Doping Genético e terapia gênica: Aspectos biomoleculares
Ramirez, A. Atualidades em Fisiologia e Bioquímica do Exercício 1(1): 32-37, 2005.
Doping genético é a utilização não terapêutica de genes, elementos genéticos e/ou células que têm a capacidade de melhorar a performance atlética (WADA, 2005). A terapia gênica consiste em introdução: a) de genes responsáveis por produtos terapêuticos, isto é genes normais, ou b) de células geneticamente modificadas com a finalidade de bloquear a atividade de genes prejudiciais, ativar mecanismos de defesa imunológica, ou ainda produzir moléculas de interesse terapêutico (Nadir & Ventura, 2005). Isto pode significar que a terapia gênica e o doping genético, caso exista ou vier a existir, ocorreriam por procedimentos idênticos, porém com finalidades diferentes.
Atualmente as estratégias utilizadas para experimentação em terapia gênica são: a) inserção de um gene em local não específico do genoma para substituição de um gene não funcional, b) um gene anormal pode ser substituído por um gene normal pela recombinação homóloga, c) o gene anormal pode ser corrigido por mutação reversa seletiva retornando o gene à sua função normal, d) a regulação da expressão gênica de um determinado gene pode ser alterada. Os veículos de transferência gênica, os vetores, podem ser: a) químicos e físicos - microinjeção de DNA nu, biobalística, eletroporação, transfecção com fosfato de cálcio, lipossomos e outros polímeros catiônicos, b) biológicos - vetores virais: retrovirais, adenovírus, vírus adeno-associados e herpes vírus. Entretanto, diferentemente do objetivo da terapia gênica que é a cura, o doping genético não requer exatamente a modificação em um gene ou célula especificamente, há muitas variáveis genéticas que, se modificadas, podem levar ao aumento do rendimento esportivo.
Rankinen et al. (2004) elaborou, a partir de dados da literatura específica, o mapa com os genes candidatos para os fenótipos de performance física e saúde. Como tem sido um trabalho constante do pesquisador desde 2000, na atualização de 2003 do mapa foram registrados 109 genes nucleares, dois ligados ao cromossomo X e 15 mitocondriais. Na atualização de 2005 os autores incorporaram os genes que foram associados tanto com a condição física como com indicadores de sedentarismo. Assim, a nova versão inclui 140 genes autossômicos e QTLs além de quatro genes ligados ao cromossomo X, e 16 mitocondriais (Wolfarth, 2005). No entanto, dos genes candidatos ao doping genético, os mais estudados e citados em artigos científicos são apenas três: EPO (eritropoietina), IGF-1 (fator de crescimento 1 semelhante à insulina) e GDF-8 (miostatina). No Congresso Pré-Olímpico de 2004 o VEGF foi citado como provável alvo por aumentar o número de vasos sanguíneos permitindo uma maior vascularização dos diferentes órgãos solicitados pela prática desportiva. O gene codificador da endorfina também foi apresentado por possibilitar aumento no limiar da dor, permitindo treinos e competições mais intensos (van Hilvoorde, 2004).
Eritropoietina (EPO): A Eritropoietina é uma citocina de 34kDa de massa molecular, historicamente considerada hormônio (glicoprotéico), sintetizada pelo gene EPO localizado em 7q21. É o principal regulador da produção de células vermelhas, com função de promover a diferenciação eritrocitária e o início da síntese de hemoglobina. É sintetizada principalmente pelas células renais, embora no sistema nervoso central os neurônios tenham receptores de EPO. Os astrócitos também produzem EPO (OMIM, 2005). O aumento na quantidade de EPO aumenta o número de glóbulos vermelhos no sangue e a produção de hemoglobina. Assim a administração de vários tipos de EPO recombinantes e similares (rHuEPO-α, rHuEPO-β, rHuEPO-ω, darbepoietina-α, rHuEPO-δ/GA-EPO, rHuEPO encapsulada, EPO miméticos) é útil no tratamento de anemias severas (congênitas, adquiridas, e causadas por insuficiência renal crônica). Por raciocínio semelhante, a administração de EPO é uma das formas de aumentar o transporte de oxigênio, e consequentemente o desempenho esportivo em modalidades de longa duração. Experimentos conflitantes são os que revelaram a eficácia da terapia gênica com EPO em macacos (Zhou et al., 1998), pois da mesma maneira que a transferência gênica se revelou eficiente, foi responsável pelo aumento excessivo de EPO (75%), levando a uma concentração de hemácias incompatível com a vida. Pesquisa deste ano revela que o controle farmacológico da expressão gênica será necessário para a segurança e eficácia da terapia gênica (Rivera et al., 2005).
