcantemente dependendo da dieta do hospedeiro; ela assume as características das membranas do próprio hospedeiro.

Quando se inocula as células P388, previamente aquecidas a 37 o C por 60 minutos ou 42 o C por 60 minutos , todos os camondongos morrem em 15 dias independentemente da dieta que ingeriram. A adição de procaina em nada modifica a mortalidade. Entretanto , quando se inocula as células P388 previamente aquecidas à 43,5 o C por apenas 30 minutos a sobrevida aumenta para 15 dias com a dieta saturada e 20 dias com a dieta insaturada.

Quando se inocula as células P388 previamente aquecidas à 43,5 o C , agora por 60 minutos, ocorre um aumento maior da sobrevida, ao redor de 26 dias.

A adição de procaina ao regime de 43,5 o C por 60 minutos provoca nos animais com dieta rica em lipídios saturados remissão completa do câncer em 20 % dos camondongos e nos animais com dieta rica em lipídios insaturados a remissão completa do câncer em 100% dos animais, isto é , todos os animais sobrevivem.

Desta forma, conseguimos modificar a composição da membrana citoplasmática das células neoplásicas, somente modificando a dieta do hospedeiro. A adição de procaina modifica mais ainda as características da membrana. Esta dupla estratégia nos permite aumentar os efeitos letais da hipertermia sobre as células cancerosas e diminuir o limiar crítico de temperatura utilizado, evitando ou diminuindo os efeitos colaterais de tal procedimento.

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Dr. José de Felippe Junior

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