Pesquisa revela como o exercício físico protege o coração

exercício físico protege o coração

*Por Karina Toledo

A prática regular de atividade física tem se firmado como uma importante forma de tratamento para a insuficiência cardíaca – doença caracterizada pela incapacidade do coração de bombear sangue adequadamente.

Os benefícios vão desde prevenir a caquexia – perda severa de peso e massa muscular – até o controle da pressão arterial, a melhora da função cardíaca e o retardo do processo degenerativo que causa a morte progressiva das células do coração e leva à morte 70% dos afetados pela doença nos primeiros cinco anos.

Um estudo da Universidade de São Paulo (USP), publicado na revista Autophagy, ajuda a elucidar parte dos mecanismos pelos quais o exercício aeróbico protege o coração doente.

“Basicamente, o que descobrimos é que o treinamento aeróbico facilita a remoção de mitocôndrias disfuncionais nas células cardíacas”, contou Julio Cesar Batista Ferreira, professor do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB-USP) e coordenador do projeto.

As mitocôndrias são as organelas responsáveis por produzir energia para as células. “A remoção dessas organelas promove um aumento na oferta de ATP (adenosina trifosfato, molécula que armazena energia para a célula) e reduz a produção de moléculas tóxicas, como os radicais livres de oxigênio e os aldeídos reativos, que em excesso danificam as estruturas celulares”, acrescentou.

Segundo o pesquisador, o objetivo da pesquisa no longo prazo é identificar alvos intracelulares que podem ser modulados por meio de fármacos para promover pelo menos parte dos benefícios cardíacos obtidos com a atividade física.

“Claro que não queremos criar a pílula do exercício, isso seria impossível, pois ele atua em muitos níveis e em todo o organismo. Mas talvez seja viável, por meio de um medicamento, mimetizar ou maximizar o efeito positivo da atividade física no coração”, comentou Ferreira.

O trabalho de investigação vem sendo conduzido durante o mestrado e o doutorado de Juliane Cruz Campos, bolsista da FAPESP e orientanda de Ferreira.

Em uma pesquisa anterior, publicada na revista PLoS One, o grupo mostrou por meio de experimentos com ratos que o treinamento aeróbico reativa um complexo intracelular conhecido como proteassoma – principal responsável pela degradação de proteínas danificadas.

Os resultados mostraram ainda que, no coração de portadores de insuficiência cardíaca, a atividade desse sistema de limpeza diminui mais de 50% e, consequentemente, proteínas altamente reativas começam a se acumular no citoplasma, interagindo com outras estruturas e causando a morte das células cardíacas.

No trabalho recém-publicado, que foi destaque na capa da revista, o grupo revelou que a atividade física também regula a atividade de outro mecanismo de limpeza celular conhecido como sistema de autofagia – cuja descoberta rendeu o Nobel de Medicina ao cientista japonês Yoshinori Ohsumi, em 2016.

“Em vez de degradar proteínas isoladas, esse sistema cria uma vesícula (autofagossomo) em volta de organelas disfuncionais e transporta todo esse material de uma só vez até uma espécie de incinerador, o lisossomo. Lá dentro, existem enzimas que destroem o lixo celular. No entanto, observamos que no coração de ratos com insuficiência cardíaca esse fluxo autofágico está interrompido, o que faz com que mitocôndrias disfuncionais comecem a se aglomerar”, explicou Ferreira.

De acordo com o pesquisador, a organela chega a se dividir, isolando a parte danificada para facilitar sua remoção. Isso foi possível constatar ao analisar a atividade de proteínas relacionadas com o processo de divisão mitocondrial. Porém, o sistema que deveria transportar o material rejeitado até o lisossomo não consegue completar a tarefa.

Experimentos

O modelo experimental usado foi o mesmo da pesquisa anterior, que consiste em amarrar uma das artérias coronárias do roedor para induzir um infarto no miocárdio. A falta de irrigação sanguínea causa a morte imediata de aproximadamente 30% das células cardíacas. Após um mês, o animal já apresenta sinais de insuficiência no órgão.

