Mesmo com a glicemia controlada, pessoas com diabetes ainda enfrentam alto risco de infarto e acidente vascular cerebral. A razão ainda não é completamente esclarecida, mas pesquisadores do Laboratório de Matriz Extracelular (ECM Lab) da UNICAMP acreditam que uma possível peça-chave seja o colágeno glicado. Eles investigam se essa alteração pode tornar os vasos mais rígidos e favorecer a formação de trombos.

Conversamos com o pesquisador líder do laboratório, o Prof. Dr. Renato Simões Gaspar, e alguns de seus orientandos: a aluna de iniciação científica Beatriz Scardua da Silva; a mestranda Natália Silva Oliveira; e os doutorandos M.Sc. Tatiana Alves Toledo (também biologista do laboratório), M.Sc. Rômulo Brênno Lopes Fróes e Samuel Duarte Maia.

Investigando se o que acontece fora da célula pode definir o risco cardiovascular

À frente do ECM Lab está o Prof. Dr. Renato, docente do Programa de Pós-Graduação em Farmacologia da UNICAMP. Com formação médica pela Universidade Federal do Maranhão, doutorado pela Universidade de Reading (Reino Unido) e pós-doutorado no InCor-USP, hoje também atua como editor da revista Circulation Research.

Sua trajetória acadêmica é marcada pela investigação de mecanismos que aumentam o risco cardiovascular. Nessa linha, seus estudos se concentram especialmente no papel das proteínas da matriz extracelular, assim como nas modificações que elas podem sofrer: oxidação, redução e modificações pós-translacionais (alterações químicas irreversíveis de sua estrutura). Busca entender como plaquetas, células endoteliais e musculares lisas “sentem” e respondem à essas modificações.

É a partir dessa perspectiva que o Laboratório de Matriz Extracelular (ECM Lab) se dedica a investigar o que acontece fora da célula. Nesse espaço estão proteínas de matriz muito importantes, como colágeno, fibronectina e fibrinogênio. O grupo parte da ideia de que doenças crônicas, como o diabetes, promovem alterações duradouras nessas proteínas. Assim, estudam como as células percebem essas alterações, sobretudo no contexto cardiovascular.

Para desvendar esses processos, o laboratório integra abordagens que vão da análise molecular e biofísica de proteínas e suas interações até estudos com células, modelos animais e amostras de pacientes. Assim, é possível buscar novos alvos terapêuticos para doenças cardiovasculares.

Por que o diabetes aumenta tanto o risco de doenças cardiovasculares?

Pacientes com diabetes possuem alto risco de desenvolver doenças cardiovasculares. Prof. Renato comenta: “Nós fizemos um estudo epidemiológico que mostrou que, para a população brasileira, quando a gente pega os fatores de risco para mortalidade por doenças cardiovasculares, o diabetes é disparado o maior fator de risco. Ele tem uma magnitude duas a três vezes maior que outros fatores, como tabagismo e hipertensão.”

Existem diversos fatores envolvidos nesse risco aumentado. “O diabetes nunca vem sozinho. Geralmente a pessoa é diabética, mas também pode ser dislipidêmica, obesa, sedentária ou tabagista. Então tem os fatores de risco associados.”, explica o Prof. Renato.

Mas, além disso, o diabetes por si só também afeta diretamente outros mecanismos envolvidos no risco de a pessoa ter um evento isquêmico. Prof. Renato destaca que um mecanismo importante é a ativação de plaquetas: “As plaquetas de pessoas diabéticas tendem a ser hiper-reativas. Então elas vão formar um trombo maior. Assim, a chance de impactar um órgão como o coração ou cérebro é maior.”

As plaquetas circulam no sangue e são essenciais para estancar sangramentos. Quando algum vaso sanguíneo está danificado (causando sangramento), as plaquetas agem rapidamente, ativando-se e agregando-se para formar um coágulo, o que previne uma hemorragia. Você já deve ter observado alguma ferida parar de sangrar após pouco tempo. Isso acontece justamente porque as plaquetas formam o coágulo para estancar o sangramento.

Acontece que as plaquetas de pessoas diabéticas podem reagir muito mais que o normal. Assim, elas não reagem apenas às lesões nos vasos que produzem sangramento. Estímulos bem menores podem causar reação, como microlesões nos vasos e alterações no fluxo sanguíneo.

