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Células Tronco em Urologia

UROLOGIA

 

Postado por Dr Fernando Almeida em 28/01/2011

Câncer UrológicoClínica UrológicaDr. Fernando AlmeidaUrologia

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Tenho visto muitas reportagens e recebo muitas perguntas sobre células tronco e sua aplicação em urologia. Abaixo escrevo um texto que pode esclarecer algumas dessas questões.

As células tronco podem ser classificadas de acordo com o momento da sua obtenção, podendo ser de origem embrionária ou de tecido adulto. O potencial de diferenciação das células tronco embrionárias e das células tronco adultas tem sido extensivamente estudado e caracterizado. As principais características das células tronco são: 1) capacidade de auto renovação; 2) Viabilidade e

proliferação indefinida; e 3) potencial para diferenciar em múltiplas linhagens celulares. O objetivo dessa revisão é descrever, resumidamente, as fontes de obtenção das células tronco e discutir com uma visão crítica dos dados existentes na literatura o potencial clínico das células tronco em urologia.

CÉLULAS TRONCO EMBRIONÁRIAS (CTE)

O conhecimento da pluripotencialidade das células tronco embrionárias é bastante antigo. As técnicas de isolamento das CTE são baseadas em modelos animais que existem há mais de 20 anos.Em humanos as CTE são derivadas de embriões pré-implantação que, na sua maioria, são gerados em clínicas de fertilização in vitro. Em poucos dias após a fertilização, os embriões consistem de uma esfera (blastocisto) que contém um aglomerado de poucas centenas de células idênticas. Essas células podem, eventualmente, se desenvolver em um feto. Uma vez removidas do blastocisto, elas mantêm as propriedades de auto-renovação e a capacidade de diferenciar em células dos 3 folhetos embrionários.

Como as CTE são capazes de diferenciar em qualquer célula do corpo, existe uma esperança que no futuro elas possam ser utilizadas para tratar doenças como Parkinson , Alzheimer e insuficiência cardíaca. Devido a esse suposto potencial para o tratamento de várias doenças degenerativas, transplante de órgãos, reconstrução de tecidos e órgãos e até mesmo ajudar no entendimento do processo de envelhecimento humano, essas células vêem gerando um grande interesse por parte da comunidade científica, impressa e do público em geral.
Um dos principais problemas com o uso de CTE é controlar o crescimento e a diferenciação celular. Se um grande número de CTE é transplantado para um órgão como por exemplo o cérebro, elas podem desenvolver-se em todos os tipos celulares e formarem massas tumorais (teratomas), levando até mesmo a morte do hospedeiro. Em 2002 pesquisadores utilizando um modelo animal da doença de Parkinson, observaram que o implante de células embrionárias no cérebro de ratos levava ao surgimento de células diferenciadas dopaminérgicas, resultando em melhora na simetria motora.Entretanto, os resultados estão longe da perfeição. Dos 25 ratos que receberam 1.000–2.000 células, 56% apresentaram sobrevida dos enxertos com diferenciação para neurônios dopaminérgicos, enquanto 20% tiveram teratomas letais e 24% não apresentaram sobrevida do enxerto. Várias alternativas têm sido investigadas na tentativa de controlar a multiplicação, diferenciação e sobrevida das CTE. Alguns autores acreditam que a diferenciação e seleção fenotípica in vitro, antes do implante celular no receptor, poderia ser a chave para o controle desse problema.

Outro exemplo da aplicação de CTE é a utilização de CTE de camundongos para reposição de células produtoras de insulina pancreáticas.Apesar de estudos terem demonstrado o sucesso do transplante in vivo, não existem evidencias de controle sustentado da hiperglicemia nos animais transplantados.
Outros tecidos passíveis de serem reparados com uso de CTE são cardiomiócitos, tecido hematopoiético, células endotelias , condrócitos, fígado, adipocítos e músculos esquelético e liso, entre outros. A possibilidade de diferenciação dessas células em músculo liso abre também a possibilidade da utilização das CTE na reconstrução do trato urinário. Entretanto, dentro da nossa revisão, não encontramos estudos descrevendo o uso de CTE como alternativa para reconstrução ou reparo de defeitos do trato urinário.

