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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP

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Sumário Capítulo 1 ................................................................................................................................ ................................ ...................................... 4 Visão Atual e Futura do DNA ................................................................................................ ..................................... 4 Capítulo 2 ................................................................................................................................ ................................ ...................................... 8 Para que serve o DNA................................ ................................................................................................ ................................................ 8 1ª etapa ................................................................................................................................ ................................ ..................................... 8 2ª etapa ................................................................................................................................ ................................ ..................................... 9 3ª etapa ................................................................................................................................ ................................ ..................................... 9 4ª etapa ................................................................................................................................ ................................ ..................................... 9 5ª etapa ................................................................................................................................ ................................ ..................................... 9 6ª etapa ................................................................................................................................ ................................ ................................... 10 7ª etapa ................................................................................................................................ ................................ ................................... 10 8ª etapa ................................................................................................................................ ................................ ................................... 11 9ª etapa ................................................................................................................................ ................................ ................................... 11 10ª etapa ................................................................................................................................ ................................ ................................. 11 11ª etapa ................................................................................................................................ ................................ ................................. 12 Capítulo 3 ................................................................................................................................ ................................ .................................... 13 A história do DNA ................................................................................................ ................................ .................................................... 13 Capítulo 4 ................................................................................................................................ ................................ .................................... 20 Como Funciona o DNA ................................................................................................ ................................ ............................................ 20 Capítulo 5 ................................................................................................................................ ................................ .................................... 24 O DNA e seu ambiente ................................................................................................ ................................ ............................................ 24 Capítulo 6 ................................................................................................................................ ................................ .................................... 32 Como se analisa o DNA ................................................................................................ ................................ ........................................... 32 Células e cromossomos ................................................................................................ ................................ ....................................... 32 Cromossomos e genes ................................................................................................ ................................ ........................................ 32 Especificidades dos genes ................................................................................................ ................................... 33 Análise do DNA de cada gene ............................................................................................. ............................. 33 Genes, genomas e genômica .............................................................................................. .............................. 33 Capítulo 7 ................................................................................................................................ ................................ .................................... 39 DNA: O Código da vida em códigos de barra ................................................................ .......................................... 39 Capítulo 8 ................................................................................................................................ ................................ .................................... 43 2


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP O DNA da longevidade ................................................................................................ ................................ ............................................ 43 Capítulo 9 ................................................................................................................................ ................................ .................................... 46 O DNA do Comportamento ................................................................................................ ..................................... 46 Capítulo 10 ................................................................................................................................ ................................ .................................. 54 O DNA do apetite e da obesidade ........................................................................................... ........................... 54 Capítulo 11 ................................................................................................................................ ................................ .................................. 58 O DNA do diabetes tipo 2 ................................................................................................ ................................ ........................................ 58 Capítulo 11 ................................................................................................................................ ................................ .................................. 61 O DNA da Aterosclerose ................................................................................................ ................................ .......................................... 61 Capítulo 13 ................................................................................................................................ ................................ .................................. 69 O DNA do Coração................................................................................................ ................................ ................................................... 69 Capítulo 14 ................................................................................................................................ ................................ .................................. 76 O DNA das doenças Hereditárias ............................................................................................ ............................ 76 Capítulo 15 ................................................................................................................................ ................................ .................................. 88 O DNA das doenças neurodegenerativas................................................................ ................................................ 88 Capítulo 16 ................................................................................................................................ ................................ .................................. 93 O DNA das virtudes ................................................................................................ ................................ ................................................. 93 Capítulo 17 ................................................................................................................................ ................................ .................................. 95 O DNA da maldade ................................................................................................ ................................ .................................................. 95 Capítulo 18 ................................................................................................................................ ................................ .................................. 98 O DNA da resistência física................................................................................................ ...................................... 98 Capítulo 19 ................................................................................................................................ ................................ ................................ 102 Procura-se se o DNA da inteligência.......................................................................................... .......................... 102 Capítulo 20 ................................................................................................................................ ................................ ................................ 105 DNA do câncer....................................................................................................................... ................................ ....................... 105 Capítulo 21 ................................................................................................................................ ................................ ................................ 114 O DNA projetado ................................................................................................ ................................ ................................................... 114 Capítulo 22 ................................................................................................................................ ................................ ................................ 117 O DNA e a ética do seu uso ................................................................................................ ................................... 117

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VISÃO ATUAL E FUTURA DO DNA Capítulo 1 Visão Atual e Futura do DNA Em uma minúscula fração de tempo referente ao da existência da espécie humana – cerca de 4 milhões de anos – o homem inventou as ferramentas básicas para a sua sobrevivência. Entre esses sses inventos, destacam-se destacam se as máquinas industriais para a produção em massa, a imprensa para o registro de fatos, a eletricidade para nos dar conforto e dinamizar as máquinas, a telefonia, a televisão, os satélites, os computadores e a internet para agilizar agiliz a comunicação, além de milhares de outros inventos com o objetivo de facilitar o nosso dia-a-dia. dia Toda essa capacidade de criatividade mostra que as mudanças no comportamento humano ocorreram com extrema rapidez notadamente nos últimos sessenta anos. Para ra exemplificar algo que nos permite mensurar, os inventos ocorridos entre os anos de 1800 e 1900 foram gradualmente absorvidos pelos usuários e difundidos lentamente e com extrema capacidade de torná-los torná los adaptáveis. Por outro lado, as descobertas e invenções invenç que aconteceram entre os anos de 1900 e 1950, tiveram maiores impactos motivados principalmente por meio das comunicações radiofônicas, da imprensa e da telefonia. A partir de 1950, a avalanche de descobertas e de invenções nas áreas da ciência e tecnologia tecnologia teve suas divulgações e inserções no cotidiano com tal rapidez, obviamente facilitadas pela infra-estrutura infra de comunicação, que diferentes gerações as têm absorvido em diversos graus de entendimentos. Talvez seja essa a razão pela qual nos orgulhamos da natureza do nosso conhecimento, dos padrões de vida que obtivemos, da nossa capacidade de previsão e da vida saudável que podemos desfrutar. Apesar disso, seria possível prever o futuro com bases fundamentadas somente na ciência e na tecnologia? A nossaa visão de futuro é, na maioria das vezes, introspectiva e está relacionada ao tempo e à qualidade que queremos da vida. Foi por essa razão que se criou muita expectativa nos resultados das análises das milhares de moléculas de DNA, que regem a biologia da nossa existência e que foram configuradas pela conclusão, em 2001, do Projeto do Genoma Humano. Esse projeto teve o objetivo de identificar toda a sequência do DNA de cada um dos 23 pares dos nossos cromossomos e indicar o conjunto de genes que possuímos e quais os seus 4


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP mecanismos. Bilhões de dólares impulsionaram milhares de cientistas em quase uma centena de laboratórios de todo o mundo a realizarem estudos de DNA, liderados por pesquisadores americanos e ingleses, todos com excepcionais respeitabilidades respeitabilidade profissionais. Imaginava-se se no início do projeto que cada ser humano poderia ter por volta de 100 mil genes, e qual não foi a surpresa quando os resultados mostraram que tínhamos cerca de 25 mil genes. Acreditava-se, se, também, que a descoberta de genes relacionados relacionados a doenças, comportamento, inteligência, etc. pudessem ser detectados, acionados ou desligados como se fossem interruptores de energia elétrica. Ainda não é assim. Os resultados que eram obtidos durante o Projeto do Genoma Humano, estimulavam cada vez mais a criatividade dos cientistas e, nesse contexto, a idéia da terapia genética se tornava cada vez mais possível de ser realizada. Como se sabe, a terapia genética é uma proposta tecnológica avançadíssima que tem por finalidade corrigir sequências de DNA de determinados genes, que podem causar doenças, distúrbios de comportamento, etc. A idéia é muito simples e se baseia na introdução da sequência corrigida do DNA, inicialmente na célula e, a seguir, a sua inserção no gene doente ou anormal. Porém a simplicidade da idéia confronta com a complexidade do processo prático. São três imensas dificuldades que os pesquisadores precisam vencer para que a terapia genética se consagre como a opção de cura para doenças genéticas hereditárias e não hereditárias, ou seja, a grande maioria das doenças. A primeira barreira é de que forma se introduz uma cópia corrigida do DNA em uma célula; a segunda dificuldade está em como fazer a inserção do DNA corrigido no gene anormal; e o terceiro obstáculo é fazer com que o gene corrigido se viabilize com a reprodução celular para produzir as proteínas, enzimas e hormônios normais em grande escala. Atualmente os pesquisadores estão realizando experimentos de inserção do DNA corrigido por meio de um veículo potencialmente perigoso, peri o vírus. O problema é que o vírus, mesmo que atenuado em sua virulência pode causar outras doenças. A utilização do vírus se deve a dois fatores, o primeiro é que sua manipulação em laboratórios especializados já tem tecnologia definida com alto grau de sucesso, e a segunda se deve ao fato de que o DNA corrigido é colocado junto com o DNA do vírus e esse ao penetrar na célula tem uma atração que o faz se dirigir para o gene que precisa ser corrigido. O sucesso da terapia genética foi comprovado pelos resultados obtidos pela cientista Marina Cavazzana-Calvo Calvo e seus colegas e publicado na revista Science de 28 de abril de 2000. Esse grupo de pesquisadores promoveu a terapia genética em um paciente que tinha deficiência imunológica na produção de anticorpos anticorpos específicos. As células que produzem esses anticorpos específicos em nosso organismo, são os linfócitos do tipo B – um tipo de glóbulo branco presente no nosso sangue e nos linfonodos. Os indivíduos atingidos por essa doença 5


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP apresentam um DNA anormal que não produz anticorpos em quantidades suficientes para contrapor ao ataque de vírus e de seus produtos tóxicos. A terapia genética nesse caso não teve o objetivo de corrigir diretamente o DNA alterado: a deficiência foi, na verdade, corrigida pela introdução ão do DNA normal que produz anticorpos nas células tronco linfocitárias, extraídas da medula óssea do próprio paciente que, após terem sido manipuladas em laboratório, foram reinjetadas no próprio paciente. As células tronco linfocitárias tratadas multiplicaram-se multipli mais eficazmente do que as células doentes do paciente e originaram anticorpos específicos contra infecções virais, curando definitivamente aquele paciente. O temor ao uso de vírus como veículo transportador de segmentos de DNA, corrigidos pela terapia rapia genética, tem promovido pesquisas que estão elegendo os nanorrobôs do tamanho de átomos ou de moléculas pequenas capazes de entrarem na célula carregando cópias de DNA corrigido. Os nanorrobôs já existem e não trariam sequelas às células tratadas e ao a paciente. Um dos tipos mais elegantes de nanorrobôs atualmente em fase de experimentos é feito com minúsculas bolotas de gordura do próprio paciente. Essas bolotas têm o nome científico de lipossomos e seriam capazes de transportar segmentos de DNA corrigidos corri para dentro das células com DNA doentes. Por serem diminutas, essas bolotas têm sucesso em penetrar nas células carregando DNA corrigido, porém o problema reside em como inserir esse DNA no lugar do DNA alterado. Finalmente, nessa visão futurista de manipulação de DNAs “doentes”, com objetivo de correções de doenças genéticas, notadamente neste caso, das hereditárias (ex.: anemia falciforme, hemofilia, talassemia maior) se estuda a adição de um cromossomo que possua o DNA normal para a síntese da proteína proteína desejada na célula tronco do próprio paciente. Esse tipo de terapia genética promoveria uma “concorrência” entre o cromossomo que tem o DNA normal e o cromossomo que tem o DNA doente. Essa terapia genética não teria o efeito de curar a doença, mas sim m de minimizá-la, minimizá la, transformando, por exemplo, a anemia falciforme de uma pessoa (doença grave) em traço falciforme (situação em que a pessoa não tem a doença), ou a hemofilia grave em hemofilia muito atenuada, ou a talassemia maior (doença grave) em traço talassêmico (situação sem a doença). A manipulação de genes que envolvem segmentos de DNA bem conhecidos e fáceis de serem isolados, tem gerado situações até pouco tempo atrás consideradas como surrealistas. Recentemente pesquisadores da Universidade de Cambridge, Cambridge, Inglaterra, encontraram uma forma de usar o DNA que produz a enzima luminescente do vaga-lume vaga para matar células cancerosas. Primeiro introduziram o DNA do vaga-lume vaga lume nas células cancerosas de camundongos, o que as fez se iluminarem. Depois de localizado localizado o tumor “iluminado”, os

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP cientistas introduziram uma droga que transformava a enzima da luz produzida pelo DNA do vaga-lume lume em uma toxina mortal para as células cancerosas. Usando a mesma estratégia com a luz do vaga-lume, vaga lume, pesquisadores da Universidade de de Michigan estão pesquisando uma forma para monitorar se o tratamento de determinado tipo de câncer é eficaz. Os pesquisadores introduziram o DNA do gene da luminescência do vaga-lume lume em camundongos com câncer, mas antes o manipularam de modo que esse DNA ficasse “desligado” até que as células cancerosas começassem a morrer. A morte das células malignas “ativou” o DNA da luz, fazendo com que os camundongos emitissem pequenos vestígios da luz do vaga-lume. vaga lume. Após ser aperfeiçoada, essa técnica poderá ser usada u para determinar a eficácia dos tratamentos de câncer, dias ou semanas depois de terem sido iniciados, ou seja, bem antes do que os atuais sistemas modernos de diagnósticos por imagens pudessem detectar. Diante desta breve apresentação o leitor poderá fazer a seguinte indagação: para que serve o DNA?

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PARA QUE SERVE O DNA Capítulo 2 Para que serve o DNA O DNA existe por um único motivo – criar mais DNA. Em cada célula do nosso organismo, o filamento estendido do DNA chega a ter dois metros metros de comprimento. Se você imaginar que em nosso corpo há cerca de cem trilhões de células, será possível ter uma idéia da enormidade de moléculas de DNA que possuímos. Assim, se todo o seu DNA fosse emendado em um único filamento, o comprimento se estenderia estenderia da Terra à Lua, ida e volta, várias vezes. Embora o DNA seja responsável pela existência da vida, isoladamente ele é inanimado, ou seja, não é reativo e é quimicamente inerte. O seu funcionamento depende de enzimas especiais que copiam suas mensagens mensagens biológicas e as transferem para moléculas muito mais ágeis conhecidas por RNA mensageiro – mas essa história será contada mais para frente. Enfim, pelo fato de o DNA ser inerte e quimicamente inativo ele pode ser recuperado de restos de sangue, sêmen ou pele para análises, mesmo que secos a milhares de anos. Por essa razão, as tecnologias atuais de DNA permitiram concluir que o primeiro ser vivo até hoje identificado foi uma bactéria fossilizada encontrada na Austrália. Esse fato faz sentido pois na literatura literatura científica sobre a origem do universo, encontramos várias fases indicativas dos processos físicos, químicos e biológicos da evolução que resumiremos em onze etapas:

1ª etapa Em 1990 a NASA lançou ao espaço um potente telescópio conhecido por Hubble. Esse telescópio espacial nos enviou e ainda tem nos enviado informações importantíssimas. Graças às suas imagens foi possível estabelecer que num campo profundo do Universo, distante a 118 milhões de anos-luz, anos detectou-se se uma nebulosa extremamente densa denominada enominada por “O olho”. Essa informação é a principal evidência da origem física do Universo, ou “Big Bang”, em que se criou não somente a matéria e a radiação, mas também o

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP próprio espaço e o tempo. Na medida de tempo, supõe-se supõe se que a origem do Universo ocorreu oc a cerca de 15 bilhões de anos.

2ª etapa As evidências científicas, obtidas pelas tecnologias relacionadas com a astronomia e física, indicam que, enquanto o Universo se expandia e a radiação, mais a protoproto matéria originadas do Big Bang se esfriavam, esfriava o hidrogênio – como matéria primordial – começou a se condensar, dando origem às proto-galáxias. proto galáxias. Nessa fase, que se supõe ter ocorrido a 12 e 10 bilhões de anos, matéria e energia se separaram, tornando o Universo transparente, formando as proto-galáxias. s. Na criação das proto-galáxias, proto galáxias, se formaram gases frios e poeira molecular de hidrogênio (H2) que se contraíram e se inflamaram em sua própria gravidade, dando origem às estrelas.

3ª etapa Entre 8 e 5 bilhões de anos, milhões de estrelas determinaram a formação de galáxias e entre essas a nossa galáxia Via Láctea, bastante nova em relação as outras. Na sequência da formação da Via Láctea desenvolveu-se desenvolveu se o sistema solar com os seus planetas, a Terra inclusive, orbitando em volta do Sol.

4ª etapa É nessa fase em que se deu a origem da Terra, por volta de 5 bilhões de anos, quando se formaram em nossa atmosfera os gases de H2 (hidrogênio), NH3 (amônia), CH4 (metano) e CO (monóxido de carbono), cujos átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio ao see combinarem, formaram as primeiras moléculas precursoras do DNA e RNA.