Isso pode levar à formação de coágulos dentro dos vasos sanguíneos, o que chamamos de trombo. No diabético, esses trombos podem ser tão grandes que obstruem pequenos vasos do coração ou do cérebro, levando ao infarto e ao acidente vascular cerebral (AVC), respectivamente. Ou seja, uma vez que o vaso está “entupido”, o sangue não consegue circular e levar oxigênio para aquele local, causando a morte das células.

O enigma do risco persistente no diabetes

No entanto, um mistério ainda intriga os pesquisadores há décadas. Sabe-se que, mesmo após o controle da glicemia, o risco cardiovascular muitas vezes permanece elevado. “Geralmente o paciente diabético vai tomar metformina. Porém, não temos nenhum estudo robusto que mostre que a metformina vai reduzir a chance dessa pessoa ter infarto.”, comenta o Prof. Renato.

Há alguns anos, vimos as “canetas emagrecedoras”, como Ozempic e Mounjaro, revolucionarem o tratamento do diabetes. Prof. Renato comenta: “Se você olhar para esses medicamentos, eles reduzem a mortalidade em aproximadamente 15%. […] Então, mesmo esses medicamentos mais modernos talvez não levem a uma proteção muito eficiente.”

O motivo do risco cardiovascular permanecer elevado mesmo após a correção da glicemia continua sendo um mistério. Por isso, o ECM Lab decidiu investigar essa relação (financiamento FAPESP, processo nº 22/05750-7). Uma das hipóteses levantadas aponta para o papel do colágeno glicado. Trata-se de uma forma modificada do colágeno por acumular danos ao longo dos anos de hiperglicemia. Esse processo é chamado de glicação.

Na glicação, moléculas de açúcar se ligam a outras moléculas, como, por exemplo, proteínas. No caso do colágeno, quando glicado, ele forma fibras maiores e mais rígidas que o normal. E essa reação não pode ser revertida, já que envolve ligações covalentes, isto é, o compartilhamento de elétrons entre os átomos da molécula. É como se a glicose fosse unida ao colágeno com concreto, tornando-os inseparáveis.

A doutoranda e biologista do laboratório, M.Sc. Tatiana Toledo, explica um pouco mais a lógica por trás da investigação do colágeno: “Entre quando o paciente começa a ter a hiperglicemia até ele ser diagnosticado com diabetes, tem uma lacuna de em torno de 5 anos. O colágeno é uma proteína de meia-vida longa.” Isso quer dizer que a mesma molécula de colágeno permanece no corpo por mais de 10 anos, sem ser renovada.

M.Sc. Tatiana completa: “Como é uma proteína que está exposta a tudo que pode ocorrer dentro do corpo, ela pode sofrer modificações, como a glicação. A gente pode fazer um paralelo com a hemoglobina glicada que é usada como um parâmetro para o diagnóstico do diabetes. Só que a hemoglobina vai embora em 120 dias, o colágeno não. Então você tem, como tempo, um acúmulo de modificações no colágeno.”

Por ter uma meia-vida longa, o colágeno funciona como uma espécie de “memória molecular” da doença, podendo manter alterações causadas pela hiperglicemia mesmo após ela ser tratada. Esse processo já se mostrou importante para a dificuldade de cicatrização de feridas no diabetes. Hoje, o ECM Lab investiga se a glicação do colágeno pode contribuir para o risco cardiovascular aumentado, por exemplo, ao deixar os vasos sanguíneos mais rígidos ou alterar a reatividade das plaquetas.

Os doutorandos M.Sc. Rômulo Fróes e Samuel Maia foram atraídos para trabalhar para o grupo exatamente pela abordagem única do estudo. M.Sc. Rômulo conta: “O fator inovação foi o que me atraiu. Há pouquíssimas pesquisas que envolvem o colágeno glicado com doenças cardiovasculares.”

Samuel complementa: “O que me despertou a curiosidade em trabalhar nesse projeto foi saber que existia esse subgrupo de pacientes do diabetes que ainda estavam suscetíveis a desfechos cardiovasculares muito importantes. Que o projeto daria atenção a um grupo que é muito esquecido e, quem sabe, até achar formas de solucionar isso.”

Como estudar a glicação na prática

O projeto é bem ousado e envolve a participação de diversos alunos. Prof. Renato comenta: “A ideia é trabalhar desde a proteína isolada, passando pela célula, até chegar no paciente. Até o momento já conseguimos fazer a proteína isolada, células e o animal. Em breve vamos começar a trabalhar com os pacientes.”