Fator de crescimento 1 semelhante à insulina (IGF-1): O fator de crescimento 1 semelhante à insulina (também conhecido como fator de crescimento muscular ou somatomedina C), codificado por um gene localizado em 12q22-q24.1, é uma cadeia polipeptídica simples contendo 70 aminoácidos. O IGF-1, além de ter estrutura tridimensional semelhante à da insulina, permite a ação do hormônio de crescimento por ser mediador de muitos, se não de todos, os efeitos deste hormônio (OMIM, 2005). Apesar do IGF-1 sérico ser sintetizado em maior quantidade pelo fígado, outros tecidos também o sintetizam e são sensíveis ao seu efeito. Os genes finais na cascata de síntese do GH incluem o IGF-1 e seu receptor IGF-1R, cujos produtos estimulam o crescimento em vários tecidos incluindo ossos e músculos (Phillips, 1995; Rimoin & Phillips, 1997 apud OMIM, 2005). Na circulação os IGFs são predominantemente unidos às proteínas de ligação (IGFBPs), que prolongam a meia vida dos IGFs e têm função de enviá-los aos tecidos alvo (Yakar et al., 1999). O processo de envelhecimento humano leva a um declínio da massa e do desempenho muscular esquelético, comprometendo a integridade muscular com invasão fibrótica em substituição ao tecido contrátil. Musaro et al. (2001) bem como Barton-Davis et al. (1998) e Barton et al. (2002), trabalhando com modelos animais, sugeriram que a transferência gênica de IGF-1 para o músculo poderia servir de base para a terapia gênica como prevenção da perda de função muscular associada ao envelhecimento. O aumento do IGF-1 também pode promover a hipertrofia através de um aumento na síntese protéica e proliferação de células satélites. Lee et al. (2004) verificaram um aumento da hipertrofia através do efeito acumulativo da combinação de exercício de resistência e administração de IGF-1 que resultou em aproximadamente 30% de aumento de massa muscular e força em camundongos. A combinação do exercício de resistência e a expressão de IGF-1 induziu maior hipertrofia que os dois isoladamente. Além disto, a perda de massa muscular pelo destreino foi maior quando não houve a administração de IGF-1.