5ª etapa Todas as evidências científicas obtidas até o presente indicam que, entre 4 e 3 bilhões de anos, surgiram as primeiras formas de vida. Como as formas isoladas de DNA ou de RNA A são inanimadas, há um hiato de desconhecimento entre as formações dessas duas moléculas e dos invólucros protetores de vírus e bactérias. Tanto que a primeira evidência real 9


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP de vida em nosso planeta data de aproximadamente 3,5 bilhões de anos, caracterizada caracteriz pela identificação de bactérias fossilizadas, encontradas no continente australiano.

6ª etapa O processo evolutivo da vida, a partir das bactérias, é facilmente explicado na teoria e comprovado com várias evidências práticas. A partir das bactérias primitivas, o DNA bacteriano criou mais DNA (conforme descrito no início deste capítulo) e essas moléculas de DNA, ao longo de outros 2 bilhões de anos, foram se especializando, na produção de proteínas e enzimas, fato que gradualmente foram tornando os primeiros pr seres vivos unicelulares cada vez mais complexos. É importante destacar que o meio ambiente teve influência nesse processo da evolução molecular, notadamente do DNA. Por essa razão, admiteadmite se que a 800 milhões de anos surgiram os primeiros genes complexos complexos em que suas moléculas de DNA seriam capazes de codificar pequenas moléculas de proteínas capazes de transportar o oxigênio. Essas proteínas coloridas e, por isso, denominadas de pigmentos proteicos ou citocromos, são as precursoras da hemoglobina. Esses citocromos foram encontrados em plantas leguminosas, fungos e paramécios fossilizados. É muito provável que a presença dessas proteínas transportadoras de gases tenha estimulado a evolução da vascularização, inicialmente em plantas e invertebrados e, a seguir, em vertebrados primitivos. Prova disso é a existência de peixes fossilizados com 400 milhões de anos, com extensa rede vascular.

7ª etapa As principais evidências de que o DNA existe pelo motivo de criar mais DNA, é comprovada pelo surgimento do do nosso ancestral primata conhecido por “ancestral hominídeo comum”, fato que se supõe ter ocorrido por volta de 70 milhões de anos atrás. Anatomicamente esse primata teria o tamanho de um camundongo e com genes capazes de se tornarem complexos para funções funções específicas. Dessa forma, os antropólogos admitem que, ao longo de quase 60 milhões de anos, esse primata desenvolveu-se desenvolveu se morfológica e fisiologicamente de tal forma que a sua sequência evolutiva diversificou-se diversificou se em duas linhagens distintas, uma que originaria aria os gorilas e outra um ancestral comum humano – chimpanzé.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP 8ª etapa Entre 10 e 5 milhões de anos essas duas linhagens evoluíram e se espalharam pelo continente africano.

9ª etapa A separação da linhagem humano-chimpanzé humano chimpanzé deve ter ocorrido a 4 milhões de anos, com os Australopithecus anamensis que tinham a estrutura física com características de humano e de chimpanzé. O processo evolutivo fez com que, entre 2,5 a 1,5 milhões de anos, aparecesse o Homo habilis e que conviveu com os australopitecus. O Homo habilis diferenciava dos australopitecus na região da cabeça e face, perdendo significativamente as características de chimpanzé, porém ainda apresentava braços muito compridos. Por volta de 2,0 milhões de anos surgiu o Homo erectus, com a cabeça mais parecida arecida com a forma humana atual e pernas mais longas que a do Homo habilis.. Essas espécies predecessoras da espécie humana conviveram por muitos anos até que, a 200 mil anos, o nosso principal ancestral começou a evoluir em todos os sentidos: morfológico, fisiológico, intelectual e social, e desse processo surgiu o Homo sapiens. sapiens. Demoraram outros 100 mil anos para que certas qualificações caracterizadas por simbolismos (jóias, cerâmicas, artes e desenhos), linguagem e ferramentas começassem a fazer parte do cotidiano.

10ª etapa por volta de 70 mil anos, supõe-se, supõe se, por meio de indicadores físicos e biológicos, que o Homo sapiens tenha passado por um período catastrófico. O pesquisador Stanley H. Ambrose, da Universidade de Illinóis, USA, propôs que isso deva ter sido o resultado de uma erupção do monte Toba, na região de Sumatra, Indonésia que causou um inverno vulcânico de seis anos e, subsequentemente, uma era do gelo de quase mil anos. Foi por esse período que, provavelmente, ocorreu o início das organizações organizações populacionais. Os indivíduos que cooperavam entre si e compartilhavam recursos – além das fronteiras de seus grupos – estavam mais bem equipados para sobreviver no ambiente hostil que se formou. Acredita-se se que, como produto dessa catástrofe ambiental, tenham ocorrido muitas lesões nas moléculas de DNA, que compunham os milhares de genes dos Homo sapiens. sapiens É discutível, por exemplo, se a origem da anemia falciforme se deve a uma alteração no DNA do gene que

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP produz a hemoglobina, tenha ocorrido naquele período, período, como uma mutação fundadora dessa doença.

11ª etapa Por fim, nesses últimos 50 mil anos, o Homo sapiens tem evoluído intelectual e morfologicamente e tudo indica ser o nosso ancestral mais moderno.

Diante do exposto é possível concluir que todo ser ser vivo é um aprimoramento constante de um plano original da natureza até hoje desconhecido e inexplicado pela ciência e tecnologia de que dispomos. O que temos de informações concretas é que esse plano original promoveu, entre outros fenômenos, o aparecimento aparecimento de átomos de hidrogênio, carbono, oxigênio e nitrogênio. Esses átomos, num primeiro momento, formaram moléculas individuais (CO, O2, CH4, NH3, H2, H2O) e, posteriormente, moléculas complexas como o DNA. Por essa razão, como seres humanos, somos apenas o resultado de uma especialização do plano original, que sofreu seguidos ajustes, modificações, adaptações e reformulações providenciais. Nesse contexto de mudanças lentas e graduais, ao longo de 4 bilhões de anos, o DNA se especializou inicialmente para se proteger, formando invólucros como os capsídeos para resguardar o DNA ou o RNA dos vírus, as paredes celulares para envolver o DNA das bactérias e, a seguir, as membranas citoplasmáticas e nucleares de todas as células. Após todos esses processos, o DNA criou outros DNAs para produzirem diferentes organelas celulares e proteínas e, a partir daí, a complexidade foi de tal forma que foram necessários criar genes com DNAs específicos para sintetizar milhares de tipos diferentes de proteínas incluindo, aqui, as enzimas e hormônios. Assim, não é por acaso que a palavra “gene” vem do latim “gênesis”, que significa origem. Neste capítulo “Para que serve o DNA?” foi possível demonstrar cronologicamente um resumo dos principais eventos físicos e biológicos que consagram con a nossa existência. Para explicar a pergunta, recorreu-se recorreu se à astronomia, física, química e antropologia. Por essa razão o DNA tem uma história particular, que começa com a sua descoberta em 1865, que será descrita no próximo capítulo.

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A HISTÓRIA DO D DNA Capítulo 3 A história do DNA O mosteiro de Brunn (atual Brno na República Tcheca) se destacava pela forma conservadora tão comum da Igreja Católica do século 19. Os monges agostinianos desfrutavam de uma vida quase contemplativa no mosteiro e notabilizavam notabilizavam também por estudos da natureza, sem obviamente se descuidar dos conceitos espirituais. No ano de 1843, um jovem camponês que passou a infância e adolescência com dificuldades típicas das famílias pobres, se sentiu atraído pelo sacerdócio. Havia completado completado 21 anos e, apesar de todas as barreiras que enfrentou, conseguiu se alfabetizar de forma autodidata. Tinha conhecimentos básicos de matemática e de história natural. Seu nome era Gregório Mendell. A responsabilidade destinada ao noviço foi a de cuidar uidar dos jardins e da horta do mosteiro, um serviço que exigia doze a quatorze horas de trabalho diário. Os jardins eram o cartão de visita do mosteiro, admirados pela população e visitantes da cidade de Brunn, e a horta fornecia os alimentos básicos para os pratos dos vinte e três monges, incluindo alguns noviços e o abade. Mendell tinha uma característica que o diferenciava de todos os outros monges – era extremamente metódico e organizado, portanto o seu trabalho nos jardins e na horta destacava-se destacava a cada dia. Somado a essas qualidades, as observações aguçadas de Mendell induziram-no induziram a misturar sementes de diferentes hibiscos, os que produziam flores com cor vermelha com outros que tinham flores de cor branca. Após a germinação dessas sementes, ele as plantou pl em quatro quadrados com 2m2 cada um,nos jardins da parte interna do mosteiro, pelo fato de ser mais protegido e de fácil acesso para suas observações. Completado o tempo de floração, as análises das flores produzidas pelos hibiscos revelaram uma situação situação inesperada e que ocorreu de forma similar nos quatro canteiros quadrados. Apesar de ter misturado sementes de hibiscos diferentes, uns com flores vermelhas e outros com flores brancas, surgiu um terceiro tipo de hibiscos com flores de tonalidades mistas, mistas, entremeadas de cores vermelhas e brancas conjuntamente. Esse fato chamou a atenção de Mendell, o qual supôs que havia ocorrido uma transmissão de herança biológica das características do hibisco.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Sua habilidade para explicar e comprovar seus primeiros experimentos fez com que o abade do mosteiro o enviasse para estudar ciências e matemática na Universidade de Viena. Após quatro anos de estudos acadêmicos intensos, Mendell interessou-se interessou por botânica, porém com aplicações de modelos estatísticos para provar provar a transmissão de características individuais das plantas. Em 1865, já havia resumido suas descobertas em duas “leis” (ou regras) que se tornaram o fundamento da hereditariedade, aplicáveis também aos seres humanos. A primeira lei dizia que, por meio das células sexuais, as características eram transmitidas como unidades separadas e distintas – que mais tarde seriam identificadas como as diferentes moléculas de DNA que compõem os nossos diversos genes – de uma geração para a seguinte. Essa lei foi chamada de princípio da segregação ou das origens diferentes. A segunda lei de Mendell, chamada de princípio da distribuição independente, declarava que as características são herdadas independentemente umas das outras. Mendell então provou que existem duas unidades biológicas – mais tarde denominadas por genes – para cada característica, um herdado do pai e outro da mãe, que podem ser dominantes ou recessivos (esses não se manifestam). Concluiu que uma característica recessiva fica “escondida” (exemplo atual: talassemia assemia menor que não causa doença), a não ser quando se juntam dois genes recessivos, um proveniente do pai e outro da mãe (exemplo atual: talassemia maior que causa doença grave). Esse trabalho sobre herança biológica estava recheado com cálculos estatísticos estatís e ao ser apresentado na Sociedade de História Natural de Brunn não teve a simpatia e nem o interesse dos naturalistas da época. A sorte foi que Mendell publicou seus resultados na revista científica daquela Sociedade de História Natural. Também enviou enviou uma cópia do seu trabalho científico para Karl von Nageli, um conhecido botânico suíço da Universidade de Munique. A matemática do trabalho de Mendell não foi entendida por Nageli, que descartou a experiência sobre a hereditariedade, classificando-a classificando como interessante, mas sem importância. Mendell sofreu o impacto da indiferença dos naturalistas e dedicou-se dedicou se aos afazeres do mosteiro, uma vez que se tornara abade. Morreu em 1884, esquecido e solitário. Somente em 1900, três botânicos, trabalhando independentemente, temente, descobriram suas experiências e as publicaram como doutrina fundamental ao estudo da genética. Algumas situações que hoje sabemos terem ocorrido na mesma época não foram percebidas pelos cientistas daquele período. A apresentação de Mendell, na Sociedade So de História Natural de Brunn, ocorreu em 1866 e três anos depois, em 1869, um fato muito interessante aconteceu num castelo da cidade de Tubingen – conhecida cidade universitária da Alemanha. O médico Felix Hoppe–Seyler, Hoppe que morava no castelo, era um pesquisador de grande prestígio na universidade de Tubingen e havia descrito, com bases científicas e de forma bem elaborada, o processo da oxigenação do sangue. Sua dedicação à pesquisa científica era de

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP tal ordem que, além do laboratório do hospital em em que trabalhava, ele mantinha outro particular em seu próprio castelo para dar continuidade aos seus experimentos. Por essa época, Felix estava muito interessado em saber qual era a composição do pus que se formava em feridas. Muitas pessoas padeciam ou morriam morriam por infecções induzidas por acidentes causadores de perfurações e dilacerações muito comuns naquele período, em razão dos tipos de trabalho, além dos feridos de guerras e revoluções. Assim, essas pessoas eram transportadas para o hospital de Tubingen Tubingen para cirurgias e suturas. Por essa razão ele convidou um jovem bioquímico suíço, recém graduado, desempregado, mas que havia publicado um trabalho científico sobre os glóbulos brancos relacionados com infecções. Johann Friedrich Miescher, o jovem bioquímico, bioquímico, deixou a Suíça e foi trabalhar no laboratório do castelo de Felix com o objetivo de identificar os componentes do pus das bandagens cirúrgicas dos pacientes do hospital de Tubbigen. Após ter identificado bactérias e glóbulos brancos como elementos básicos icos do pus, ele isolou os glóbulos brancos e do núcleo deles extraiu uma substância extremamente resistente a degradações químicas. Essa substância recebeu o nome de nucleína e, por ser ligeiramente ácida, passou a ser denominada por ácido nucléico. O jovem em bioquímico Friedrich Miescher era extremamente dedicado ao estudo do ácido nucléico e essa qualidade foi premiada com aumento de seu salário e a sua contratação como chefe do laboratório. Alguns anos depois, descobriu que o ácido nucleico continha açúcares res e fosfatos envolvendo sua estrutura principal. As análises dos açúcares revelaram que haviam dois tipos de ácidos nucleicos, os que continham o açúcar ribose e os que continham outro tipo de açúcar, conhecido por desoxirribose. Por essa razão, o primeiro primeiro foi denominado de ácido ribonucleico (RNA) e o segundo de ácido desoxirribonucleico (DNA). Em 1880, onze anos depois da descoberta dos ácidos nucleicos DNA e RNA, o médico e bioquímico alemão Albrecht Kossell, da Universidade de Estrasburgo, demonstrou que os ácidos nucleicos eram formados por quatro compostos químicos que continham muitos átomos de carbono, além de nitrogênio, hidrogênio e oxigênio. Esses compostos foram, por isso, denominados de bases nitrogenadas e identificados por Adenina, Citosina, Guanina e Timina. Por essa descoberta, Albrecht Kossell recebeu o prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia em 1910. O início dos anos 50 se destacou pela reconstrução dos estragos materiais em centenas de cidades europeias, atingidas por bombardeios ocorridos ocorridos na Segunda Guerra Mundial (1939-1945). 1945). E mais ainda, na recomposição dos sentimentos de perdas de milhões de vidas, bem como dos distúrbios psicológicos que acompanham todas as tragédias, notadamente as de grandes proporções. Por essa razão, é certo que os anos 50 motivaram gradualmente a mudança em que a esperança de um mundo novo e mais alegre esteve muito presente. Surgem 15


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP estereótipos de atores e atrizes de Hollywood e o início de rebelião comportamental da juventude em nível mundial. A espiritualidade e as religiões passaram a ser contestadas em seus dogmas. E foi justamente nesse início dos anos 50 que duas pesquisas científicas determinaram o rumo atual da biologia moderna. O primeiro impacto ocorreu em 1952, quando o DNA se consagrou como a molécula que detinha o código da vida, e o segundo aconteceu em 1953, quando se desvendou a estrutura do DNA. Em 1952, os cientistas Alfred Hershei e Marta Chase usaram da criatividade para demonstrar que o DNA era transmitido da célula mãe para as células filhas. Para provar essa hipótese, colocaram fósforo radioativo em culturas de bactérias. Já se sabia que o fósforo radioativo era um átomo passível de atravessar membrana de células e parede celular de bactérias. Os pesquisadores haviam feito experimentos com DNA DNA isolados e observaram que o fósforo radioativo se ligava quimicamente à porção final do DNA. Pelo fato de qualquer bactéria ter a molécula de DNA “flutuando” livre em seu interior, naturalmente qualquer fósforo radioativo que penetrasse na bactéria se ligaria ligaria ao DNA. Em situação favorável “in vivo” ou “in vitro”, as bactérias se reproduzem em questão de minutos. O início dessa reprodução ocorre com o DNA se auto-copiando, auto copiando, fato que duplica a molécula original do DNA. A partir do momento em que o DNA se torna torna duplicado, a bactéria mãe se divide para dar origem a duas bactérias filhas. O experimento realizado pelos dois cientistas, utilizando cultura de bactérias “in vitro”, permitiu que fosse “seguida a pista” do fósforo radioativo por várias gerações de bactérias térias e esse fato confirmou que o DNA era responsável pela hereditariedade e pelas características individuais de cada bactéria. Essa constatação, cientificamente elegante, permitiu concluir que o DNA continha o código genético ou o “código da vida”. Cambridge, ridge, 7 de março de 1953 – final de tarde, no pub Eagle, normalmente o mais movimentado da cidade universitária. Uma algazarra incomum, provocada por dois jovens pesquisadores, James Watson e Francis Crick, estava ultrapassando os limites da porta de entrada ada do bar, uma vez que estavam anunciando em voz alta que haviam descoberto o segredo da vida. A algazarra tinha um motivo: ambos com a ajuda de Maurice Wilkins e com a “colaboração relutante” da também jovem cientista Rosalind Franklin haviam estabelecido estabelecid o modelo da estrutura do DNA, a famosa dupla hélice que hoje é um ícone. Até então muitos pesquisadores tinham projetos que propunham a estrutura do DNA, porém ao tentarem fazer o modelo tri-dimensional, tri dimensional, as bases nitrogenadas não se “encaixavam”. Por volta ta de 1952, uma química chamada Rosalind Franklin, da Universidade de Londres, especializada em difração de Raio-X, Raio X, conseguiu, por meio da técnica de Cristalografia, cristalizar o DNA para submetê-lo submetê à difração de Raio-X. X. Seus resultados mostraram que o DNA DN