Nos modelos animais, os pesquisadores utilizam duas drogas para induzir a glicação do colágeno: estreptozotocina e metilglioxal. A estreptozotocina leva à destruição das células β (beta) do pâncreas, que são responsáveis pela produção de insulina. A insulina é um hormônio essencial para o controle da glicemia, sendo responsável por permitir que a glicose presente na corrente sanguínea entre nas células e, assim, diminuir a glicemia.

Assim, após a administração da estreptozotocina, ocorre a diminuição da produção de insulina e, consequentemente, o desenvolvimento de hiperglicemia. Esse quadro se assemelha muito ao diabetes tipo 1, quando a pessoa tem pouca ou nenhuma produção de insulina. Com a hiperglicemia, ocorre a glicação do colágeno.

A outra droga utilizada é o metilglioxal, um subproduto da glicose produzido pelo nosso corpo. No processo chamado metabolização, o organismo altera quimicamente a glicose para facilitar sua excreção, gerando o metilglioxal e outras moléculas. O metilglioxal não causa hiperglicemia, mas é altamente reativo, levando à glicação de diversas moléculas do nosso corpo, como o colágeno.

A mestranda Natália Oliveira, que trabalha apenas com animais tratados com metilglioxal, conta a importância dessa abordagem: “Eu fiz a mensuração da glicemia dos meus animais. Eles não eram diabéticos. Assim, com o metilglioxal eu consigo ver algo bem mais afunilado. Somente observando a glicação do colágeno. Somente esse produto final que aconteceria com a hiperglicemia, sem produzir a hiperglicemia em si. O diabetes em si.”

Trabalho em equipe para entender como surgem os trombos

Vários alunos trabalham neste mesmo projeto, mas cada um tem sua função. Cada um tem uma parte diferente da história a ser desvendada. Prof. Renato comenta: “Como eu estou no começo do meu laboratório, eu fiz projetos que têm uma comunicação muito grande entre eles. O aluno tem o seu projeto, mas ele tem um par que também está fazendo uma coisa semelhante. Então eu sempre incentivo os alunos a colaborarem entre si.”

No ECM Lab, alunos de diferentes níveis trabalham com o colágeno glicado: a aluna de iniciação científica Beatriz da Silva (processo FAPESP nº 25/23132-7) ; a mestranda Natália Silva Oliveira (processo FAPESP nº 24/00842-6); e os doutorandos M.Sc. Rômulo Fróes (processo FAPESP nº 24/07470-7) e Samuel Maia (processo FAPESP nº 24/02620-0).

Beatriz e M.Sc. Rômulo trabalham com a resposta plaquetária. M.Sc. Rômulo explica: “A minha hipótese é que, em um cenário de hiperglicemia crônica (como é o caso diabetes), o colágeno sofra a glicação e isso altere a resposta plaquetária fazendo com que ocorra o desenvolvimento de doenças cardiovasculares, principalmente trombóticas.”

E é exatamente o que está ocorrendo, como explica M.Sc. Rômulo: “O colágeno glicado aumenta tanto a agregação plaquetária quanto a adesão plaquetária.” Esse achado é especialmente relevante. Se o colágeno glicado torna as plaquetas mais propensas a se agregarem e aderirem, isso facilita a formação de trombos e, consequentemente, de infarto ou AVC.

Entre relaxar e contrair: como o colágeno glicado altera o funcionamento dos vasos

O doutorando Samuel também investiga a função plaquetária, mas seu foco é a disfunção endotelial no diabetes, importante para o funcionamento dos vasos. Assim, também realiza experimentos com animais para avaliar a reatividade vascular.

Compreender a disfunção endotelial é fundamental para desvendar o risco cardiovascular no diabetes. O endotélio é uma camada de células que reveste internamente os vasos sanguíneos. Essas células desempenham um papel central na regulação do tônus vascular, na circulação do sangue e no equilíbrio entre fatores pró e anticoagulantes. Quando o endotélio não funciona adequadamente, há prejuízo na capacidade de dilatação dos vasos, aumento da inflamação e maior chance de formação de trombos.

A mestranda Natália também investiga a reatividade vascular. Ela comenta: “Meu foco é a aorta torácica. Assim eu posso investigar o quanto o colágeno glicado está associado a acidentes vasculares.”