Embora o estudo sobre o uso de CTE em animais tenha avançado bastante, estudos com CTE humanas encontram muitos obstáculos éticos, políticos, religiosos e técnicos. Dentre os obstáculos técnicos está o fato das CTE humanas e de macacos apresentarem aspectos morfológicos e de desenvolvimento diferentes dos observados pelos modelos mais estudados como por exemplo camundongos. Além disso, o transplante alogênico utilizando CTE cultivada e diferenciada apresenta o problema de incompatibilidade imunológica entre o doador das CTE e o receptor. Mesmo com a possibilidade da utilização de drogas imunosupressoras e manipulação genética das células doadoras antes do transplante, pesquisas nesse sentido ainda são escassas. Uma alternativa controversa seria a realização de clonagem terapêutica, onde o núcleo de uma célula somática é fundido com uma célula ovo enucleada e reprogramada para forma CTE. Essa CTE é induzida à diferenciação para um tecido somático específico e então transplantada. No entanto, esse processo é tecnicamente bastante complexo.
Do ponto de vista terapêutico, a cultura de CTE representa uma fonte com potencial ilimitada para terapias com células tronco. Contudo, muitas dificuldades ainda precisam ser superadas, entre elas o surgimento de tumores em vários órgãos após implante.

CÉLULAS TRONCO DO ADULTO
Acredita-se que células pré-diferenciadas multipotentes permaneçam no adulto sendo responsáveis pela regeneração observada em vários órgãos e tecidos, como por exemplo, trato gastro-intestinal, pele e sistema hematopoiético. Células multipotentes, com potencial regenerativo e de diferenciação variado foram isoladas no fígado, pâncreas, rim, e até mesmo no sistema nervoso central. Muitos autores preferem denominar essas células de multipotentes ou pluripotentes, devido muitas delas não terem demonstrado a capacidade de diferenciação em células das 3 camadas germinativas (endoderma, ectoderma e mesoderma), além de outras limitações. A exceção são as células mesênquimais da medula óssea que são as mais estudadas e mostraram capacidade de diferenciação para as 3 camadas germinativas15. Várias fontes de células multipotentes foram descritas no adulto, entre elas células derivadas da medula óssea, do sistema nervoso central, do tecido adiposo, do músculo esquelético, da pele, do fígado, etc. A seguir descreveremos sumariamente algumas dessas fontes.

Células tronco derivadas da medula óssea

Dentre as células tronco do adulto as mais conhecidas são as derivadas da medula óssea. Essas células podem ser divididas em células tronco hematopoiéticas e células tronco mesenquimais (do tecido de sustentação da medula óssea)

Células Tronco hematopoiéticas (CTH)

As CTH são as células multipotentes do adulto mais conhecidas pelos clínicos, sendo também as mais bem estudadas. Isso se deve ao extensivo trabalho de pesquisadores para caracterizar e identificar essas células e ao sucesso no seu uso para tratamento de patologias da medula óssea10,11,12. Da mesma forma que as células identificadas inicialmente em camundongos, as CTH humana são positivas para os marcadores Thy-1 e CD34 e negativas para Lin e CD3813. Essas células apresentam grande potencial de regeneração, assim, o transplante de CTH histocompatível pode reconstituir completamente todas as linhagens celulares hematopoieticas de um paciente14.