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP difracionado tinha uma disposição diferente de outras proteínas que se conheciam na época, e a imagem radiográfica foi fotografada para ser publicada em revista científica. Durante um congresso científico em Londres, o colega de pesquisa de Rosalind, Maurice Wilkins, encontrou-se se com James Watson, um biólogo americano que estava fazendo o pós-doutorado doutorado em Cambridge sob orientação do bioquímico e físico Francis Crick. Nesse encontro, Wilkins mostrou a Watson uma cópia da foto do DNA, submetido à difração do d RaioX e obtida por Rosalind Franklin. Watson, ao ver a foto com o DNA em disposição de “mola de colchão”, ficou pálido, sem palavras e com a boca seca. Naquele momento, ao observar a figura da foto, ele desvendou o segredo que poderia explicar a estrutura estrutura tridimensional do DNA. Despediu-se se rapidamente de Wilkins e tomou o primeiro trem para Cambridge. A curta viagem de 60 minutos entre Londres e Cambridge pareceu uma eternidade. Ao chegar em seu laboratório, chamou o orientador Francis Crick para contar os detalhes do DNA da foto. Freneticamente começaram a montar no chão do laboratório, usando as figuras recortadas em cartão de Adenina, Guanina, Timina e Citosina, além do açúcar desoxirribose, e fosfato. Em pouco mais de três dias a representação tri-dimensional tri ensional do DNA foi montada num modelo aramado, conhecido em todo o mundo científico e que atualmente encontra-se encontra exposto no Museu de Ciências de Londres. Rosalind Franklin ficou muito brava ao saber que Francis Wilkins tinha mostrado a foto da difração do DNA a James Watson e ficou mais possessa, quando soube que Watson e Crick haviam criado o modelo tri-dimensional tri dimensional do DNA – afinal ela também estava pesquisando a forma da estrutura do DNA. Em 25 de abril de 1953 o trabalho saiu publicado na revista científica científ “Nature” com o título Molecular Structure of Nucleic Acid e que começava da seguinte forma: “Nós desejamos sugerir uma estrutura para o sal do ácido desoxirribonucleico (DNA)...”. No corpo do trabalho, Watson e Crick ressaltaram a participação ideológica ideológica de Maurice Walkins e de Rosalind Franklin. Em 1962, quase dez anos depois da publicação da estrutura do DNA, Watson, Crick e Walkins foram agraciados com o Prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia; Rosalind Franklin havia falecido três anos antes. Realmente te os anos 50 foram pródigos para a biologia pois, desde o início daquela década, uma nova tecnologia começava a despontar notadamente no estudo das células, mostrando estruturas celulares desconhecidas – tratava-se se da microscopia eletrônica plana. No finall dos anos 50, com a tecnologia dessa microscopia cada vez mais refinada, alguns pesquisadores descreveram a existência de organelas arredondadas das quais saíam filetes em “forma de rosário” de diferentes tamanhos. No início dos anos 60, já se sabia que as a organelas arredondadas eram o que hoje chamamos de ribossomos e os filetes em “forma de rosário” eram cadeias de aminoácidos de diferentes proteínas. Dessa forma, os cientistas da época concluíram 17


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP que era nos ribossomos que se formavam as proteínas. Mas a grande questão que existia era qual a relação entre DNA, que contém as bases nitrogenadas, formadoras dos aminoácidos que compõem as proteínas, e os ribossomos que liberam as proteínas. Havia, portanto uma lacuna entre DNA e ribossomos que precisava ser explicada. Num acanhado laboratório do Instituto Pasteur de Paris, dois pesquisadores franceses, em início de carreira na área de biologia celular sofriam com a falta de verbas para suas pesquisas. Nessa época os microbiologistas dominavam a administração e os melhores laboratórios desse instituto. Mas François Jacob e Jacques Monod eram excelentes estrategistas em teoria biológica e, para explicar a lacuna que existia entre DNA e ribossomos, publicaram uma hipótese sobre a existência de um “mensageiro” que fazia a parte entre o DNA e ribossomos. Esse mensageiro seria uma cópia do DNA, porém a sua estrutura química era de um RNA – estava, assim, configurado o “nascimento” do RNA mensageiro. Atualmente, por microscopia eletrônica de altíssima resolução é possível possível identificar moléculas de RNA mensageiro, livres nos citoplasmas das células e, também, como se interagem com os ribossomos. Na hipótese, os dois pesquisadores franceses relatavam também um possível processo de transcrição de bases nitrogenadas do DNA para uma nova molécula de RNA mensageiro (ou RNAm) e, além disso, destacavam a forma de transporte – conhecida de translação – do núcleo para o citoplasma, onde se encontravam os ribossomos. Em resumo, Jacob e Monod fizeram o seguinte esquema explicativo:

DNA

RNAm

Núcleo Celular

TRANSCRIÇÃO

RNAm

Ribossomos

Proteínas

Citoplasma Celular

TRANSLAÇÃO

Apesar da aceitação da hipótese, configurada por estruturas identificadas por microscopia eletrônica, existia um certo ceticismo com relação à forma de como surgiam moléculas de RNAm “brotadas” das moléculas de DNA. Para esse fato, a hipótese contemplava uma enzima que mais tarde recebeu o nome de RNA polimerase. Por definição, enzima é uma proteína especial que transforma um produto A (ex.: o DNA) em um outro produto diferente B (ex.: o RNAm). Por causa da transformação de produtos não era possível detectar enzimas com as tecnologias disponíveis naquela época. Para completar a hipótese da síntese de proteínas, Jacob e Monod foram além da imaginação imaginação dos cientistas que eram seus contemporâneos. 18


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP A palavra gene já havia sido inventada em 1909 por W. Johannsen para explicar as leis de Mendell. Por outro lado, entre 1910 e 1920, o geneticista T.H. Morgan, estudando cromossomos da mosca de fruta Drosophila,, sugeriu que os genes estavam nos cromossomos, porém não havia forma de demonstrá-los. demonstrá los. Utilizando de todos esses conhecimentos, que acrescentados às tecnologias sofisticadas da microscopia eletrônica, os franceses Jacob e Monod completavam sua hipótese, hipótese, sugerindo que todos os 23 cromossomos de uma célula tem bilhões de bases nitrogenadas que formam extensas moléculas de DNA em cada um desses cromossomos. Entretanto, apenas algumas partes dessas extensas moléculas de DNA são capazes de ser traduzidas em RNAm; essas partes do DNA passíveis de ser traduzidas foram denominadas por genes. genes. Entre 1962 e 1963 Jacob e Monod provaram ainda que os genes de invertebrados, produtores de proteínas, eram controlados por genes específicos: os genes indutores e os genes operadores. A contribuição dessa dupla de cientistas franceses foi de tal importância que em 1965 foram laureados com o prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina, juntamente com o cientista André Lwoff, que também contribuiu muito para o início de uma nova forma de biologia – a biologia molecular. Começamos esse capítulo em 1843, com o monge Gregório Mendell, que nos presenteou com a experiência básica da hereditariedade; a descoberta dos ácidos nucleicos (DNA e RNA) por Johann Friedrich Meischer em 1869, seguida seguida da descoberta das bases nitrogenadas por Albrecht Kossell em 1880; quase setenta anos depois, em 1952, Alfred Hershei e Marta Chase demonstraram que o DNA era o código da vida; em 1953 a estrutura tridimensional foi desvendada por James Watson e Francis Francis Crick com colaboração de Maurice Wilkins e Rosalind Franklin, surgindo nessa época o ícone da dupla hélice do DNA e, finalmente, a base da biologia molecular foi proposta por François Jacob e Jacques Monod por terem desvendado a síntese de proteínas com a participação de DNA, RNAm e ribossomos, bem como pela caracterização do que seriam compostos os genes. Diante de tantas informações fica a seguinte pergunta: Como funciona o DNA?

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COMO FUNCIONA O DNA Capítulo 4 Como Funciona o DNA Dos quase dois dois metros de DNA que estão nos 23 pares de cromossomos de cada uma das nossas cem trilhões de células, apenas cerca de seis centímetros , ou 3% do DNA, têm funções genéticas na produção de proteínas que participam da organização biológica do nosso corpo. Essa ssa pequena porção funcionante é composta por aproximadamente 25 mil pedaços de moléculas de DNA, distribuídos heterogeneamente entre os 23 pares de cromossomos. Esses pedaços de DNA são denominados de genes. A pergunta que o leitor gostaria de fazer nesse momento é: para que serve os restantes 97% de DNA? Basicamente, essa quantidade extraordinária de DNA sem atividades genéticas funciona como se fossem “esqueletos químicos” que dão suportes aos cromossomos. Na visão futurista da nossa espécie, essa quantidade dade enorme de DNA, aparentemente sem função, poderá estar relacionada com o nosso processo evolutivo. Faça um pequeno exercício de imaginação e tente responder essas duas questões: 1ª. Você pode imaginar como será a espécie humana daqui a um milhão de anos? 2ª. Os nossos genes atuais seriam úteis daqui a um milhão de anos? Realmente será muito difícil responder essas duas questões com base nos conhecimentos atuais, pois no período entre o momento em que estamos vivendo e daqui a um milhão de anos, poderão ocorrer alterações ambientais, comportamentais, antropológicas e tecnológicas inimagináveis, que induzirão o aparecimento de centenas ou milhares de novos genes e que certamente ocuparão parte dos 97% do atual “esqueleto químico” do DNA.

Por essas razões é possível admitir que alguns novos pedaços desses 97% de DNA estarão à disposição da evolução biológica para ser transformados em genes e produzir novos tipos de proteínas.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Justamente esses mistérios é que tornam a filosofia biológica fonte inesgotável da evolução intelectual e de questionamentos de conceitos que atualmente são dogmáticos. Portanto, para responder a pergunta deste capítulo: “como funciona o DNA?” foi importante ter mostrado que, em cada um dos nossos 23 pares de cromossomos, há vários genes – centenas a milhares – e cada um deles tem uma ou mais funções. Há genes, cujas moléculas de DNA que os compõem são habilitadas a induzirem que as células se reproduzam e formem novas células; há outras que as fazem morrer para dar lugar a novas células que estão sendo formadas; há as que produzem proteínas que atuam como hormônios; outras que têm funções de enzimas e outras ainda que são especialmente construídas para exercer atividades de defesa imunológica – os anticorpos e assim por diante. Para que o DNA de determinado gene seja estimulado a funcionar, ocorrem muitos processos biológicos dinâmicos inclusive com liberação de calor. Além disso, é importante destacar que o meio ambiente em que vivemos, tem extraordinária influência no estímulo e até na composição de diversas moléculas de DNA que compõem os nossos quase 25 mil genes. Para exemplificar o funcionamento do DNA e sua íntima relação com o meio ambiente, recorrerei a um exemplo do nosso dia-a-dia, dia dia, ou seja, a nossa reação imunológica, frente a uma ma infecção causada pelo vírus da gripe. Como se sabe, há milhares de diferentes tipos de vírus que já nos castigaram e continuam castigando com as famosas viroses. Você seria capaz de lembrar quantas gripes já o acometeram? É difícil responder a essa pergunta perg com as tecnologias que ainda dispomos, porém uma coisa é certa, a maioria delas foi diferente entre si e obrigou seu organismo produzir diferentes tipos de anticorpos para cada uma dessas gripes. Por essa razão a gripe será o exemplo que utilizaremos para explicar como funciona o DNA de um determinado gene que produz anticorpos específicos contra os vírus da gripe. Você contraiu suas gripes na maioria das vezes, por meio de contatos físicos ou das gotículas de espirros de pessoas que estavam infectadas com os vírus da gripe. A primeira fase dessa contaminação foi imperceptível, pois milhares ou milhões de vírus se instalaram nas células das mucosas da boca ou nariz e foram gradualmente absorvidos até caírem na circulação sanguínea. Os vírus da gripe têm atração preferencial para as células do sistema respiratório. Durante o trajeto pelo sangue até os brônquios e pulmões os vírus são fagocitados – mas não mortos – pelos macrófagos, que é um tipo especial de glóbulo branco capaz de identificar diferentes invasores, nvasores, patológicos ou não, que nos infectam. Ao fagocitarem algumas centenas ou milhares de vírus, os macrófagos desencadeiam uma série de reações químicas para se proteger dos vírus e entre os produtos dessas reações se destacam as “proteínas sinalizadoras”. sinalizad Essas proteínas produzidas pelos macrófagos têm a incrível capacidade de “descrever biologicamente” as características superficiais dos vírus invasores. Ao mesmo tempo 21


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP em que esse fato está ocorrendo, milhares ou milhões de vírus que não foram fagocitados fagoc pelos macrófagos, correm soltos em direção às células do sistema respiratório. Nessas células, os vírus promovem um estrago formidável, pois vão utilizar o DNA das células para produzir outros milhões de vírus em menos de 24 horas. É nessa fase da infecção infecção que aparecem os sintomas típicos da gripe: febre, mal estar geral, calafrios, coriza, espirros, etc. Enquanto a agressão às células do sistema respiratório está ocorrendo, os macrófagos continuam despejando no sangue muitas “proteínas sinalizadoras” sinalizadoras” que denunciam a presença dos vírus no organismo. Essas proteínas sinalizadoras têm um destino certo, ou seja, os linfócitos. Os linfócitos são outros tipos de glóbulos brancos que, além de estarem fluindo pelo sangue, se encontram em grandes quantidades nos gânglios espalhados pelo nosso corpo. A principal função dos linfócitos é produzir anticorpos com alta especificidade, notadamente contra os diferentes tipos de vírus infectantes (gripe, rubéola, sarampo, hepatite, etc.). Para que ocorra essa especificidade, especific os linfócitos recebem um alerta químico e é aí que entram em ação as proteínas sinalizadoras. Essas proteínas contém informações biológicas sobre os vírus infectantes, por exemplo, a composição química do envoltório do vírus, pois alguns têm “capa” e outros são “pelados”. Portanto, quando as proteínas sinalizadoras encontram os linfócitos, transmitem, para o interior dessas células, os sinais que identificam os vírus agressores. Nesse momento, no interior dos linfócitos acontecem reações biológicas que que estimularão determinados genes a fazerem com que seus DNAs produzam proteínas com atividades de anticorpos de alta especificidade contra esses vírus. Além disso, as proteínas sinalizadoras induzem os DNAs de outros genes dos linfócitos a se reproduzirem m em grande escala, pois assim poderão aumentar a quantidade de anticorpos produzidos. É nessa fase que os gânglios ficam inchados, a febre aumenta e o mal estar ainda persiste. Todas essas evidências clínicas indicam que um número enorme de reações químicas as estão ocorrendo nos seus linfócitos, bem como nas células do sistema respiratório que ainda continuam sendo atacadas pelos vírus da gripe. Essas reações orgânicas duram em média três dias e, após esse curto período, tem início o processo de restabelecimento, restabelecimento, pois bilhões de moléculas de anticorpos específicos são continuadamente despejados no sangue e em outros líquidos corporais, causando a destruição dos vírus. É importante saber que, no interior dos gânglios, vários linfócitos que foram estimulados a mudar a estrutura do DNA para produzir os anticorpos específicos, permanecerão guardados como se fosse uma poupança imunológica. Esses linfócitos são conhecidos como células de memória imunológica e estão sempre aptos para agir prontamente em casos de re-infecções. re nfecções. É por essa razão que você só se infecta uma vez com os vírus do sarampo, rubéola, caxumba e daquela gripe que o arrasou por alguns dias. A próxima gripe certamente será causada por um vírus diferente.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Esse capítulo forneceu ao leitor uma rápida explicação explicação do complexo funcionamento do DNA. Foi utilizado um exemplo em que a função do DNA se mostrou fundamental para nos manter vivos, caso contrário as primeiras infecções nos teriam matado. Foram situações similares que dizimaram as populações indígenas indígenas das Américas na primeira fase de contatos entre colonizadores e índios. Os vírus da gripe dos colonizadores infectaram os índios e esses não tinham “memória imunológica” que normalmente é adquirida gradualmente durante a vida ou durante a gestação, fato que ocorre naturalmente pela circulação entre o sangue da mãe para o feto. Ainda, no exemplo que foi utilizado para explicar como funciona o DNA, é importante observar que uma ação (a infecção do vírus da gripe) provoca várias reações numa mesma célula. Assim, ssim, quando o linfócito “soube” que precisava produzir anticorpos contra os vírus da gripe, também foi estimulado a se reproduzir. Dessa forma dois comandos genéticos independentes acionaram DNAs diferentes, um para produzir anticorpos e outro para reprodução celular. Por toda essa exposição, você já sentiu que o meio ambiente tem grande influência no funcionamento do DNA, e esse será o tema do próximo capítulo.