Enquanto Samuel induz o diabetes com estreptozotocina, Natália foca apenas na glicação do colágeno por meio do uso do metilglioxal. Natália comenta que, independente das diferentes drogas usadas, seus resultados conversam diretamente com os de Samuel: “Ainda assim nós tivemos resultados idênticos quanto ao estiramento dos vasos.” Samuel complementa: “Vimos que os danos eram muito similares entre os dois modelos, como por exemplo os danos de remodelamento do vaso.”

Prof. Renato fala ainda mais sobre os dados achados: “A gente viu que a aorta relaxa tanto quanto uma aorta controle. Tanto no tratamento com metilglioxal, quanto nos animais diabéticos. Ou seja, a função endotelial está preservada. Agora a contração desse vaso aumenta. Então, talvez o impacto dessa glicação a longo prazo seja mais proeminente na musculatura lisa do vaso do que no endotélio.”

Esse resultado é importante porque ajuda a identificar onde exatamente está o problema nos vasos sanguíneos. Os vasos precisam tanto relaxar quanto contrair para controlar o fluxo de sangue. Os pesquisadores observaram que o relaxamento continua funcionando normalmente. Como o endotélio é o principal responsável pelo relaxamento, concluíram que ele não foi afetado pela glicação do colágeno.

Por outro lado, a contração do vaso está aumentada, o que pode deixar os vasos mais “apertados” do que deveriam. Isso sugere que o colágeno glicado está afetando principalmente a musculatura dos vasos, que é responsável por regular a contração.

Quando o tratamento não apaga o dano

Parte interessante do projeto de Natália é que ela faz o “desmame” de seus animais, como explica o Prof. Renato: “Demos metilglioxal durante 12 semanas e depois tiramos por 4 semanas. A ideia era ver qual o efeito a longo prazo do metilglioxal na reatividade vascular desses animais.” Essa abordagem parte do princípio de que o colágeno será glicado pela exposição ao metilglioxal e permanecerá assim mesmo quando a droga é retirada.

Além disso, Natália ainda trata alguns animais com metformina após esse período. Este é um dos medicamentos mais prescritos para o tratamento do diabetes. A metformina é capaz de reduzir a produção de glicose pelo fígado e melhorar a sensibilidade à insulina, assim ajudando a controlar os níveis glicemia.

Usando a metformina, Natália consegue observar se um medicamento muito usado no tratamento do diabetes é capaz de atenuar os efeitos da glicação do colágeno. No entanto, a pesquisadora comenta que esse tratamento parece não surtir qualquer efeito.

Esse resultado faz um paralelo direto com a realidade. Vemos que o risco cardiovascular continua mesmo após os pacientes já terem a glicemia controlada e estarem recebendo tratamento medicamentoso. Isso demonstra a importância de desenvolver novos tratamentos.

Nem sempre a hipótese se confirma, mas é aí que a ciência avança

A glicação não ocorre apenas com o colágeno, mas pode ocorrer com diversas proteínas ou lipídios. Quando essas moléculas são glicadas, são chamadas de produtos finais de glicação avançada (abreviado para AGE, do inglês “advanced glycation end-products”). Os AGE podem ativar receptores específicos encontrados em diversas células, chamados de RAGE (receptores de AGE).

A ativação desses receptores é muito importante para o nosso organismo. É uma forma de sinalizar o corpo de que moléculas sofreram algum tipo de dano, no caso, a glicação. Uma vez ativados pelos AGE, esses receptores ativam vias de sinalização pró-inflamatória. Isso permite que o organismo reaja ao dano observado.

O problema é que o diabetes é uma situação crônica. Assim, os RAGE serão ativados constantemente, levando à inflamação persistente e ao dano tecidual. Por isso, o ECM Lab levantou a hipótese de que estariam envolvidos nos efeitos produzidos pelo colágeno glicado.

Os resultados surpreenderam os pesquisadores. Prof. Renato comenta: “O que os nossos dados mostram? Que na plaqueta, o RAGE não contribui. Vemos que o colágeno glicado ativa muito mais a plaqueta que o colágeno não glicado, mas não é via RAGE.”

Resultados inesperados são muito comuns na ciência. Na prática, os pesquisadores possuem uma pergunta que querem responder, pensam em experimentos para testá-la e levantam uma hipótese. A hipótese é uma suposição do resultado que encontrarão nesses experimentos. No caso do ECM Lab, eles levantaram a hipótese de que os RAGEs estariam envolvidos na ativação plaquetária pelo colágeno glicado.