Células tronco da medula óssea mesenquimais (CTM)

Dentre as células tronco de origem mesenquimal as da medula óssea são as mais estudas. Em 2002, um estudo experimental descreveu a sua diferenciação in vitro das CTM para células das 3 camadas germinativas15. Sua pluripotencialidade pode ser observada pela capacidade, sob condições apropriadas, de diferenciar em linhagens celulares como osteoblastos, condrócitos, fibroblasto, adipócito, miócitos (liso e esquelético), hepatócitos, neuronios, astrócitos, entre outras.
Seu grande potencial tem levado a realização de testes para o tratamento de lesão medular, doença de Parkinson e infarto do miocárdio. Porém, sua aplicação e utilização in vivo necessita de estudos mais aprofundados e consistentes. Os estudos existentes apresentam resultados contraditórios ou não reprodutíveis. Em um estudo com modelo animal de lesão cerebral traumática, foi injetado CTM por via endovenosa. Os autores observaram uma redução significante do déficit motor e neurológico quando comparado com os controles. As células foram identificadas no parênquima cerebral com expressão de marcadores neuronais, sugerindo sua diferenciação16. Diferentemente, Castro et col. relataram a falha na transformação de células da medula óssea em células neurais17. A grande dificuldade reside no fato de identificar essas células após o transplante para o receptor e determinar exatamente o que ocorre com cada uma delas. Relatos de duplicidade de conteúdo de DNA (4n) e número de cromossomo sexual anormal em células transplantadas, demonstraram que as células transplantadas muitas vezes fundiam-se com as células do órgão alvo trazendo dúvidas sobre o processo de diferenciação in vivo18,19.

Células tronco no sistema nervoso central

Essas células foram identificadas no cérebro adulto, um órgão que se imaginava formado por neurônios não renováveis. A mais alta concentração de células em divisão está localizada na região subventricular e subgranular do giro denteado do hipocampo. As CT neuronais podem ser isoladas do cérebro adulto e fetal, cultivadas e diferenciadas em 3 tipos de células neuronais (astrócito, oligodendrócito e neurônios)20.

Células tronco derivadas do tecido adiposo

Recentemente, o tecido adiposo foi descrito como uma fonte alternativa para a obtenção de uma população celular com possibilidade de uso na regeneração de tecidos lesados21. O tecido adiposo, como a medula óssea, é derivado do mesênquima e contém estroma de sustentação. As principais vantagens do tecido adiposo são a abundancia, a fácil obtenção e a não mutilação no processo de coleta. Essa população é capaz de diferenciar in vitro para várias linhagens celulares incluindo, adipócitos, condrócitos, osteoblastos, células de músculo liso e esquelético e neurônios. Devido à facilidade de obtenção existe um grande potencial para utilização clínica dessas células.

Células tronco derivadas do músculo esquelético

O músculo esquelético sofre reparo e regeneração por meio das chamadas células satélites. Localizadas na periferia, entre o músculo e o sarcolema, e ao redor da membrana basal, essas células representam 5% dos núcleos vistos nas fibras musculares. Células tronco derivadas do músculo esquelético foram diferenciadas em cultura para algumas linhagens mesênquimais22. Essas células já foram utilizadas clinicamente para tratamento de pacientes com distrofia muscular de Duchenne 23 e atualmente alguns autores estão tentando a sua utilização na regeneração uretral 24. O grande problema com o uso dessas células é a morbidade relacionada à coleta.

IMPLICAÇÕES PARA A UROLOGIA

O grande potencial das células tronco poderá fazer parte da rotina urológica em um futuro não muito distante. Para melhor compreensão do potencial das células tronco em urologia, apresentaremos alguns conceitos sobre engenharia de tecidos.

A engenharia de tecidos se relaciona com o conceito de construir um tecido usando transplante de células selecionadas. Esse conceito já está sendo testado clinicamente para tratamento de uma série de desordens incluindo, construção de pele para pacientes queimados, cartilagem para reposição na articulação do joelho e o uso de condrócitos para o tratamento de refluxo vesicoureteral e incontinência urinária25-28. Atualmente, existem pesquisadores bastante empenhados em utilizar técnicas de engenharia de tecido para reconstrução de órgãos e tecidos urológicos25,26.