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O DNA E SEU AMBIENTE Capítulo 5 O DNA e seu ambiente Atualmente se discute, com com muita propriedade, as diversas relações que ocorrem entre o ambiente em que vivemos e a qualidade da saúde e do bem estar das pessoas. Essas interdependências, muitas vezes, têm a ver com o funcionamento das moléculas de DNA que compõem o nosso patrimônio patrimônio genético. Por essa razão, cada vez mais se considera que o meio ambiente e atividade genética se justapõem e essa conexão recebeu o nome de epigenética. Um exemplo desse efeito tornou-se tornou se evidente entre 1980 e 1985 nos moradores da cidade paulista de Cubatão. atão. Essa cidade tem uma posição geográfica estratégica sob o ponto de vista econômico, está localizada a 50 km da cidade de São Paulo e a 10 km do maior porto do Brasil, o porto de Santos. Por outro lado, por ser uma cidade fundada no final do século 16, seu desenvolvimento ocorreu entre uma grande e alta montanha, pertencente ao conjunto de montanhas que compõem a serra do Mar e o estuário de Santos. Essa escolha se deveu à necessidade de proteção contra os ataques de índios e outros invasores, naturalmente naturalme dada pelas encostas da montanha, e à facilidade de acesso ao mar. Entretanto, a circulação de ar se torna limitada nessa região e esse fato potencializou os efeitos deletérios que ocorreriam nos anos da expansão industrial daquela região. Por volta doss anos 40 e 50 do século passado houve expressivo investimento do governo brasileiro para que Cubatão se tornasse um importante polo petroquímico e siderúrgico. O desenvolvimento industrial da região era muito atraente, pois tinha facilidade de escoamento de seus produtos para a cidade de São Paulo e para o exterior por meio do porto de Santos. A ocupação desordenada dos espaços por outras indústrias que se juntaram a esse novo polo industrial e a falta de fiscalização na emissão de poluentes gasosos, material mater particulado e metais pesados promoviam a emissão de poluentes calculada em 780 toneladas por dia em 1980. Os efeitos dessa poluição cumulativa começaram a ser divulgados a partir do início da década de 80, com aumento da incidência de malformações congênitas, congênitas, mortes por anemia aplástica, devido à destruição das células tronco do sangue e os rumores de uma doença estranha que produzia natimortos sem cérebro, com “cara de sapo”, logo diagnosticada por 24


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP anencefalia. Esses casos chamaram a atenção da grande imprensa e a cidade passou a ser identificada por “Vale da Morte”. Muitos cientistas das diferentes áreas da saúde se interessaram em realizar pesquisas na população de Cubatão. Uma dessas pesquisas revelou, com extrema sensibilidade, a influência dos poluentes luentes ambientais no DNA das pessoas afetadas. Entre os poluentes com maior emissão atmosférica, destacavam-se destacavam se o dióxido de enxofre (136 toneladas diárias) e o dióxido de nitrogênio (77 toneladas diárias). Esses dois gases são muito tóxicos e, ao serem inalados, alados, competem com o oxigênio, tomando o espaço dentro da hemoglobina antes que o oxigênio o faça. Esse fato intoxica os glóbulos vermelhos do sangue e, consequentemente, o sangue intoxicado se espalha por todo o organismo. É fácil entender o que ocorre nessa situação; o oxigênio é a fonte de energia para as reações biológicas que ocorrem em cada uma das nossas células. Graças a essas reações, as células se reproduzem e vivem o tempo que é programado especificamente para cada uma delas. Quando as células são intoxicadas, o funcionamento de suas atividades fica seriamente prejudicado e o seu tempo de vida diminui. Mas as células são unidades que têm vida e, por essa razão, não querem morrer antes do tempo programado para o seu fim. Para evitar situações em que as agressões tóxicas podem ser letais, as células desenvolveram, ao longo do processo evolutivo alguns genes cujas moléculas de DNA são capazes de produzir antídotos contra a toxicidade celular – as enzimas antioxidantes. Em situações de toxicidade contra contra as células, o DNA se sente estimulado a produzir essas enzimas em grande quantidade e, assim, dar continuidade à vida de cada célula afetada. Para completar esse relato, 1/3 da população analisada da cidade de Cubatão tinha concentração elevada de enzimas anti-oxidantes, oxidantes, um evidente exemplo de como o DNA pode expandir a produção de enzimas para proteger as células afetadas. É provável que o leitor queira saber por que os natimortos não tinham cérebro. Você observou que os gases de dióxido de enxofre e dióxido de nitrogênio ocupam rapidamente a região da hemoglobina onde se acomodaria o oxigênio. São bilhões de moléculas de hemoglobinas afetadas e que deveriam oxigenar todas as células do organismo. Imagine uma mulher nos quinze dias iniciais de gestação, gestação, fase ainda de formação das células tronco que vão compor o sistema nervoso central do feto. A diminuição da oferta de oxigênio para essas células tronco as fazem tornar-se se incapazes de dar sequência ao metabolismo e à reprodução celular, diminuindo ou extinguindo tinguindo a possibilidade de formar o tecido celular do sistema nervoso central. Esse é um dos fatos que podem explicar a causa da anencefalia em fetos ou em natimortos.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Ainda, com relação à contaminação celular dos gases tóxicos de nitrogênio e de enxofre,, é importante destacar que, no processo químico desencadeado para a proteção da célula, ocorre a liberação de subprodutos conhecidos por radicais livres. Um dos tipos de radicais livres, o hidroxil ou HO-, ataca moléculas de DNA que compõem os genes que regulam a reprodução celular. Esse ataque químico ao DNA causa lesões nas bases nitrogenadas, mudando sua sequência e promovendo a ativação desorganizada da reprodução celular, situações que podem resultar na formação de tumores. Segundo a Agência Internacional Internac de Pesquisas sobre o Câncer, cerca de 80% dos casos de câncer são causados por agentes químicos e físicos ambientais que alteram a composição das moléculas de DNA, responsáveis pelo controle reprodutivo das células. Nos anos 40 a 60 do século passado, passado, a grande preocupação do mundo estava centrada na possibilidade de ocorrer guerras atômicas. Entre os anos 60 e 80, outra preocupação surgiu por causa das usinas de energia nuclear. Os receios dos cientistas sempre estiveram voltados para possíveis catástrofes catástrofes de uma explosão atômica, pois a grande preocupação era o que aconteceria com o patrimônio genético dos sobreviventes. O pai de Tomie Yawata a deixou naquela manhã que se iniciava, no portão da escola primária de Kurashi, um subúrbio operário da cidade cidade de Hiroshima, no Japão. Era 6 de agosto de 1945. Os alunos, após a algazarra típica que ocorre quando se encontram, entraram perfilados para suas respectivas salas de aula. Algum tempo depois de ter iniciado a aula, Tomie sentiu vontade de ir ao banheiro banheiro e pediu permissão ao professor. Como qualquer professor sistemático, o senhor Haruto fitou-a fitou a com um olhar de censura por cima de seus óculos de aro fino e, após alguns segundos de hesitação, fez um rápido gesto com a cabeça que indicava a senha de permissão. Enquanto estava no toalete, Tomie ouviu um barulho distante que se supunha ser a do motor de um avião, mas estranhou que não houvesse o alerta das sirenes de atenção. O mundo estava em plena guerra e o barulho de avião geralmente era o prenúncio de encrenca. Seus colegas de classe também escutaram com maior percepção o ruído do avião e, desobedecendo a ordem do professor, correram para as janelas da sala de aula, com a curiosidade típica das crianças quando estão em grupo. Observaram o céu na busca de d algum avião amigo, pois as sirenas não sinalizaram o alarme, mas poucos segundos após, uma explosão devastadora arrebentou janelas e paredes, despedaçando os pequenos corpos dos colegas de Tomie e do professor Haruto. O relógio pendurado na parede lateral lateral da sala de aula foi arremessado para longe e meses depois uma equipe de investigação de estragos causados pela guerra encontrou-o encontrou entre os escombros da escola com os ponteiros mostrando 8:16 horas. Tomie, protegida pelas 26


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP grossas paredes internas de concreto concreto da toalete não se machucou, embora tivesse ouvido uma explosão assustadora após um rápido clarão que ofuscou sua vista e de ter sentido uma onda insuportável de calor. Cinco anos depois, Tomie faleceu de leucemia, uma doença genética e não hereditária que é causada por alterações no DNA que controla a reprodução celular dos glóbulos brancos. Para entender o que aconteceu com Tomie é preciso voltar no tempo e recordar uma triste história. No início da manhã do dia 6 de agosto de 1945, o piloto de um avião avi de guerra quadrimotor tipo B-29 29 recebeu ordem do alto comando americano para atacar a cidade de Hiroshima com uma bomba especial. A ordem era para que, tão logo fosse lançada a bomba, se retirasse a toda velocidade do local do lançamento. O B-29, B que recebera cebera o nome de Enola Gay em homenagem à mãe do piloto, decolou da ilha Timian com uma escolta de dois aviões e voou 2.400 quilômetros até Hiroshima, uma cidade com 280 mil habitantes e algumas fábricas de material bélico. O avião se aproximou da cidade a uma altitude de 9.500 metros, lançou sua única bomba e afastou-se se imediatamente da cidade em uma manobra radical, motivo do intenso ruído do motor ouvido por Tomie e seus colegas de classe. Quarenta e três segundos após o lançamento, às 8:16 horas de Hiroshima, Hiro a bomba explodiu a 580 metros acima do pátio de um hospital central. A energia liberada equivalia a 20 mil toneladas de TNT que, de tão forte que era, chacoalhou o Enola Gay que nesse instante já se afastara cerca de 18 quilômetros do epicentro da explosão. explosão. O que aconteceu abaixo da explosão foi arrasador, e a matança humana que ocorreu como consequência da bomba atômica tem sido inconvenientemente esquecida. Um patologista americano pertencente a uma equipe de investigação que trabalhou no local logo logo após o término da guerra, fez o seguinte relato: “Junto com o clarão de luz, houve uma instantânea onda de calor e sua duração foi provavelmente inferior a um décimo de segundo, mas sua intensidade foi suficiente para que objetos inflamáveis mais próximos próximos ficassem em chamas, os postes de luz fossem arremessados a mais de três quilômetros de distância de onde estavam, os granitos de escadas e calçadas se enrugassem”. Ao longo de três décadas seguintes, divulgou-se divulgou se consistentemente as consequências provocadas as pelas duas bombas atômicas que foram lançadas, uma em Hiroshima e outra em Nagasaki, sempre com o tom minimizante e consolador de que as vítimas tiveram morte instantânea. Na verdade, as pessoas que estavam até três quilômetros do epicentro da explosão foram desintegradas juntamente com prédios, animais, plantas, automóveis, bondes, etc. As pessoas que estavam a mais de três quilômetros, morreram pelo impacto ou queimadas pela excessiva onda de calor. Contabilizou-se, Contabilizou se, alguns anos mais tarde, que 70 mil pessoas p morreram instantaneamente, ou ao longo de poucos dias. 27


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP As bombas atômicas se caracterizam pela fissão nuclear que é a quebra do núcleo do átomo de urânio e que resulta em grande geração de energia. Essa energia é tão forte que, além da onda de calor e da emissão de luz radiante, provoca o choque da energia com o ambiente e causa deslocamento incontrolável do ar. A quebra do núcleo do átomo de urânio resulta em sub-produtos produtos transurânicos, a maior parte deles com alto teor de radioatividade. Esses sub-produtos, produtos, menores que os átomos rompidos, penetram facilmente nas células, atingem seus núcleos e danificam de forma irreparável as moléculas de DNA. Por essa razão, os efeitos nocivos da radiação causaram danos mortais às populações de Hiroshima e Nagasaki. Nagasak Nos anos seguintes a esse hecatombe, relataram-se relataram se com bases científicas inúmeros casos de nascimento de crianças com defeitos congênitos, além de diversos tipos de câncer, inclusive diversas formas de leucemias. Recentemente, os episódios radioativos “acidentais” “acidentais” ocorridos em Chernobyl, na Rússia, e em Goiânia, no Brasil, produziram doenças genéticas por lesões no DNA e também muitas mortes. Os relatos apresentados até aqui foram necessários para mostrar que desastres ambientais provocados por poluição industrial, industrial, por guerras atômicas e acidentes radioativos inaceitáveis, são capazes de causar mortes e originar mutações gravíssimas nas moléculas de DNA. Em todos esses casos aqui relatados, as mutações produzem danos profundos à saúde. Especialmente nas agressões ressões atômicas e radioativas, as células são invadidas por sub-produtos sub originados da quebra de átomo, no caso das bombas atômicas em Hiroshima e Nagasaki, ou por radiações de átomos inteiros com grande potencial de radioatividade, como os que ocorreram em Chernobyl e Goiânia. Sub-produtos Sub produtos atômicos resultantes da fissão dos núcleos de átomos, ou os átomos radioativos integrais são capazes de interferir nas ligações químicas, conhecidas por ligações atômicas e que ocorrem entre as bases nitrogenadas do DNA. DNA. Se essas ligações desaparecerem, as bases nitrogenadas atingidas “somem” da molécula de DNA, e esse hiato é denominado biologicamente por deleção do DNA. Por outro lado, as ligações atômicas das bases nitrogenadas podem não desaparecer, mas podem sofrer a troca de seus contatos, por exemplo: a base adenina desaparece e em seu lugar entra a base guanina, criando um pedaço diferente na molécula de DNA. Esses dois tipos de lesões moleculares do DNA são os exemplos clássicos de mutações e, como consequência, as moléculas do DNA atingidas passam a funcionar de forma anormal. Uma das principais expressões genéticas dessas alterações se deve à síntese de proteínas anormais que geralmente desregulam o controle das importantes atividades das células. A epigenética é a visão moderna da nossa interação com o meio em que vivemos. Alterações súbitas ou prolongadas do meio ambiente podem ter influências deletérias 28


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP na composição do código da vida. Muitas dessas alterações podem estar relacionadas com os hábitos da moda ouu com aqueles que cada um de nós criamos consciente ou inconscientemente. Há cerca de trinta anos houve de forma organizada, início das pesquisas que buscam relacionar certos tipos de alimentos, assim como o estresse crônico, o sedentarismo, o tabagismo, entre e outros interferentes, acabaram por influenciar o comportamento dos diferentes tipos de genes e de seus respectivos DNAs. Esse comportamento que tem influências genéticas em nosso modo de viver, foi demonstrado por meio de várias pesquisas científicas, entre as quais se destaca um estudo feito na Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos da América, com pacientes portadores de câncer de próstata. Sabe-se se que entre os diversos tipos de câncer que afetam o sexo masculino, o câncer de próstata é o maiss prevalente. Esse fato justifica os investimentos vultuosos em busca de explicações sobre sua ocorrência. Nesse estudo foram recrutados 30 pacientes com câncer de próstata, em fase inicial de diagnóstico e submetidos por três meses a um programa que incluía, inclu além do tratamento terapêutico convencional, uma dieta rica em vegetais e pobre em gorduras, exercícios moderados, técnicas de controle do estresse e participação em grupos de apoio psicológico. Um outro grupo de 30 pacientes com câncer de próstata, também também em fase inicial de diagnóstico, foi submetido somente ao tratamento convencional. As amostras de sangue coletadas dos pacientes dos dois grupos foram examinados por meio de sofisticadas análises de DNA em que se avaliaram as atividades dos principais genes causadores do câncer de próstata. No grupo submetido à dieta controlada, exercícios, controle do estresse e apoio psicológico, as atividades dos genes causadores do câncer da próstata estavam diminuídas, quando comparadas com o grupo que recebeu apenas apenas o tratamento convencional. As conclusões obtidas desse e de outros estudos de epigenética é de que os hábitos saudáveis fornecem equilíbrio às nossas células, diminuindo sua toxicidade e as lesões que afetam o funcionamento do DNA. Um outro exemplo que ilustra a interação entre o modo de vida e o código genético de uma pessoa, se deve à predisposição genética de determinada doença. Pessoas com a deficiência genética da enzima alfa-1-antitripsina alfa antitripsina têm predisposição em desenvolver o enfisema pulmonar. Essa doença destrói gradualmente, ao longo da vida, os alvéolos pulmonares, prejudicando gravemente a troca de oxigênio. As consequências do enfisema são extremamente desconfortáveis ao paciente, com acentuada falta de ar crônica e baixa qualidade de vida. Todoss nós temos uma certa quantidade da alfa-1-antitripsina, alfa antitripsina, produzida pelo DNA de um determinado gene. Há pessoas que nascem com uma mutação no DNA que produz essa enzima, tornando-aa ineficiente ou até nula. Funcionalmente a alfa-1-antitripsina alfa antitripsina é um marcador biológico em análises laboratoriais de infecções em sua fase aguda, ou seja, quando ocorre sua 29