Ao analisar o tecido do coração doente por meio de microscopia eletrônica, capaz de aumentar a imagem em até 3 mil vezes, os pesquisadores notaram que nas células havia uma grande quantidade de mitocôndrias de tamanho reduzido e aglomeradas – algo que não foi observado no coração de animais sadios.

Essas organelas foram colocadas em um equipamento capaz de medir o consumo de oxigênio e, assim, avaliar o metabolismo mitocondrial. O teste confirmou que não estavam respirando como deveriam.

“As imagens mostravam que havia membranas tentando se formar em volta dessas pequenas mitocôndrias, mas o autofagossomo não chegava a envolver a organela de fato. Imaginamos então que elas estavam se acumulando porque o sistema de remoção não estava funcionado e, quando colocamos os animais para se exercitar, essas organelas disfuncionais desapareceram. O exercício restaurou o processo de remoção das mitocôndrias cardíacas disfuncionais. Os benefícios do exercício foram abolidos quando bloqueamos farmacologicamente ou geneticamente a autofagia”, contou Ferreira.

O treinamento dos animais teve início quatro semanas após a indução do infarto, quando eles já apresentavam sinais de insuficiência. Os roedores eram colocados em uma esteira para correr a uma intensidade considerada moderada (70% da capacidade máxima de corrida), durante 60 minutos, uma vez ao dia, cinco vezes por semana, por oito semanas.

Ao final, os resultados eram comparados com o de animais com insuficiência que permaneceram sedentários pelo mesmo período e também com o de animais sadios (que não tiveram infarto induzido) e sedentários (controle).

“No animal doente que permaneceu sedentário, a função cardíaca ao longo das oito semanas caiu 30%, enquanto no grupo treinado ela aumentou 40% em relação à condição pré-treino. No fim, portanto, a diferença na função cardíaca nesses dois grupos foi de 70%”, contou Ferreira.

Enquanto o coração dos ratos doentes sedentários estava em média 18% maior que o grupo-controle, o dos animais treinados aumentou apenas 5%.

“Vale lembrar que o exercício físico também induz um aumento no tamanho do coração, mas relacionado ao ganho de função. Já a dilatação causada pela insuficiência cardíaca está relacionada à perda de função no órgão”, disse o pesquisador.

Já o nível de ATP dos animais doentes sedentários foi 50% menor que o do grupo-controle, enquanto nos animais treinados foi equivalente ao do coração saudável.

“Nossos resultados mostram, portanto, que a atividade física não só previne como também reverte os danos causados pela insuficiência cardíaca. Nossa hipótese é que o treinamento físico module a expressão e/ou atividade de uma ou mais proteínas-chave envolvidas no processo denominado “mitofagia”, a autofagia mitocondrial, restaurando então sua atividade. É o que agora estamos tentando descobrir”, comentou Ferreira.

De acordo com o pesquisador, quando identificados, esses genes e as proteínas por eles codificadas poderiam ser testados como alvos terapêuticos.

Um modelo mais simples

Como explicou o professor do ICB-USP, descobrir o impacto de cada gene/proteína nas adaptações cardíacas decorrentes da atividade física em um organismo complexo como o de mamíferos seria uma tarefa exaustiva – virtualmente impossível. Por esse motivo, nos trabalhos em andamento, o grupo tem usado como modelo vermes da espécie Caenorhabditis elegans.

“São organismos menos complexos, mas cujo genoma se assemelha ao humano em até 90% para algumas famílias de proteínas. Além disso, já existem ferramentas, como a genômica funcional, que permitem avaliar em larga escala a contribuição de cada gene na resposta adaptativa perante condições adversas. A idéia é caracterizar o impacto funcional dos genes envolvidos nos processos de divisão mitocondrial e mitofagia nas adaptações decorrentes do exercício físico”, contou o pesquisador.

O desafio agora, disse Ferreira, é validar uma metodologia que permita colocar os vermes para treinar.

O artigo Exercise reestablishes autophagic flux and mitochondrial quality control in heart failure pode ser lido neste link.

*Texto publicado originalmente em 19/07/2017 no site da Agência Fapesp de Notícias

Foto: Wikimedia Commons

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