No campo da engenharia de tecidos, o tecido doador é dissociado em células individuais que são; 1- implantadas diretamente no hospedeiro ou 2- expandidas em cultura, ligadas a uma matriz de sustentação e re-implantadas após expansão. A criação de uma bexiga ex situ com várias camadas e diferentes tipos celulares a partir de células uroteliais e musculares, gerou uma grande repercussão dentre os pesquisadores nessa área, pois reacendeu a idéia de se recriar um órgão em laboratório29.

Existem alguns problemas com relação a engenharia de tecido que poderiam ser superados pelo uso de células tronco, entre eles estão: 1) A necessidade de coleta de células de um órgão que está associada à morbidade e em alguns casos impossibilidade de realizar o procedimento; 2) A utilização de células diferenciadas faz com que a angiogênese necessária para sustentar o enxerto a longo prazo seja extremamente difícil de ser alcançada, podendo comprometer a sua durabilidade; além disso, 3) acredita-se que uma célula diferenciada tem um potencial limitado para divisão e expansão, a partir do qual essa célula entraria em senescência. Desta forma, células tronco seriam a fonte, teoricamente, mais próxima do ideal para a engenharia de tecidos.

Células tronco, como mostrado acima, são definidas como tendo a capacidade de auto-renovação e de diferenciação em múltiplas linhagens celulares. Com um sinal específico, uma célula seria ativada, deixando seu estado de quiescência e entrando em divisão. Dessa divisão, duas células “filhas” seriam geradas. Uma proliferaria simetricamente para produzir grande quantidade de células irmãs com as mesmas características (por exemplo músculo liso). A outra célula “filha” retornaria para seu estado quiescência original mantendo seu fenótipo de célula tronco. Isso é extremamente importante porque, caso contrário, o “pool” de células tronco diminuiria em cada evento de ativação30. Além disso, acredita-se que as células tronco, teriam de alguma forma capacidade de induzir angiogênese a exemplo do que ocorre no feto.

As células tronco mais estudadas para aplicação em urologia são as células tronco derivadas do músculo esquelético (células satélite). Essas células já foram utilizadas em estudos clínicos para tratamento da distrofia muscular de Duchenne com resultados variados 23,31,32. Em urologia, as células tronco da musculatura estriada foram implantadas com sucesso na uretra de modelos animais para incontinência urinária de esforço melhorando a pressão de perda uretral e a contratilidade esfincteriana24,33.

Outra população de células tronco do adulto que vem chamando atenção para uso em urologia são as células tronco derivadas do tecido adiposo. Essas células possuem como principal atrativo a menor morbidade de coleta (lipoaspiração). Essas células foram postuladas como sendo uma possível alternativa para o tratamento da incontinência urinária de esforço. Estudos experimentais em ratos e camundongos demonstraram a sobrevida dessas células quando injetadas na uretra desses animais por até 8 semanas, sendo ainda observado evidencias imuno-histoquímicas de diferenciação para músculo liso de um grupo celular34. Essas células foram semeadas com sucesso em matrizes de colágeno para possível reconstrução de tecidos como uretra, bexiga e ureter35.

Atualmente apenas poucos grupos vêm estudando a aplicação das CT em urologia. Contudo, sua aplicação para a reconstrução de tecidos como ureter, bexiga, uretra e até mesmo rins representa grande potencial a ser explorado. A explosão de informação sobre células tronco e seu potencial emergente geram uma grande promessa para o tratamento e entendimento de muitas doenças. A excitação com essa nova possibilidade terapêutica deve ser substituída por moderação e exame cuidadoso dos dados disponíveis, bem como desenvolvimento de estudos experimentais consistentes, antes da aplicação em seres humanos. Como já existe grande polemica com o uso dessas células, principalmente das CTE, o uso indiscriminado poderia levar a descrédito e retrocesso nas conquistas políticas alcançadas até o momento. Para se construir uma tecnologia sólida para as próximas gerações, se faz necessário a criação de uma normatização internacional que regularize o uso das células tronco em humanos.

 

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