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP elevação, é provável que o paciente esteja passando por um processo infeccioso agudo. Quando a concentração dessa enzima está diminuída há 25% de possibilidade que que o portador dessa deficiência venha a desenvolver o enfisema pulmonar na idade adulta. Porém, se o deficiente dessa enzima for fumante crônico, a possibilidade do desenvolvimento do enfisema sobe para próximo de 100%. Diante das abordagens utilizadas neste neste capitulo é possível que o leitor faça a seguinte pergunta: - Afinal, como uma mudança de hábito é capaz de intrometerintrometer-se na atividade do DNA? A resposta é pura química. Diversas moléculas do nosso organismo, notadamente os aminoácidos, proteínas e enzimas enzimas são resultantes do próprio trabalho do corpo e dos alimentos da nossa dieta. Em determinado momento, essas moléculas podem se relacionar com uma pequena porção do DNA de um gene qualquer. Entre as moléculas com grande interação com o DNA, destaca-se destaca uma molécula simples e primitiva, formada por um átomo de carbono e três átomos de hidrogênio, e denominada por metil. O metil tem em sua composição química uma ligação livre, disponível para se encaixar no DNA, quando essa reação se fizer necessária. O metil,, ao se encaixar no DNA, impede o seu funcionamento e esse processo é conhecido por metilação. A metilação é muito importante no nosso dia-a-dia dia dia genético, pois ocorre somente quando o DNA se torna diferente do normal, por exemplo, quando ocorre uma mutação do DNA. Essa foi a forma com que a evolução da nossa espécie foi premiada para evitar sua extinção precoce. A todo momento, uma ou outra molécula de DNA dentro de algumas células das quase 100 trilhões de células que possuímos, pode tornar-se tornar mutante e alterar terar completamente as atividades das células, induzindo-as induzindo as a se tornarem tumorais, por exemplo. Porém, a metilação impede que ocorra o desenvolvimento do DNA mutante. Por isso é importante que tenhamos sempre, e em quantidade suficiente, o aminoácido metionina, meti principal fonte do metil. A metionina não é produzida pelas nossas células, mas pode ser obtida de alimentos como a aveia, brócolis, tomate, salmão e carnes, entre outros. Infelizmente, metade da população mundial não tem acesso a esses alimentos, quer quer seja devido à pobreza ou a hábitos alimentares restritos. Ao finalizar este capítulo, foi possível observar a importância que o meio ambiente tem em nosso patrimônio genético. Utilizamos de exemplos em que o meio ambiente foi alterado por poluentes químicos micos e radioativos, ou pelo hábito da nossa dieta, da influência do estresse e do tabagismo. Essas alterações podem alterar a qualidade de vida muitas vezes de forma irremediável. Para que seja possível entender o DNA como elemento fundamental da nossa individualidade, dividualidade, quer seja na explicação do comportamento, da inteligência, das doenças, 30


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP da paternidade, etc, é preciso saber de que forma se fazem as suas análises. Essas são as razões que justificam o próximo capítulo – Como se analisa o DNA?

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COMO SE ANALISA O DNA Capítulo 6 Como se analisa o DNA Os capítulos anteriores mostraram alguns fatos que justificam o interesse em se conhecer um pouco mais sobre a molécula da vida. Para que se possa entender, mesmo que superficialmente, como se analisa o DNA, é necessário que se faça um breve resumo do que foi apresentado até o momento.

Células e cromossomos Nosso corpo é composto por aproximadamente cem trilhões de células. Com exceção dos glóbulos vermelhos e plaquetas, todas as células células têm núcleos e dentro de cada núcleo há 46 cromossomos, 23 herdados do pai e 23 herdados da mãe. É por essa razão que se refere que cada célula tem 23 pares de cromossomos.

Cromossomos e genes Cada cromossomo é formado por uma extensa molécula de DNA cuja estrutura é ordenada por quatro componentes químicos diferentes entre si (Adenina, Guanina, Citosina e Timina ou A, G, C,T), que se repetem por quase três bilhões de vezes variando suas sequências, por exemplo: AGGCTACT... nos 23 pares de cromossomos. Apenas 3% dessa sequência evoluíram para produzir proteínas, enzimas e hormônios, e essas pequenas porções de sequências úteis são denominadas por genes. O restante, 97% das moléculas de DNA do nosso organismo, não tem função de genes, servem como se fossem fossem “esqueletos” dos cromossomos. É provável que, caso a evolução da espécie humana se perpetue por milhões de anos adiante, algumas partes desses “esqueletos de DNA” se tornem genes num futuro quase inimaginável.

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Especificidades dos genes

odas as células células do nosso corpo têm os mesmos cromossomos e os mesmos Todas genes, porém nas células do fígado, por exemplo, funcionam ativamente os genes que produzem proteínas e enzimas para o fígado, enquanto que, no rim, somente funcionam os genes que produzem proteínas e hormônios renais, e assim por diante.

Análise do DNA de cada gene

É possível analisar a composição do DNA de cada gene, em qualquer célula do nosso corpo e essa composição será sempre igual, quer seja proveniente das células do fígado, do rim, do bulbo capilar, da polpa dentária, etc. Entretanto, pela facilidade de obtenção de células e consequentemente de DNA, o sangue se constitui na melhor amostra para análise. Do sangue se separam os glóbulos brancos ou leucócitos e deles se extrai o DNA.

Genes, genomas omas e genômica

O conhecimento da composição química do DNA de todos os genes humanos recebeu o nome de genoma humano, e o uso da informática específica para sequenciar o DNA de todos os genes foi denominado por genômica. Várias espécies animais, vegetais e microorganismos também já tiveram seus genomas determinados. Até o presente sabe-se sabe se que o genoma humano é muito similar aos genomas do chimpanzé, do gorila e do camundongo e apresenta algumas similaridades com o genoma da mosca da fruta (Drosófila melanogaster), melanogaster), de alguns vermes e até de bactérias. Pode parecer inacreditável, mas o genoma humano contém, pelo menos, duzentos genes derivados das bactérias e essa pode ser a explicação pela qual as enzimas extraídas de algumas bactérias sejam úteis para analisar isar o nosso DNA. Outra informação importante é a de que, dentro dos nossos genes, há algumas regiões em que os DNAs não produzem proteínas, enzimas ou hormônios. São justamente essas regiões que possibilitam a realização de análises de DNA para identificações identificações de paternidade, cadáver, crimes, pessoas desaparecidas, doenças e estudos antropológicos, entre outros.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Para finalizar essa informação técnica, é importante destacar que, quando se refere ao já famoso “exame de DNA”, subentende-se subentende na maioria das vezes que o DNA é obtido das células do sangue, de líquidos corporais (ex.: sêmen, líquor, saliva) e de tecidos celulares. Por outro lado, quando se analisam ossos ou dentes, em que não há células ou tecidos vivos, o DNA é extraído das mitocôndrias, que são estruturas estruturas orgânicas importantes das nossas células. Assim, mesmo quando as células morrem, o DNA mitocondrial resiste por muito tempo, em parte pela sua estrutura, que é em forma de círculo e em parte pela própria mitocôndria, que é extremamente duradoura após ós a morte celular. Embora a quantidade de DNA mitocondrial seja sempre reduzida, há técnicas laboratoriais que o copiam milhares de vezes até torná-los torná possível de ser analisado. O DNA das mitocôndrias tem uma característica importante pois contém apenas os genes maternos e, por essa razão, hoje se sabe com fundamentos científicos que os seres humanos modernos surgiram na África. A nossa origem com base em pesquisas realizadas com DNA mitocondrial foi demonstrada em estudo feito por biólogos e antropólogos suecos no final de 2000, cujos resultados foram publicados na famosa revista científica britânica “Nature”. Esses pesquisadores analisaram o DNA das mitocôndrias de 53 pessoas e concluíram que toda a espécie de Homo sapiens emergiu da África nos últimos 100 100 mil anos. Além disso, os resultados desse trabalho mostraram que quase sete bilhões de pessoas que habitam o nosso planeta, descendem de uma linhagem reprodutora de não mais de 10 mil mulheres. Quando em 2001 o Projeto do Genoma Humano publicou suas análises análises na revista Nature sobre a espécie humana, ficou comprovado que os atuais europeus, e talvez pessoas de outros lugares do mundo, descendem de algumas centenas de africanos que deixaram sua terra natal apenas há 25 mil anos. Todas essas informações técnicas técnicas e antropológicas são necessárias para entendermos, com uma base biológica suficiente, o tema desse capítulo: como se analisa o DNA. A vida no sertão do estado de Alagoas é de muito sofrimento, uma situação natural para o sertanejo desde o seu nascimento. nascimento. Sem perspectivas de uma qualidade melhor de vida, a maior parte do povo sertanejo se resigna com o que o destino lhes reservou. Mas mesmo nessas regiões de pobreza e fome, as drogas têm livre acesso e extasiam muitos jovens. Talisson, o filho mais novo novo de dona Maria do Socorro, se envolveu com alguns amigos de infância que agora, no início da fase adulta, passaram a traficar drogas para as elites do sertão. Inexperiente, Talisson se viciou, consumiu e não pagou por duas vezes consecutivas. Foi o suficiente ente para desaparecer repentinamente, sem deixar nenhum vestígio. Uma semana depois, a agonia de dona Maria era imaginar que seu filho de 16 anos havia sido executado. Desespero de mãe é não ter certeza de que seu filho esteja vivo ou morto. Um sofrimento que a 34


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP fez envelhecer rapidamente a cada dia. Dona Maria buscou auxílio na polícia da cidade próxima ao vilarejo onde morava, mas o escrivão da delegacia aconselhou-a aconselhou a fazer o boletim de ocorrência do desaparecimento do filho, que já durava mais de um mês. Pode Pode ter utilidade mais para frente, disse o escrivão. Ao retornar ao vilarejo procurou os amigos de Talisson, mas nenhum deles colaborou para amenizar a angústia da mãe do colega desaparecido. Alguns até pediram para que ela esquecesse o desaparecimento, pois pois Talisson poderia ter ido para a capital, diziam. Dona Maria se consumia cada vez mais na sua aflição. Passados quase sete meses do desaparecimento de Talisson, correu a notícia de que um cadáver sem cabeça havia aparecido no fundo de um açude, pois o mesmo m secou ao longo da estiagem daquele ano. Diziam ainda que junto ao pé do cadáver havia uma pedra pesada e um emaranhado de cordão de náilon, indicando que o indivíduo foi morto e jogado no meio do açude, na certeza de que o corpo não voltasse à tona da pequena lagoa. A pobre mulher, ao saber da novidade, falou para si mesma – É o meu filho! Seu coração disparou e procurou saber onde ficava o açude. Era longe do vilarejo, cerca de 30 quilômetros para dentro do sertão. Não teve dúvidas, naquela mesma tarde tarde conseguiu alguém que levasse até a porteira da fazenda onde estava o açude. Buscou informações com um trabalhador da fazenda e soube que a polícia havia recolhido os restos mortais para a perícia e depois seria enterrado como indigente. Dona Maria contou seu drama para o trabalhador que comovido, confidenciou que naquela manhã o cachorro vira-lata lata da fazenda ficou desassossegado ao passar pelo açude seco. Descobriu-se Descobriu que o vira-lata lata havia farejado a cabeça do cadáver que estava semi-enterrada semi enterrada na lama do leito do açude. A cabeça ainda está lá, disse o trabalhador, como se fosse uma senha que permitisse à mulher o resgate da cabeça de seu suposto filho desaparecido. Ao anoitecer, Maria do Socorro voltou ao açude e cavou com as mãos o local indicado em que estava stava a cabeça do cadáver. Seu coração disparou em batidas fortes quando retirou o crânio enlameado do buraco. Pegou-o Pegou o como quem segura uma peça valiosa e delicada, pacientemente limpou-oo com uns trapos de pano que havia levado e observou que não havia maiss pele e nem cabelo. A seguir, embrulhou o crânio num pano branco de algodão e guardou-o guardou com muito cuidado, em seu bornal. Embora fosse uma pessoa muito simples e semi-analfabeta, semi analfabeta, sua inteligência foi capaz de ter arquitetado um plano para realizar, quando quando surgisse a notícia de que o corpo de algum cadáver fosse encontrado na região. Alguns meses antes, dona Maria havia assistido, num programa de TV, à identificação de um cadáver pelo teste do DNA. Guardou direitinho o endereço que ouviu da repórter: Laboratório Laboratório de DNA Forense da Universidade Federal de Alagoas. Rapidamente saiu da fazenda e caminhou a madrugada inteira até chegar na cidade 35


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP mais próxima do vilarejo. De lá tomou um ônibus de linha e rumou para Maceió. Na rodoviária, ainda no início da tarde, perguntou como fazia para chegar ao Laboratório de DNA Forense. Após uma instrução mais ou menos entendida, foi caminhando e perguntando.  Professor Luiz, tem uma senhora que precisa conversar com o senhor. Ela insiste em dizer que é muito importante!, disse disse o porteiro ao chefe do laboratório. O professor, um senhor experiente, sentiu que o assunto devia ser realmente muito importante. Pediu para trazê-la trazê la ao seu gabinete e mal ela chegou à porta do gabinete, começou a retirar o crânio do seu bornal. O pesquisador pesquisador arregalou os olhos e, antes que ele falasse qualquer coisa, dona Maria disse:  Essa cabeça parece ser do meu filho desaparecido há 7 meses. Contou a história e a sua sensação de que se tratava do filho e se fosse confirmada ela enterraria o que restou estou do corpo de Talisson no cemitério da vila. O Professor examinou o crânio, chamou sua esposa que trabalhava com ele na extração de DNA e juntos ficaram olhando para o crânio ainda atônitos e pensando nos trâmites burocráticos que deveriam ser observados. observados. Decidiu cuidar da formalização da análise, solicitando inicialmente o boletim de ocorrência que o escrivão havia aconselhado a fazer, quando do desaparecimento do filho de dona Maria. A mulher do professor retornou ao gabinete exultante, pois as polpas de três dentes estavam em condições de extrair o DNA. O professor solicitou ao Serviço Social da cidade que amparasse dona Maria por três dias, tempo necessário para a coleta de sangue dela e das informações da polícia. Depois disse à pobre mulher:  Dentro ro de uma semana entre em contato comigo e a senhora saberá do resultado. E deu a ela o cartão do Laboratório, com seu telefone pessoal. A velha senhora abraçou-oo emocionada com a atenção que recebera. O professor pegou com extremo cuidado a mandíbula em que que estavam os três dentes com suas polpas ainda conservadas. Fez a extração desses dentes com boticão especial, colocando-os os num recipiente de vidro. As polpas foram raspadas com um bisturi e o resíduo desses tecidos foram colocados em um tubo, com um líquido líquido próprio para separar o DNA de algumas células que resistiram ao tempo e às condições em que ficaram durante sete meses. Felizmente havia uma quantidade suficiente de DNA mitocondrial para análise. Com o uso de enzimas de bactérias, produzidas em laboratório laboratório para esse fim, o DNA foi cortado em pedaços. O mesmo procedimento foi feito no sangue de dona Maria do Socorro. Após algumas horas de tratamento químico, o DNA obtido das polpas dos dentes extraídos da mandíbula suspeita de ser o de Talisson e o DNA obtido das células do sangue de dona Maria foram analisados e

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP surpresa... havia coincidências nas análises laboratoriais das duas amostras. Com 99,99% de chances de o crânio pertencer a Talisson assim a pobre mãe pôde enterrar com carinho e dignidade o que restou de seu filho. Atualmente as análises laboratoriais de DNA ainda são feitas por laboratórios especializados. Há situações que se tornaram rotineiras, como os testes de paternidade em que se realizam os DNAs extraídos do sangue da criança, da mãe e do do suposto pai. Porém, essa análise se torna mais difícil, quando somente estão disponíveis os DNAs do sangue da criança e do suposto pai. Como esse teste se faz por meio de comparação entre pedaços do DNA, é desejável que, no teste de paternidade, tenha a participação da mãe, do filho e do suposto pai, pois a necessidade de reações químicas é menor e o teste tem um custo menor. Na ausência da mãe, que pode ocorrer por vários motivos, o custo é muito mais elevado devido ao maior número de reações bioquímicas necessárias. Assim, para cada caso específico, há também técnicas específicas. Mas de uma forma geral, os procedimentos têm padrões semelhantes, notadamente depois que o Projeto do Genoma Humano, concluído em 2001, popularizou cientificamente o conhecimento conhecimento dos principais genes humanos. Por essas razões, o pesquisador precisa saber qual a região do DNA que deseja ser analisada. Definida a região, é possível conhecer a sequência química do DNA, por exemplo: CACTGGACTGAAGCTAAGGATAG. A seguir, escolhe uma enzima ima bacteriana capaz de romper as ligações químicas do DNA, por exemplo: foi escolhida a enzima da bactéria E.coli, catalogada como Eco-3,, que, ao encontrar a sequência GGA, promove a ruptura desse pequeno bloco de bases nitrogenadas quando identificadas naa sequência do DNA. Assim, o que era uma estrutura inteira no exemplo acima, passa a ter cinco segmentos menores de DNA: CACT – GGA – CTAGAAGCTAA – GGA – TAG Esses segmentos com diferentes tamanhos e cargas químicas são fracionados por uma técnica conhecidaa por eletroforese de DNA e, dessa forma, é possível visualizar quatro frações de DNA: (CACT) (GGA) (CTAGAAGCTTAA) e (TAG). Os dois segmentos GGA, por serem idênticos, se fundem numa única fração que facilmente são identificadas por um técnico especializado. especializad Entre todas as técnicas disponíveis até o presente momento para analisar o DNA, a mais sensacional é aquela que permite identificar individualmente o funcionamento de cada gene do nosso genoma. São biochips bioquímicos impregnados com cópias de milhares de moléculas de DNA, pertencentes aos diversos genes humanos, dispostos em um cartão plástico com as dimensões de um cartão de crédito. Essa técnica é conhecida por microarray (ou microarranjos de DNA). Há microarrays capazes de identificar sete, dez e até até quinze mil genes 37


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP do total dos 25 mil genes do nosso genoma. Ainda mais, por meio de procedimentos fluorescentes dos biochips, cada gene emite luminosidades em azul ou verde, que indica atividade normal do gene, e em vermelho, que revela atividade patológica patológica do gene. As análises das emissões luminosas de cada gene somente são possíveis por meio de um computador especial, capaz de realizar 1,2 trilhão de cálculos por segundo. Por essa razão é possível mapear quase todos os genes de uma pessoa e com os resultados resultados pode-se pode supor que essa pessoa seja susceptível a desenvolver alguma doença. O campo da suposição ainda gera muita polêmica, pois há inúmeros interferentes biológicos da pessoa analisada e interferentes ambientais que podem desencadear ou podem eliminar eliminar o aparecimento de alguma doença. No momento, o microarray é a tecnologia que fornece a nossa identidade molecular. Enfim, o DNA que é o código da vida, pode se transformar num código de barra? Esse será o assunto do próximo capítulo.