Miostatina (GDF-8): A superfamília do fator de crescimento transformante beta compreende um grande número de fatores de crescimento e diferenciação fundamentais na regulação do desenvolvimento embrionário e manutenção da homeostase tecidual em animais adultos e em desenvolvimento. O GDF-8 é um gene desta superfamília localizado na região 2q32.2 responsável pela codificação da miostatina, uma proteína que controla a manutenção da massa muscular esquelética (OMIM, 2005). McPherron et al. (1997) identificaram, em camundongos, que o GDF-8 codifica 376 aminoácidos que compõem a miostatina. Durante os primeiros estágios da embriogênese a expressão de GDF-8 é restrita ao compartimento miotômico dos somitos, nos estágios posteriores e nos animais adultos o GDF-8 é expresso na musculatura esquelética. No músculo esquelético a miostatina é transcrita como um RNA mensageiro de 3.1kb que codifica uma proteína precursora contendo 335 aminoácidos. Esta proteína é expressa, sofre clivagem, é secretada no plasma, e pode ser detectada nas fibras musculares esqueléticas I e II (Gonzalez-Cadavid et al., 1998). Em camundongos adultos, a miostatina circula como uma forma latente no sangue que pode ser ativada em meio ácido, similar ao TGF-β. A expressão excessiva de miostatina sistêmica em ratos adultos induziu a perda de massa muscular profunda e de gordura sem, no entanto, diminuir a absorção de nutrientes (Zimmers et al., 2002). Para determinar a função biológica da miostatina, McPherron et al (1997) inviabilizaram a expressão do gene GDF-8 em camundongos. Como resultado, os animais sem GDF-8 ficaram significantemente maiores que os não modificados, e a análise de cada músculo revelou aumento de duas a três vezes na massa muscular quando comparados aos animais não transformados. Estes aumentos foram atribuídos a uma combinação de hiperplasia e hipertrofia. Em outros experimentos realizados com inibição da expressão de miostatina em camundongos, Lin et al. (2002) e McPherron&Lee (2002) também observaram aumento na massa muscular além de redução na produção e secreção de leptina, fato este que foi associado à redução da deposição de gordura, sugerindo que a miostatina estivesse envolvida tanto na regulação do tecido adiposo, quanto na do tecido muscular estriado esquelético. Além disto, os autores perceberam que a perda da miostatina atenua parcialmente a obesidade e o diabetes tipo II, sugerindo que os agentes farmacológicos que bloqueiam a função da miostatina possam ser úteis não somente para promover o crescimento muscular, mas também para desacelerar ou prevenir o desenvolvimento da obesidade e diabetes tipo II. Bogdanovich et al. (2002) testaram a habilidade de inibição da miostatina in vivo para melhorar os fenótipos distróficos em camundongos mdx. Eles bloquearam a miostatina nestes camundongos injetando anticorpos bloqueadores intraperitonealmente durante três meses. Os resultados revelaram aumento de peso, massa, tamanho e força muscular absoluta, com uma diminuição significante na degeneração muscular, e concentração sérica de creatino-quinase. Os autores concluíram que o bloqueio da miostatina oferece uma estratégia nova para o tratamento de doenças associadas à perda muscular como a Distrofia Muscular Duchenne. Em experimento semelhante, Wagner et al. (2002) verificaram redução na extensão da fibrose muscular e melhora em algumas características do fenótipo distrófico. No ano passado, foi identificada uma variação alélica em uma mãe e uma criança com hipertrofia e força muscular incomuns, uma mutação que levou à síntese de uma proteína severamente truncada (Schuelke et al., 2004). Segundo os mesmo autores, apesar da miostatina também ser sintetizada no músculo cardíaco, nenhuma anormalidade da função cardíaca foi detectada em ambos.
Especificamente para o esporte a terapia gênica tem o potencial de recuperar tecidos de baixa capacidade regenerativa tais como tendões, cartilagens e músculos estriados esqueléticos facilitando a recuperação de rompimentos de ligamentos cruzados (anterior e posterior), meniscos, lesões em cartilagens, e calcificação óssea tardia através da inserção de fatores de crescimento (IGF-1, bFGF, NGF, PDGF , EGF , TGF-alpha, TGF-beta, BMP-2) para estimular a cicatrização (Martinek et al., 2000, Huard et al., 2003).
Assim percebe-se que, apesar de pouco sucesso documentado, e algumas intercorrências, a terapia gênica tem se revelado como uma crescente influência no paradigma clínico para o tratamento de doenças herdadas e não herdadas que podem, inclusive, colaborar para a medicina esportiva. Isto não significa afirmar que o doping genético já existe ou existirá, se é benéfico ou não à saúde do atleta, mas remete à necessidade de mais estudos científicos, bem como discussão bioética ampla, principalmente no meio acadêmico e esportivo.
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