An allosteric modulator of adenosine A1 receptor enhances the cardioprotective efficacy by prolonging its receptor residence time

Quando o coração sofre um bloqueio súbito, o objetivo imediato é restaurar o fluxo sanguíneo o mais rápido possível. Este procedimento vital, conhecido como reperfusão, traz o oxigênio de volta ao músculo cardíaco faminto. No entanto, o retorno do sangue pode, por vezes, desencadear uma onda secundária de danos, um fenômeno que os cientistas chamam de lesão por isquemia-reperfusão. É um paradoxo onde a própria cura causa um novo dano, levando à morte celular e à perda permanente de tecido. Para entender como interromper isso, os pesquisadores recorrem aos próprios mensageiros químicos do corpo. Um desses mensageiros é a adenosina, uma molécula que se acumula naturalmente durante o estresse e sinaliza ao coração para que ele se proteja. Ela funciona ligando-se a estações de acoplamento específicas na superfície das células cardíacas, chamadas receptores. Quando esses receptores são ativados, eles enviam um sinal que diz à célula para sobreviver. O desafio para os médicos tem sido encontrar uma maneira de desencadear essa proteção sem causar efeitos colaterais indesejados em outras partes do corpo, já que as estações de acoplamento para a adenosina são muito semelhantes em diferentes órgãos.

Num estudo recente, os investigadores exploraram uma solução inteligente para este problema utilizando uma estratégia chamada modulação alostérica. Imagine um sistema de fechadura e chave onde a chave se encaixa no buraco principal para abrir a porta. No coração, o receptor de adenosina é a fechadura, e um fármaco chamado CCPA é a chave que se encaixa no buraco principal para ativar o sinal de proteção. O problema é que esta chave pode ser demasiado rudimentar, afetando outras fechaduras no corpo. Os investigadores introduziram uma segunda substância, uma molécula chamada PD81723, que não se encaixa no buraco principal de forma alguma. Em vez disso, ela liga-se a um ponto diferente na mesma fechadura. Esta segunda substância atua como um ajudante que altera a forma da fechadura apenas o suficiente para que a chave principal se encaixe melhor e permaneça no lugar por mais tempo. O estudo, realizado em células cardíacas de rato num prato de laboratório, investigou se este ajudante poderia fazer com que a chave protetora funcionasse melhor contra o dano específico causado pela interrupção do oxigênio e a sua posterior restauração.

Os investigadores primeiro simularam a lesão, cultivando células cardíacas num prato e sujeitando-as a um período sem oxigênio ou açúcar, seguido de um retorno às condições normais. Este processo, conhecido como privação de oxigênio e glicose e reoxigenação, mimetiza o estresse de um ataque cardíaco e o seu tratamento. Eles descobriram que, quando adicionavam a chave protetora principal, CCPA, as células sobreviviam significativamente melhor. No entanto, quando adicionavam a molécula ajudante, PD81723, juntamente com a chave, a proteção tornava-se muito mais forte. A molécula ajudante não protegia as células por si só; ela só funcionava quando a chave principal estava presente. Isto confirmou que o ajudante estava a ajustar a ação da chave em vez de atuar como um fármaco em si mesmo. A combinação das duas substâncias reduzia o número de células mortas de forma muito mais eficaz do que a chave sozinha, sugerindo que o ajudante tornava o sinal protetor mais poderoso.

Para compreender por que razão esta combinação funcionou tão bem, a equipa analisou a maquinaria interna das células cardíacas. Descobriram que a proteção mais forte estava ligada a uma via de sobrevivência específica dentro da célula, uma cadeia de eventos químicos envolvendo proteínas que dizem à célula para permanecer viva. Quando as células recebiam o tratamento combinado, estas proteínas de sobrevivência eram ativadas com muito mais força do que com a chave sozinha. Isto explicava a razão biológica da melhoria na sobrevivência: a molécula ajudante amplificava o sinal enviado pela chave principal, aumentando o volume do sistema de defesa natural da célula.

A descoberta mais surpreendente, no entanto, não foi sobre o quão forte era o sinal, mas sim sobre quanto tempo ele durava. No mundo da ação dos fármacos, assume-se frequentemente que a eficácia de um fármaco depende de quão firmemente ele se prende ao seu alvo. Os investigadores mediram quanto tempo a chave protetora permanecia ligada ao receptor. Descobriram que a molécula ajudante não fazia a chave prender-se com mais força em termos de força total, mas tornava muito mais difícil para a chave se soltar. Normalmente, a chave se desprenderia do receptor em cerca de um minuto e meio. Com o ajudante presente, a chave permanecia ligada por mais de sete minutos. Esta estadia prolongada significava que o sinal de proteção continuava a disparar mesmo após o fármaco ter sido lavado da superfície da célula.

Para provar que este tempo de ligação mais longo era o segredo do sucesso, os investigadores realizaram um experimento de lavagem. Eles trataram as células com a chave protetora e o ajudante, depois enxaguaram minuciosamente o prato para remover quaisquer moléculas de fármaco flutuantes antes de submeter as células à lesão. Quando utilizaram a chave sozinha, a proteção desapareceu após a lavagem e as células morreram como se não tivessem recebido qualquer tratamento. Mas quando o ajudante foi incluído, a proteção permaneceu forte mesmo após a lavagem. As células sobreviveram porque a chave permaneceu trancada no receptor durante tanto tempo que continuou a enviar a mensagem de sobrevivência durante toda a lesão. Isto demonstrou que a molécula ajudante transformou um fármaco de curta duração num protetor de longa duração, simplesmente ao retardar a rapidez com que ele caía do receptor.

Estas descobertas oferecem uma nova forma de pensar sobre como tratar ataques cardíacos. Em vez de tentar encontrar um fármaco que se ligue perfeitamente e firmemente, os cientistas podem focar-se em fármacos que mantenham o sinal de proteção ativo por um período de tempo mais longo. Ao utilizar uma molécula ajudante para estender o tempo que um fármaco permanece no seu alvo, pode ser possível criar tratamentos que sejam mais eficazes e requeiram doses menos frequentes. Embora este estudo tenha sido realizado num ambiente de laboratório utilizando células de rato, fornece um roteiro claro de como tal estratégia funciona. Sugere que, no futuro, combinar um fármaco padrão de proteção cardíaca com um ajudante que estenda a sua permanência no receptor poderá levar a melhores resultados para os pacientes que enfrentam a dupla ameaça de um ataque cardíaco e o estresse do seu tratamento.