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DNA: O CÓDIGO DA VIDA EM CÓDIGOS DE BARRA Capítulo 7 DNA: O Código da vida em códigos de barra A agitação política e comportamental dos jovens dos anos 60, do século passado, começou a entrar em sua fase mais explosiva a partir de 1965. Muitos movimentos movimento estudantis ocorreram no Brasil, por exemplo, por causa da repressão do governo militar. Na França, os estudantes protestavam por reformas nas universidades e, nos Estados Unidos, a guerra do Vietnã começava a incomodar muita gente. No verão de 65, um jovem jovem cabeludo, rebelde e despreocupado com as coisas do futuro surfava diariamente nas praias do norte da Califórnia. Num final de tarde, após ter aproveitado as melhores ondas de Newport Beach e retornar para sua casa, encontrou um envelope do governo americano, cano, endereçado para J.Craig Venter. Ao abrir a correspondência encontrou a temida comunicação que o convocava para o serviço militar. A guerra do Vietnã se intensificara e o governo americano precisava enviar mais soldados para combater vietcongues. A grande grande preocupação do jovem Venter era a certeza de que sua longa cabeleira seria tosada em forma de escovinha. Era tudo que ele não queria, pois as garotas de Newport fugiam dos recrutas. O teste de QI em sua admissão ao serviço militar, revelou que J.Craig J.Cra Venter estava com 142 pontos, se situando entre os melhores de milhares de alistados e recrutas. Essa pontuação permitiu-lhe lhe escolher a opção de qualquer carreira naval. De todas as opções a que mais atraiu Venter foi a escola da Força Médica da Marinha, Marinha, por algumas razões de interesse: o curso de dois anos era próximo à melhor praia para surfar e ainda havia algumas regalias para essa opção. Essas regalias depois se revelaram ser compensações para o fato de que a maioria dos médicos que serviam em combate, combate, não sobrevivia por muito tempo. Os vietcongues davam um bônus a cada soldado que mostrasse que havia matado um soldado médico americano, normalmente trazendo um troféu de sua identidade (estetoscópio, plaqueta de 39


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP identificação, etc.). Assim, após seis semanas no campo de batalha, o soldado médico tinha uma chance de sobrevivência de apenas 50%. Após terminar os dois anos de preparação em medicina especializada em guerra, cujos maiores atributos eram abrir, retirar (órgãos feridos, balas e pedaços de granada) g e suturar, Venter foi enviado para o hospital naval de Da Nang, um dos principais focos de combate no Vietnã. Para complicar, os vietcongues tinham predileção em atacar áreas próximas do hospital e, por essa razão, os médicos, enfermeiras e pessoal de apoio já estavam com os sintomas da neurose de guerra. A única vantagem de Venter é que as praias de Da Nang tinham ondas fortes o que era um atrativo para o surfista se distrair nos momentos de folga e se manter distante das drogas e álcool, antídotos usados contra a neurose de guerra. Entre os diversos ferimentos de guerra que acometiam os soldados americanos, Venter tinha predileção pelas cirurgias cranianas. Talvez seja essa a razão que, após ter sobrevivido aos dois anos de guerra, interessou-se interessou em m estudar, na complementação do seu curso de medicina, a ação dos receptores de adrenalina. Arrojado e inteligente, juntou-se juntou entre 1970 e 1975 a um excelente orientador que o fez tornar-se tornar se um cientista brilhante e reconhecido. Sua fama atraiu convites de universidades e instituições de pesquisas americanas de tal forma que, em 1984, foi trabalhar no Instituto Nacional de Saúde (INS), em Bethesda. Nesse instituto, dedicou-se dedicou se a conhecer os princípios genéticos que regulavam a adrenalina, buscando obsessivamente obsessivamente informações que possibilitassem analisar com mais rapidez e eficiência as moléculas de DNA que compõem os genes humanos. Irriquieto e sagaz, empreendeu um esforço intelectual para utilizar a informática no estudo do DNA. A relação que conseguiu obter entre a caracterização das moléculas de DNA que compõem os genes com a leitura computacional, potencializou em cerca de dez vezes a rapidez em se obter resultados e diminuiu incrivelmente a possibilidade de erros na leitura da sequência das bases nitrogenadas nitrogena que compõem o DNA. Esse salto de qualidade lhe permitiu que, em 1995, já tivesse identificado o genoma da bactéria Haemophilus influenza, influenza, um dos microorganismos mais importantes implicados em doenças infecciosas invasivas. Esse sucesso fez com que Venter, Venter, agora pesquisador famoso, deixasse a burocracia acadêmica e criasse seu próprio centro de pesquisas, a Celera Diagnostics. Em 1998, anunciou que a Celera poderia decodificar o genoma humano com apenas 10% dos recursos que o governo americano haveria de de destinar às universidades para esse fim. Obviamente arranjou encrenca e inimizades com a maioria dos pesquisadores acadêmicos, entre os quais James Watson, um dos descobridores da estrutura do DNA. Em 2001, a Celera Diagnostics foi o primeiro laboratório a apresentar os resultados definitivos do estudo do genoma humano, com

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP custo abaixo dos 10% dos recursos previstos pelo governo americano para as universidades americanas. O DNA humano, quando comparado com o DNA de animais e insetos, por exemplo, é muitoo mais organizado em suas funções. Não é a quantidade de DNA que determinou, até o momento, as qualidades do ser humano em relação a outros mamíferos – gênero que permite comparações com a nossa espécie. Em outros termos, o que importa não é o número de genes nes que possuímos em nosso corpo, mas o que temos feito com eles. Foi mostrado nos capítulos anteriores que as diferentes composições do DNA, personalizam os cerca de 25 mil genes do ser humano e esses, por sua vez, produzem milhares de proteínas diferentes diferente que estão executando suas diversas atividades em cada uma das nossas células, nesse exato momento. O conhecimento de todos os mecanismos biológicos que envolvem a vida de cada célula e, consequentemente, a vida do ser humano, ainda está muito longe de ser se entendido em sua plenitude. Apesar disso, você sabe ou pelo menos já percebeu que, ao beber alguns copos de cerveja ou algumas taças de vinho, o seu organismo tem um outro comportamento. Essa modificação se deve aos efeitos do álcool no seu metabolismo e, e, numa visão do seu microcosmo celular, muitos dos seus genes foram estimulados e outros foram inibidos desproporcionalmente para produzir proteínas, enzimas e outras substâncias, enquanto você esteve bebendo, inclusive alguns dias após a bebedeira. Da mesma mesma forma, o seu humor influencia os seus genes, pois dependendo do seu estado de espírito, o seu metabolismo se altera em diferentes graus de intensidade, e ocorrem reações químicas exigindo das diversas moléculas de DNA, que produzam proteínas, enzimas e hormônios, principalmente, para equilibrar o seu estado emocional. Esse assunto é certamente excitante para as pessoas que têm a capacidade de pensar, pois são fatos que ocorrem a todo momento comigo, com você, com pessoas do seu relacionamento, com esportistas, istas, com políticos, com sem-tetos, sem tetos, com bandidos, etc. Por envolver várias ciências ao mesmo tempo, esses temas são quase sempre tratados com subjetivismo, até mesmo por profissionais das áreas biológicas e da saúde. Prova disso é que, entre os anos de 1980 80 e 1982, a renomada revista científica americana Science deixou-se deixou se enganar por respeitados pesquisadores americanos e europeus que publicaram quase duas dezenas de artigos que responsabilizavam os genes como sendo os donos dos nossos destinos. Essa filosofia ofia científica recebeu o nome de biodeterminismo, uma vez que esses pesquisadores acreditavam que os genes eram os responsáveis pela determinação dos nossos atributos (inteligência, saúde, comportamento, etc.). Assim publicaram que haviam descoberto os genes nes para a obesidade, para os diferentes tipos de câncer, para a esquisofrenia, para a 41


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP criminalidade, para o alcoolismo, etc. Atualmente o que se sabe é que há genes que se tornam alterados por influências induzidas por fatores ambientais e comportamentais, comportamentais muitas vezes determinados pela opção do indivíduo. Essas influências hoje conhecidas como epigenética, foram tratadas no capítulo 5 deste livro. Se prevalecesse a idéia do biodeterminismo, é provável que hoje estaríamos etiquetados com um código de barra genético e, com certeza, seria criado um novo tipo de preconceito, o preconceito molecular. Felizmente o conhecimento da evolução científica, notadamente aquele relacionado com o ser humano, ocorre considerando várias vertentes. Os pesquisadores mais conscientes cientes consideram, para as avaliações de suas idéias, todas as linhas importantes do pensamento. Por essa razão, o Projeto do Genoma Humano ofereceu a possibilidade de avaliarmos a quase totalidade das moléculas de DNA que compõem os nossos genes. Com base bas em conhecimentos prévios, foi possível identificar genes relacionados à inteligência, ao estresse, às doenças, à obesidade, etc, porém sempre considerando que cada um desses genes são susceptíveis à indução de fatores ambientais que os influenciam para o bem ou para o mal. J.Craig Venter foi um dos primeiros cientistas a mapear os seus genes e, recentemente, o Prêmio Nobel James D. Watson também o fez. Os resultados dessas avaliações realizadas por biochips, conhecidos por microarrays, permitem saber se os genes, por exemplo, para doenças cardíacas estão ou não ativados. As interpretações de suas leituras nos próximos capítulos devem ser cuidadosas para evitar a suposição de que o DNA é dono dos nossos destinos. Com certeza não o é, mas não há dúvidas de que tem influência.

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O DNA DA LONGEVIDADE Capítulo 8 O DNA da longevidade Entre as notícias que nos atraem, destacam aquelas sobre pessoas que superam a barreira dos 100 anos de idade e que ainda continuam em atividade intelectual. Uma dessas pessoas é o famoso arquiteto brasileiro Oscar Niemayer que, com 101 anos de idade, continua planejando e desenhando com notável habilidade seus novos projetos arquitetônicos. Porém é espantoso saber que em vilarejos escondidos nos Montes Urais ou nos Andes Andes há povoados com habitantes centenários. Os entendidos em longevidade apontam como segredo de tal ocorrência a vida simples, sem estresse, ar puro, atividades metódicas, alimentação sem agrotóxicos, etc. Recentemente teve destaque uma reportagem com ampla divulgação nos diversos meios de comunicação sobre pessoas que vivem em um vilarejo chamado Vilcabamba, no interior do Equador. Por ali é comum encontrar idosos com até 120 anos, portando dentes originais, sem precisar de óculos para leitura e participando participando da vida social do vilarejo. Seus cabelos embranquecem entre os 70 e 80 anos, porém, após completarem o centenário, voltam gradualmente à cor natural. A maioria deles ainda trabalha e tem vida sexual ativa. Porém há algo que tem intrigado os estudiosos. As A condições sanitárias de Vilcabamba, que tem cerca de 4 mil habitantes, estão longe de ser saudáveis. Na maioria das casas não há esgoto e nem água encanada. Seus habitantes fumam, bebem álcool, utilizam sal em suas refeições, tomam muito café e, para completar completar as extravagâncias, muitos dos centenários usam plantas medicinais com princípios ativos estimulantes para fazer os seus chás diários. 43


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Há dois fatos interessantes nessa história; ao contrário da maioria dos lugares do mundo, os homens de Vilcabamba vivem vivem mais que as mulheres, e os cachorros do vilarejo também são longevos e chegam a viver 25 anos. Para completar esse breve relato sobre a longevidade desse povoado, a água que é consumida não tem nada de extraordinário em relação à água de outras cidades cidades próximas ou distantes, e a base da alimentação local é composta por milho, batata, vegetais e pouca carne. Sob o ponto de vista científico, já está bem estabelecido que uma das causas biológicas, relacionadas com a longevidade, se chama telômeros. Os telômeros lômeros são estruturas proteicas construídas por uma molécula de DNA, ainda não identificada com clareza, e que cobrem cada um dos nossos cromossomos, certamente para protegê-los protegê los durante as quase setenta vezes que participam de contínuas divisões celulares. celulares Numa visão

popular,

os

telômeros

funcionam

como

um

invólucro

dos

cromossomos onde há prolongamentos vazios nas suas extremidades superior e inferior, similar àquelas pontas de plástico nas extremidades de cadarços de tênis ou de sapatos masculinos. Toda essa explicação

foi necessária para dizer que

as

pesquisas científicas sugerem que há uma conexão entre a extensão do telômero,

incluindo

principalmente

os

prolongamentos

vazios

e

a

longevidade. Em um estudo clássico, divulgado na revista americana Scientific fic American e realizado por pesquisadores da Universidade de Utah nos Estados Unidos, ficou comprovado que as pessoas com mais de 60 anos de idade e com telômeros mais longos têm probabilidade menor de desenvolver doenças cardíacas

e, inclusive, são

mais

resistentes

a

infecções. Essas evidências foram obtidas por meio da análise dos prontuários de 143 pessoas, com idades superiores a 60 anos, ao longo de vinte anos de estudos contínuos. As análises periódicas, obtidas dos prontuários médicos desse grupo de pessoas, revelaram que aquelas com telômeros maiores eram 30% mais protegidas contra o desenvolvimento de doenças

cardíacas

e

88%

delas

eram

mais

resistentes

a

doenças

infecciosas. Essas duas vantagens conferiam ao grupo de pessoas com telômeros maiores a possibilidade de viver entre quatro e cinco anos a mais do que aquelas com telômeros menores. 44


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP A ligação entre telômeros mais curtos e com maiores riscos de doenças, relacionadas com a idade, é provável que tenha a ver com o efeito dos telômeros sobre a vida vida de cada célula. É possível que, quando um telômero se encurta até um determinado tamanho, desencadeia-se desencadeia um mecanismo biológico que provoca a morte celular, fenômeno conhecido por apoptose. Quando isso acontece com maior frequência, o organismo dessa pessoa ssoa tem o número de suas células diminuídas, inclusive aquelas que exercem atividades imunológicas, e essa seria uma das razões para se supor a maior tendência em se contrair doenças e, assim, diminuir as chances de se ter uma vida mais longa. Finalmente, como a diferença no comprimento dos telômeros entre pessoas com idades equivalentes é, em parte, hereditária, no futuro será possível identificar moléculas de DNA e de seus respectivos genes que exercem influências sobre a produção de telômeros. E, quando esse DNA for efetivamente descoberto, poderemos nomeá-lo nomeá lo por DNA da longevidade e esclarecer porque os homens e os cachorros de Vilcabamba vivem mais que outros mortais.