Mas, nos experimentos, a hipótese se provou falsa. Isso pode parecer frustrante, mas Prof. Renato tem outra visão: “Eu sempre falo para os meus alunos que o que a gente controla é o experimento, não o resultado. Não é porque escrevemos uma hipótese que ela tem que ser confirmada. Nós só podemos controlar que o experimento seja bem feito. Na ciência é muito mais interessante se a gente vê aquilo que não prevemos.”

Apesar disso, o raciocínio dos pesquisadores não estava completamente errado. Em seus experimentos, os pesquisadores utilizaram um inibidor de RAGE chamado Azeliragon. Essa droga inibe a ativação dos RAGE pelos AGE e, assim, reverteria os efeitos produzidos pelo colágeno glicado nessa via. Os pesquisadores não utilizaram essa abordagem apenas nas plaquetas, mas também nas células endoteliais dos vasos sanguíneos.

Prof. Renato comenta os resultados: “Pensando nas plaquetas, o inibidor do RAGE não faz nada. Mas pensando na célula endotelial, ele reverte o efeito.” Isso quer dizer que a ativação dos RAGE é, sim, importante para os vasos. Isso é muito comum na ciência: quando hipóteses são parcialmente confirmadas, mostrando que os pesquisadores estavam no caminho certo, porém ainda há mais mistérios a serem investigados.

Mentes em formação, descobertas em construção

Ter diversos alunos trabalhando em projetos paralelos, mas que se conectam, torna o ECM Lab um ambiente de muita parceria. Prof. Renato conta que sempre estimula os alunos a colaborarem entre si. “A gente tem reuniões toda sexta-feira. Nela, os alunos comentam o que fizeram durante a semana.”, ele comenta.

O Prof. Renato tem uma visão bem interessante sobre o trabalho dentro do laboratório: “A ciência é um processo criativo. Às vezes você vai ter uma ideia de noite. Às vezes você não quer trabalhar no dia seguinte. Óbvio que você precisa ter uma estrutura para ter um processo criativo forçado, mas às vezes não dá.” Esse ambiente dá espaço para os alunos se desenvolverem enquanto desenvolvem seus projetos.

Assim, o ECM Lab foi o espaço que Beatriz, graduanda em Farmácia pela UNICAMP, escolheu para desenvolver sua primeira iniciação científica. Ela conta como é estar envolvida em um projeto tão ambicioso já no começo de sua jornada acadêmica: “Não vou negar que é bem desafiador e consome uma certa energia mental, porém é muito gratificante poder ver os frutos da pesquisa e perceber o quanto de conhecimento foi absorvido com a vivência no laboratório.”

Beatriz diz que os principais desafios de se envolver com a pesquisa são assimilar o conteúdo visto na graduação de uma forma bem mais profunda, além de aprender experimentos novos constantemente. Ela conta o que a motivou a entrar para a equipe do ECM Lab: “Eu sempre tive curiosidade em fazer uma iniciação científica. Estava tendo aula de farmacologia na época e me interessei pela linha de pesquisa do Prof. Dr. Renato. Decidi ir conhecer o laboratório e adorei.”

 

Ao investigar o colágeno glicado, os pesquisadores do ECM Lab ajudam a revelar como ocorre o risco cardiovascular do diabetes. Alterações moleculares duradouras, acumuladas ao longo do tempo, podem continuar impactando o funcionamento dos vasos mesmo após o tratamento. Esses achados apontam para a necessidade de novas abordagens terapêuticas que vão além do controle do açúcar no sangue.

Para saber mais:

Página do ECM Lab 

ECM Lab no Instagram

Fatores de risco para doenças cardiovasculares no Brasil (DOI: 10.1371/journal.pone.0269549)

Diabetes e doença cardiovascular (DOI: 10.29277/cardio.36.1.4)

Tratamento da doença cardiovascular no diabetes (DOI: 10.1016/j.repc.2018.03.013)

Glicação do colágeno no diabetes (DOI: 10.2337/diab.45.3.s67) 

Colágeno glicado no enrijecimento de artérias e do miocárdio (DOI: 10.1097/00004872-200301000-00002)

Autoria:

Mia Schezaro Ramos

Farmacêutica. Doutora em Farmacologia. Jornalista científica, ilustradora, trans, nintendista, kpopeira e dependente de exercício físico para não pirar.