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O DNA DO COMPORTAMENTO Capítulo 9 O DNA do Comportamento A Primeira Grande Guerra (1914 – 1918) causou a morte de quase vinte milhões de pessoas na Europa, desequilibrou completamente a economia mundial e destruiu grande parte da infra-estrutura estrutura da base industrial dos países envolvidos no conflito. O povo tornou-se desmotivado, ivado, empobrecido e carente de ídolos que lhe pudessem trazer esperança. Foi por esse tempo que surgiu um personagem inter-continental inter continental que acabou por preencher o vazio daqueles que ansiavam por um futuro de conquistas. Seu nome era Albert Einstein. Ainda jovem, Einstein propôs uma teoria física com excepcional grau de observação quase contemplativa – a teoria da relatividade. Por essa razão foi possível entendê-la entendê e divulgá-la la por todo o mundo, fato que hoje seria caracterizado como um sucesso de marquetagem. em. Diziam que esse cientista havia descoberto a explicação para muitos fenômenos até então obscuros e, mais ainda, que suas teorias científicas seriam muito úteis ao progresso tão desejado por todo o mundo. Muito embora a população mundial, entre 1920 e 1930, 1 fosse predominantemente rural, Einstein passou a ser cultuado pelas pessoas letradas e fazedoras de opinião. Mas a história de Einstein durante sua infância e adolescência foi muito diferente à da fama e do prestígio que adquiriu, após ter sido laureado laureado com o Prêmio Nobel de Física em 1921, aos 42 anos de idade. No início do período escolar na Alemanha, Einstein fora um aluno obediente mas distraído e alheio aos assuntos escolares. Na escola que frequentou a partir dos nove anos de idade, havia mais de 2 mil alunos e em sua classe cerca de setenta colegas se dispunham a repetir as frases ditadas pelo professor. Mas Einstein discordava de quase tudo que era regradamente dito, o que o fez se desinteressar cada vez mais pela escola. Tinha um temperamento difícil ifícil e hiperativo, notadamente quando buscava explicações para alguns problemas e, ao discordar da opinião de seus professores, discutia com veemência e com fartos argumentos. Não demorou muito para que se isolasse da turma e se tornasse um solitário, o que seria pelo resto de sua vida.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Um dia o pai de Einstein perguntou ao professor que carreira o filho deveria escolher, e ele disse:  Tanto faz. Ele nunca vai ser ninguém mesmo. Nos dias atuais, Einstein provavelmente seria considerado portador de transtorno orno do déficit de atenção com hiperatividade (TDAH). O grande projeto de Einstein, aos 12 anos de idade, era descobrir como o Universo funcionava. Obviamente esse assunto era completamente proibido numa sociedade criacionista, notadamente na Alemanha. O transtorno ranstorno do déficit de atenção com hiperatividade (TDAH) é determinado por desatenção, atividade motora excessiva, impulsividade e distração. Sob o ponto de vista do conhecimento atual da genética humana, o TDAH se deve a uma alteração na molécula do DNA que faz parte do gene DAT-11 localizado no cromossomo 13. A proteína produzida por esse gene tem a função de capturar uma substância conhecida por dopamina. Por sua vez, a dopamina é um composto químico comum em nosso sangue que estimula a produção de noradrenalina norad e adrenalina, hormônios que regulam os sentimentos de prazer e euforia. Assim, se por algum motivo o gene DAT-11 estiver lento na produção da proteína que captura a dopamina, certamente haverá maior quantidade dessa substância na corrente sanguínea e, consequentemente, haverá maior estímulo na produção de adrenalina. Portanto, nessas condições, a hiperatividade é resultado natural dessa reação química (Figuras 1 e 2).

O DNA do gene DAT-1 DAT 1 localizado no cromossomo 13 produz uma proteína na que capta o excesso de dopamina controlando os níveis de adrenalina e noradrenalina.

Situação ão normal

DNA do gene DAT-1

produz

Proteína que captura a dopamina

que evita

O aumento de adrenalina e noradrenalina e assim

OH OH

NH2

Controla a euforia

Figura 1: Representação gráfica da síntese de proteína captadora de dopamina dopamina em situação normal.

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Os portadores de TDAH (Transtorno do déficit d de atenção ão com hiperatividade tem lesão no DNA do gene DAT-1 hiperatividade) OH

OH NH2

OH CH3

Lesão no DNA do Gene DAT-1

Da proteína que captura a dopamina

diminui a produção

OH

mutaç ção

OH

há o

NH2 OH OH

Aumento da concentração concentra de adrenalina que induz a

NH2

OH OH

e assim

NH2

Hiperatividade com falta de aten atenção

(Aumento de dopamina livre)

Figura 2: Representação gráfica da síntese diminuída da proteína captadora de dopamina por lesão no DNA do gene DAT-1. DAT

A hiperatividade natural de Einstein poderia ser esclarecida nos dias de hoje por meio da constatação ação da baixa atividade do gene DAT-1. DAT 1. Entretanto as outras qualidades de Einstein, com destaque à sua extraordinária inteligência, superaram o seu possível TDAH. De todos os muitos bilhões de pessoas que já viveram, só um pequeníssimo número realizou algo comparável às descobertas dele, e os cientistas concordam que a Teoria da Relatividade Geral é a maior teoria já criada por uma só pessoa. O fascínio dos pesquisadores pelo cérebro de Einstein era tão grande que, depois que ele morreu, retiraram-no retiraram para estudá studá-lo. À primeira vista, parecia igual ao de qualquer pessoa: cinzento e rugoso. Mas em 1996 os cientistas, utilizando métodos antropométricos de alta sensibilidade técnica, chegaram à conclusão de que era, de fato, um pouco maior que o normal e com maior maior número de células gliais em relação ao padrão normal, justamente nas regiões cerebrais responsáveis pelo pensamento mais profundo. Em todo o caso, a forma como Einstein o utilizava para desvendar os mistérios do Universo ainda é um enigma. O mundo se transformou em relação à época de Einstein, provavelmente por causa dele próprio. Atualmente, a exposição midiática de pouca qualidade intelectual tem feito o povo cultuar excessivamente esportistas e celebridades do meio artístico de caráter duvidoso. É notório otório que grande número desses ídolos, construídos para o rápido consumo da população, 48


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP busca artifícios para se manter no patamar da popularidade. Entre esses artifícios, se destaca o uso de drogas estimulantes da dopamina, notadamente os efeitos obtidos pelas anfetaminas, cocaína e derivados. Em nossas vidas são comuns os momentos de felicidade estarem relacionados aos centros de recompensa e prazer do cérebro. Uma das razões é a dopamina que, como foi descrito há pouco, é uma substância química reguladora reguladora da produção de noradrenalina e adrenalina – hormônios que nos dão a sensação de prazer e euforia. Para que a dopamina funcione, deve se juntar a uma outra proteína conhecida por Receptor D4 da dopamina. Esse receptor, por sua vez é produzido pelo DNA do gene DRD4, acomodado no cromossomo 11. Alterações no DNA desse gene têm sido relacionadas com distúrbios do humor e tendência ao alcoolismo. Um outro receptor de dopamina, o Receptor D2, produzido pelo DNA do gene DRD-2, 2, também localizado no cromossomo 11, pode ter sua produção afetada por diferentes tipos de mutações que resultam na elevação da dopamina e, portanto, da adrenalina. Esse descontrole genético faz com que o portador desse defeito busque mais sensações, principalmente em bebidas alcoólicas e drogas drogas alucinógenas, como formas diretas de ativação dos centros de prazer do cérebro. Essa é uma das razões pela qual esse tipo de prazer necessita de estímulo artificial. Fisiologicamente haverá períodos de desequilíbrios metabólicos que se manifestam por meio de um insustentável cansaço físico, devido aos contínuos estímulos artificiais. Esse cansaço físico “pede um tempo” para compensar o desgaste metabólico que ocorre no organismo da pessoa que faz o uso crônico de drogas. É justamente nesse período que pode ocorrer uma outra alteração de comportamento – a depressão. Há pessoas que têm lesões no DNA que controla a bioquímica relacionada à depressão e, nesse caso, as consequências são intensas, a ponto de se considerar o suicídio como uma forma de resolução resolução do sofrimento ou de auto-punição. Que explicações poderiam ser dadas para justificar a morte do ator Heath Ledger que atuou com destaque no filme “O segredo de Brokeback Mountain” e foi o personagem Coringa no filme do Batman “O cavaleiro das trevas”. Aos Aos 29 anos, quando faleceu no dia 22 de janeiro de 2008, Ledger estava lutando contra o vício em drogas. Um ano antes, sua esposa Michelle Willians, também atriz, deu fim ao relacionamento, devido à dependência do astro em drogas. Essa separação fez com que que Ledger se distanciasse de sua pequena filha Matilda e, provavelmente, essa somatória de acidentes o levou a um estado depressivo. No Festival de Cinema de Veneza de setembro de 2007, os amigos de Ledger notaram a mudança no comportamento do astro. Depois de se manifestar de forma inadequada à sua fama durante uma coletiva de imprensa do festival, foi visto vestido de mendigo numa festa de luxo. 49


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Posteriormente soube-se se que Ledger dormia somente duas horas por noite e pessoas próximas a ele afirmaram que provavelmente ovavelmente a dependência de pílulas para dormir o tenha levado a uma overdose acidental. Outras opiniões apontam que sua dedicação na interpretação de Coringa – um psicopata sanguinário – no filme “O Cavaleiro das Trevas”, associado à perda afetiva da mulher her e da filha, desequilibraram-no desequilibraram no psicologicamente. Enfim, o resumo do jornal “The Daily Mail” destacou: “Tragicamente, Ledger nunca encarou seus vícios com seriedade. Se ele tivesse feito isso, provavelmente estaria vivo”. Pesquisas científicas, realizadas realizadas na Universidade de Nova Gales do Sul, Austrália, revelaram que a influência de adversidades no surgimento da depressão é significativamente maior entre as pessoas que herdaram, em seu cromossomo 17, uma alteração do DNA do gene HTTLPR que produz uma substância substância que transporta a serotonina. A serotonina desempenha um papel importante na regulação do humor e da dor, apetite e sono, e é estimulada pelo Prozac – uma droga anti-depressiva. anti depressiva. Uma das funções importantes da serotonina é “capturar” a adrenalina em excesso, mas para que esse processo bioquímico ocorra é necessário que a serotonina seja transportada por proteínas produzidas pelo gene HTTLPR. Assim, lesões no DNA desse gene tem como principal resultado biológico a diminuição da proteína transportadora de serotonina e, consequentemente o excesso de adrenalina não é retirado. Por essa razão, pessoas com lesões no gene HTTLPR tem alterações de humor e comportamento. As figuras 3 e 4 representam esquematicamente as situações de normalidade e de depressão causadas ausadas por defeito no DNA do gene HTTLPR. COMO FUNCIONA A RELAÇÃO RELA SEROTONINA E ADRENALINA

Proteína transportadora de serotonina – sintetizada no gene HTTLPR, cromossomo 13

Serotonina Adrenalina

Adrenalina é controlada pela serotonina, que por sua vez é regulada por uma proteína transportadora sintetizada no gene HTTLPR

Figura 3: Representação esquemática do controle da quantidade de adrenalina realizado pela serotonina e sua proteína transportadora.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP DNA RELACIONADO COM A DEPRESSÃO Gene HTTLPR defeituoso não produz proteína na de transporte

Gene HTTLPR

Proteína transportadora da serotonina

Cromossomo 13 Serotonina

Serotonina não é transportada Transporte da Serotonina

Adrenalina

Adrenalina tem sua ação a controlada pela serotonina

Ação livre da Adrenalina

DEPRESSÃO

Figura 4: Representação esquemática da situação normal de controle controle da quantidade de adrenalina e na lesão genética no DNA do gene HTTLPR em que não há síntese da proteína transportadora de serotonina, fato que resulta em excesso de adrenalina livre.

De qualquer forma, é preciso considerar que a chance de uma pessoa pes que tem essa alteração genética em homozigose, ou seja, recebeu o gene 5-HTTLPR 5 HTTLPR afetado do pai e outro da mãe, é de 80% em se tornar clinicamente depressiva, desde que tenha sofrido três ou mais eventos negativos num espaço de cinco anos. A mídia nos informa informa da infelicidade de seus ídolos construídos para o consumo da massa, mas como ficam as pessoas desconhecidas que sofrem eventos negativos e são portadoras do gene da depressão? É importante destacar, outra vez, a influência do meio ambiente na expressão são do nosso DNA, conforme exposto no capítulo 5, deste livro. No caso específico da depressão, a química do cérebro depende de moléculas do DNA envolvidas na produção de substâncias que estimulam ou impedem o humor, o prazer, a euforia, entre outros, da biologia iologia da pessoa e do meio em que ela está inserida. Há pessoas que, com o simples embalo produzido por uma rede nordestina caem num sono irresistível. Outras pessoas não conseguem dormir por várias razões: estresse, barulho, iluminação inadequada, etc. Há Há também aquelas que são conhecidas como “pessoas da noite”. Quais seriam as razões que nos fazem tão diferentes, quando o assunto é dormir?

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP No nosso organismo há células que não têm descanso, são os neurônios. No típico período de oito horas do nosso sono essas células não param de trabalhar e efetuam atividades com a mesma intensidade de quando estamos praticando exercícios. Essas células regulam as duas fases conhecidas do sono. A primeira fase se caracteriza por rápidos movimentos dos olhos (fase REM: rapid rapid eye movement) e é quando os sonhos ocorrem. A segunda fase se caracteriza por movimentos não-rápidos não rápidos dos olhos (fase NREM: non-rapid non eye movement) e, por ser longa, é dividida em quatro estágios. Nos estágios 1 e 2 o sono é leve e é possível acordar com om facilidade. Os estágios 3 e 4 contemplam aquela fase em que o sono é profundo e a pessoa tem dificuldade em ser acordada. Especialmente no estágio 4 não há nenhum movimento dos olhos ou atividade muscular, a temperatura corporal diminui, a respiração se torna lenta e a pressão arterial também diminui. Nesses quatro estágios da fase NREM, não há sonhos. Problemas que afetam o sono são comuns e podem ser extremamente debilitantes para a pessoa. Em situações em que a qualidade do sono interfere na saúde e no n comportamento da pessoa é necessário encaminhá-la encaminhá la para estudos em um “laboratório do sono” ou em centros de pesquisas do sono. Esses estudos podem ser feitos durante o dia ou à noite. O sono é induzido naturalmente, portanto sem drogas, e é monitorado por por meio da análise das ondas elétricas cerebrais, respiração, pressão arterial, movimentos dos olhos, movimentos dos membros e sons emitidos durante o sono. As fases REM e NREM se intercalam durante as horas de sono, aumentando ou diminuindo de intensidade. É por essa razão que podemos ser brindados com vários sonhos, que ocorrem somente na fase REM, durante uma só noite de sono. Além de todo esse conhecimento sobre o comportamento do sono, hoje se sabe que há DNAs que produzem proteínas para controlar as mudanças mudanças biológicas, relacionadas com o passar do dia. Esse processo, conhecido por “relógio biológico”, controla a liberação de hormônios, a pressão arterial e o metabolismo das células durante o sono. O nosso relógio biológico coordena os chamados ciclos circadianos que em determinado período – geralmente ao escurecer – nos induz ao sono, e em outro momento – geralmente ao amanhecer – nos desperta. Os genes que controlam as proteínas do sono, foram identificados no Projeto do Genoma Humano e estão no cromossomo cromo 2, são os genes Per-2 e Per-3. 3. O DNA do gene Per-2 Per é o que regula o momento de ir para a cama ao escurecer e o de acordar, quando amanhece. Mutações no DNA desse gene altera todo esse processo, fazendo com que a pessoa vá para cama tão logo o sol se põe, e obviamente acorde assim que surgem os primeiros raios solares. Por outro lado, quando a mutação do DNA ocorre no gene Per-3 Per 3 a pessoa é induzida a ficar acordada durante quase toda a noite e muitas vezes essas pessoas são classificadas como “pessoas da noite”. Nesse último contexto, mais uma vez o meio ambiente e a genética se 52


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP combinam. Incluem aqui os artistas e músicos que só trabalham à noite assim como, os vigias noturnos, os boêmios nostálgicos, etc. Você certamente conhece pessoas viciadas em café, café, chá preto, ou em coca-cola. coca O que as faz consumir de forma exagerada esses produtos? Muitas pesquisas científicas revelaram que o abuso em beber produtos que contém cafeína, se configura em vício. Sabe-se Sabe se que o organismo cede à ação da cafeína por ser um produto que sua base bioquímica atua no estímulo do sistema nervoso central e no coração. A cafeína é um composto químico conhecido por 1, 3, 7 trimetilxantina, um alcalóide encontrado em certas plantas e usado para consumo em bebidas sob forma de infusão. infus Uma xícara de café contém, em média, 100 miligramas de cafeína, enquanto que um copo tradicional com chá preto ou coca-cola cola contém entre 20 e 40 miligramas. Para que se tenha noção sobre os benefícios da cafeína em nosso organismo, há médicos que usam esse produto em doses terapêuticas para estimular as atividades fisiológicas do coração, bem como para dilatar controladamente os vasos sanguíneos periféricos ou vasos capilares. Para que se possa entender o vício pela cafeína, é necessário relacionar o seu se metabolismo com as funções da enzima que a degrada em sub-produtos sub produtos estimulantes do sistema nervoso e do coração. Todos nós temos, no cromossomo 15, o gene P450P450-1-A2 produtor da enzima que decompõe a cafeína. Essa decomposição ocorre nas células da nossa principal usina biológica, o fígado. Há, entretanto, pessoas com lesões genéticas justamente no DNA do gene P450-1-A2. Essas lesões impedem que o gene produza quantidades ideais da enzima que decompõe a cafeína. Como resultado da diminuição quantitativa dessa dessa enzima, a cafeína obtida pelo café, chá ou coca-cola cola não se degrada em níveis cujos sub-produtos sub produtos estimulariam o sistema nervoso e o coração. De uma forma equivocada o organismo “pede” mais cafeína para compensar a falta dos seus sub-produtos, sub e essa é a explicação para justificar o vício em bebidas que contém cafeína. É óbvio que o abuso desse produto, em pessoas com defeitos no DNA, produtor da enzima metabolizadora de cafeína, jamais irá suprir os estímulos nervosos e cardíacos. Como consequência do uso uso exagerado de café, chá preto, ou coca-cola coca ocorre o acúmulo da concentração de cafeína no organismo. Está toxicologicamente comprovado que dez gramas de cafeína acumuladas no organismo é considerada uma quantidade letal. Esse fato pode ocorrer ao longo de anos do abuso desse produto em pessoas com a mutação no DNA do gene P 450-1-A2. Estudos científicos recentes em genética cardiológica revelaram que o risco de uma pessoa com essa alteração ter um ou mais infartos é 64% maior, em relação às pessoas com o DNA normal e que bebem apenas uma xícara de café por dia.

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O DNA DO APETITE E DA OBESIDADE Capítulo 10 O DNA do apetite e da obesidade A obesidade é um dos mais preocupantes problemas de saúde pública da atualidade e atinge indivíduos de todas as classes classe sociais, de diferentes etnias e dos dois sexos. O peso excessivo causa problemas psicológicos, além de doenças relacionadas, notadamente o diabetes tipo 2 e cardiopatias. A obesidade ocorre devido, principalmente, a três fatores já comprovados: genético, má nutrição e sedentarismo. A genética evidencia que há predisposição familiar muito forte para a obesidade, pois filhos de pais obesos têm 80 a 90% de probabilidade de ser obesos. Recentemente os estudos científicos mostraram que a predisposição genética para a obesidade afeta 63% da população branca de origem européia e 45% dos afrodescentes. A nutrição, por sua vez, tem importância quando se considera que uma criança superalimentada terá muita chance de ser um adulto obeso. O excesso de alimentação, nos primeiros anos de vida, aumenta o número de células adiposas, um processo irreversível que é a causa principal de obesidade para toda a vida. A industrialização geral, porém com destaque aos alimentos industrializados, a automatização das máquinas e equipamentos, equipamentos, e os hábitos da rotina de diversão (TV, cerveja, happy-hour, happy hour, etc.) têm feito com que a população se torne mais sedentária, se alimente além do necessário e de forma errada, e se torne cada vez mais estressada. Sob o ponto de vista numérico, estudos estudos realizados nos Estados Unidos revelaram que cerca de 97 milhões de americanos (ou 35% da 54


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP população daquele país) estão acima do peso normal, e destes, 39 milhões (ou 14% da população) pertencem à categoria dos obesos. No Brasil, recentes pesquisas mostraram mostraram que pelo menos 65 milhões de pessoas (ou 32% de todos os brasileiros) estão acima do peso normal e por volta de 20 milhões (ou 10% da população) são obesos. A tendência entre os brasileiros é que o predomínio da obesidade seja maior nas mulheres (12%), quando comparadas com os homens (7%). Definitivamente o meu amigo Didi era um sujeito feliz. Digo isso lembrando meu tempo de colégio. Didi sempre foi gordo, era gordinho desde o pré-primário. primário. E, de todos os amigos da época, era o mais gente boa da turma.. Sempre ostentando a barriga tipo gelatina, vivia sorrindo e fazendo piada de coisas sem graça e que ele tinha o talento de fazê-las fazê engraçadas. Era tão feliz assim que ninguém tinha coragem de fazer piadinhas sobre o excesso de banha que lhe pendia das calças calças como massa de pão que sai da forma. Nem de bolo-fofo bolo fofo o chamavam. A felicidade dele em ser gordo fazia de sua aparência uma virtude. Anos depois, reencontrei-o reencontrei o andando majestosamente pela calçada de uma rua do centro da cidade. Gordo e, como sempre, ele e ria sem motivo. Apertou minha mão rindo, conversou sobre o passado rindo, falou de mulher rindo e se falássemos de alguém que morreu, certamente, ele diria que sentia muito mas às gargalhadas. É provável que quase todo o gordo seja feliz, porque ser gordo gor é libertar-se se das regras impostas pela estética, mídia, médicos e sociedade. É um estado de espírito que só quem é gordo, consegue descrever. É não precisar contar as calorias na hora de comer. Quer mais felicidade que isso? Após dois anos e meio do meu último encontro com Didi, fui convidado para uma festa de casamento em um bufê elegante da cidade. Ao entrar no hall principal do bufê, ouvia-se ouvia se a alegria do ambiente com sons musicais de um samba da moda e a conversação inconfundível que caracteriza uma festa. Havia três aparadores magníficos em três cantos do salão e um outro central ricamente ornamentado com os mais variados tipos de guloseimas. Justamente posicionado no centro da mesa um grupo de homens ria a valer e dava vivas aos noivos, aos padrinhos padrinho e a quem 55


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP passasse por perto. No meio desse grupo, destacava-se destacava se a presença inconfundível do Didi. Fiquei feliz em vê-lo vê e, ao aproximar-me me da mesa, ele me chamou, sorrindo:  Venha até aqui para escutar a última do médico: O médico pergunta para o paciente: pacient  O senhor fuma?  Sim, responde o paciente.  Então me dê um cigarro, arremata o médico. Didi gargalhava, pois essa anedota justificava o exagero que estava praticando naquele momento.  O médico diagnosticou que estou com diabetes tipo 2 e pediu para não exceder na comida e na bebida e eu não estou exagerando, só estou comendo e bebendo o que uma pessoa sem diabete faria. E enquanto comia uma coxinha de frango, seus olhos fixavam a próxima vítima, um prato de empanadas. A alta predisposição genética à obesidade pode ser explicada em parte pelos estudos do DNA do gene FTO, localizado no cromossomo 16. O

gene

FTO,

quando

tem

o

desconhecidas,

porém,

quando

DNA o

normal,

DNA

executa

apresenta

funções

uma

ainda

determinada

modificação na sua estrutura ele estará estará sempre relacionado com a obesidade e aumento do apetite. As pesquisas científicas, realizadas em populações obesas com mutação no DNA do gene FTO, indicaram que o risco de uma pessoa se tornar obesa com esse defeito genético é de 70%. Admitindo--se que e esse gene existe há milhões de anos, como se explica que a epidemia da obesidade, em alguns países, só tenha ganhado corpo na atualidade? Para responder a essa pergunta é necessário buscar as formas de como o gene FTO interage com os fatores ambientais que que tem influência no controle de peso corporal de uma pessoa. Muitas pesquisas científicas estão sendo realizadas para entender as lesões no DNA do gene FTO e suas 56


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP relações com a obesidade. Porém, sabe-se sabe se que alguns fatores ambientais são óbvios, como aqueles aqueles que reduzem a necessidade de esforços físicos para que uma pessoa consiga sobreviver, tornando-a tornando a progressivamente sedentária. Há também os fatores que estimulam o apetite, notadamente aqueles baseados por aromas, cores e sabores. Muitos outros fatores ambientais podem ser considerados, mas são menos evidentes e carecem de melhores explicações científicas. Entre esses, destacam-se destacam se a obesidade gestacional e seus efeitos nutritivos durante o desenvolvimento fetal, fato caracterizado por fator ambiental fetal fetal delimitado pela placenta e pela circulação sanguínea materno-fetal. materno Outras situações sempre muito citadas, como são os casos do estresse, insônia, certas infecções virais e a existência de comunidades bacterianas benignas (Lactobacillus ( fermentum) que são ão comuns nos intestinos de pessoas obesas. Essas bactérias auxiliam o organismo a extrair mais nutrientes dos alimentos, aumentando o teor calórico da pessoa hospedeira. Por outro lado, foi demonstrado com muita clareza que o controle do apetite envolve o cérebro (região do hipotálamo), hormônios como a leptina e insulina, pedaços de proteínas (peptídeos) e células do nosso sistema imunológico – os macrófagos. Assim, por exemplo, os hormônios leptina e insulina estimulam dois tipos de células diferentes do hipotálamo, com atividades completamente opostas, ou seja, um dos tipos dessas células estimula o apetite e o outro tipo diminui o apetite. Esse processo de estimulação e de satisfação do apetite é controlado por genes que produzem leptina e insulina. Desequilíbrios Desequilíbrios entre esses hormônios se devem a mutações no DNA dos genes responsáveis pelas suas produções. Por essa razão, a dificuldade que a insulina tem em fazer a glicose ser absorvida pelas células, fato que ocorre no diabetes mellitus tipo 2, explicam a obesidade entre os diabéticos, temas do próximo capítulo.

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O DNA DO DIABETES TIPO 2 Capítulo 11 O DNA do diabetes tipo 2 Talvez você já saiba que a gordura saturada é ruim para o seu coração, mas algo que você provavelmente não sabe é que ela também também pode ser prejudicial para manter sob controle seus níveis de açúcar no sangue. O açúcar no sangue é conhecido por glicose sanguínea e esse elemento é fundamental para gerar energia em cada uma das nossas células. Assim, ao nos alimentarmos principalmente com amido e carboidratos o próprio organismo faz uma separação seletiva por meio de enzimas da saliva, pâncreas e estômago que transforma amido e carboidratos em glicose que é, a seguir, absorvida pelo intestino delgado e cai na circulação sanguínea. Logo após uma refeição, é aumentada a quantidade de glicose no sangue, porém ao passar pela circulação do fígado, cerca de 70% dessa glicose é retirada do sangue e fica armazenada no próprio fígado. Outros 25% de glicose são “presos” pela insulina e dessa forma, form a insulina coloca essa glicose capturada dentro de trilhões de células do nosso organismo. Os restantes 5% de glicose são regulados por outros hormônios e enzimas sem importâncias significativas. Dessa forma, quem de fato regula a quantidade de glicose no sangue é a insulina – um hormônio produzido no pâncreas. O acúmulo de gordura que ocorre na obesidade é encrenca garantida, pois prejudica a absorção da glicose pelas células, como será descrito a seguir. Como se sabe, no diabetes tipo 2 a produção de insulina insulina está normal, mas por defeito das células a insulina não consegue promover a entrada de glicose para dentro delas. Por essa razão ocorre o acúmulo de glicose na corrente sanguínea e seus níveis ultrapassam os valores de normalidade. Sabe-se Sabe que existem tem um forte padrão de herança genética para o diabetes tipo 2, pois as pesquisas científicas têm mostrado que as pessoas com parentes de primeiro grau portadoras de diabetes tipo 2 possuem maior probabilidade de desenvolver a doença. Muitas pesquisas científicas científicas demonstraram que a ingestão excessiva de gordura saturada impede a ligação da glicose sanguínea com a insulina. Por conta disso, as células ao não receberem adequadamente a glicose para trabalhar e produzir energia, começam a falhar e 58


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP causar doençass secundárias e, a glicose não introduzida para dentro das células fica circulando com altas taxas de concentração, fato que é medido no exame de sangue conhecido por glicose sanguínea. Níveis altos de glicose no sangue fazem estragos em todo o corpo e contribuem con para sérios problemas de saúde, como a insuficiência renal e cegueira, entre outros. De fato, os cientistas sabem, há algum tempo, que o acúmulo de gordura dentro do tecido muscular é desastroso para o organismo. Mas, até recentemente, não se sabia ao certo a causa de todos esses problemas. O culpado, como agora se sabe, é um composto químico denominado ceramida, um produto intermediário proveniente da decomposição de gordura saturada que ingerimos. Quando ingerimos alimentos ricos em gorduras saturadas, saturadas, o nosso corpo converte grande parte da gordura em ceramida, que se acumula dentro dos músculos e inibe a entrada da glicose que está no sangue, para dentro das células. Agora, imagine essa situação no diabético que já tem excesso de glicose no sangue! sangue! Por essa razão, nesse tipo de diabetes não adiantam as injeções de insulina, pois não vão resolver o problema. E para complicar, os medicamentos desenvolvidos até o presente para bloquear a ceramida podem causar câncer. Dessa maneira o controle da diabetes diabetes tipo 2 deve ser feito por meio de dieta, exercícios físicos e hipoglicemiantes orais. Mas surge uma questão intrigante: porque pessoas jovens e obesas desenvolvem o diabetes tipo 2, enquanto que outras que exageram na comida não acontece nada? Atualmente, e, o diabetes no adulto atinge prevalência preocupante na população ocidental, como resultado do aumento da obesidade. Embora o acúmulo de gordura na região abdominal e a diminuição da atividade física da população sejam fatores-chave, fatores chave, outro deles é a genética tica de cada indivíduo. No genoma humano foram identificados dois genes, o ENPP1 do cromossomo 1 que está relacionado com o defeito no transporte de glicose, e o CAPN10 do cromossomo 10 que está relacionado com a susceptibilidade à obesidade. Portanto esses esse dois genes se revelaram muito associados ao diabetes tipo 2. Alterações no DNA de pelo menos um deles pode estar relacionado com o aparecimento do diabetes tipo 2 e risco de enfartes. Apesar disso, ainda não há um consenso da importância desses genes no risco real em desenvolver a doença, pois especialmente nesse caso, o estilo de vida de cada indivíduo parece ser dominante em relação à predisposição genética. Por essa razão o controle da fome passa a ter importância para pessoas em que o diabetes tipo 2 é comum entre os familiares, principalmente depois que pesquisadores suíços e franceses identificaram um gene cuja molécula de DNA produz sinalizadores que estimulam ou bloqueiam o desejo de uma pessoa se alimentar. O gene, batizado de Per2, está ativo tanto tanto no cérebro como no restante do corpo. A sincronização das horas das refeições com as reações físicas ligadas à fome está muito ligada à obesidade. Esse 59


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP gene também está relacionado aos desejos de dormir e de ingerir álcool, e esses desejos são determinados dos por sinalizadores proteicos específicos. As pesquisas têm mostrado que a alteração do relógio biológico do ser humano, quer seja pelo trabalho noturno, quer pelo fuso horário, tem como consequência a necessidade maior da ingestão de álcool e pode influenciar influ indiretamente o peso corporal e o aparecimento do diabetes tipo 2. Recentemente foram descritos cerca de dez outros genes envolvidos com a suscetibilidade de uma pessoa desenvolver a doença, porém em todos os casos apresentados, houve relações muito intrínsecas com o estilo de vida e o apetite sem o devido controle. Por todas essas informações é possível concluir que o diabetes tipo 2 é uma situação patológica proveniente de uma coleção de múltiplos defeitos genéticos associados à fatores ambientais, notadamente com aqueles relacionados com o tipo de vida de cada pessoa.

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O DNA DA ATEROSCLEROSE Capítulo 11 O DNA da Aterosclerose Até alguns anos atrás, a maioria dos cardiologistas considerava a doença cardíaca como um simples problema problema de encanamento arterial, ou seja, as gotículas de colesterol e gordura aderiam à superfície interna de uma artéria, como detritos em um cano de cozinha, até que o acúmulo ficasse grande o bastante para entupi-la entupi la e causar um ataque cardíaco ou infarto. Mas as pesquisas realizadas nos últimos anos têm mostrado que o fenômeno do entupimento das artérias é mais complexo e dinâmico. De acordo com o novo raciocínio, a doença cardíaca é uma inflamação inaparente e prolongada que faz com que placas de gorduras que foram engolidas por importantes células de defesa imunológica – os macrófagos, certamente com o objetivo de “limpar as gorduras do sangue”, se acumulem não apenas nas paredes das artérias, mas dentro delas. Esse processo é, portanto, cumulativo e, à medida medida que mais e mais gotículas de gordura vão se juntando, ocorrem reações químicas que transformam-nas transformam em gordura rançosa, ou seja, oxidada. Nesse momento, as estruturas celulares das artérias estranham essa nova forma de gordura e passam a liberar substâncias ncias químicas (citocinas) como que estivessem pedindo socorro, um socorro imunológico. As próprias células da parede das artérias se incham, numa reação natural ao acúmulo de placas de gordura. Esse fato, por si, diminui o diâmetro das artérias atacadas. Acontece que as células inchadas da parede das artérias começam a se inflamar e se ferem com a adesão de placas e pelas contínuas passagens de leucócitos e de macrófagos através de suas paredes para prestar socorro imunológico. Os macrófagos engolem as gotículas gotículas de gordura do sangue e se incham, tornando-se se células enormes e conhecidas por células espumosas, pelas suas características microscópicas (figura 5). 61


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Figura 5: Microscopia eletrônica de varredura mostrando um macrófago na circulação

sanguínea sanguínea

lançando

vários

pseudópodes

para

fagocitar excesso de gotículas de gordura após refeição gordurosa.

Esse fato agrava ainda mais a obstrução das artérias e altera as suas características básicas. Essa mudança na estrutura da artéria provoca pequenos sangramentos sangramentos e o organismo reage para evitar que o vazamento de sangue se intensifique. A reação é perversa, pois para isso há necessidade de se formar coágulos sanguíneos para tampar as feridas. E adivinhe

o

que

acontece!

O

entupimento

das

artérias

aumenta

e

desencadeia o ataque cardíaco conhecido por infarto do coração. Como sempre se procura um culpado para as coisas ruins, elegeram o colesterol. Pobre do colesterol. Poucos sabem que o colesterol é um álcool com muitos carbonos e hidrogênios e é fundamental para qualquer ser vivo, notadamente a espécie humana. O colesterol participa da 62


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP formação das membranas de cada uma das nossas cem trilhões de células, atuando como se fosse o cimento biológico dessas membranas. Participa também na formação de hormônios, ácidos ácidos biliares e vitamina D. Daqui a pouco falaremos mais sobre gordura e colesterol. Felizmente

há pesquisadores

que

valorizam o

papel do

colesterol, pois após muitos estudos observaram que esse álcool, cheio de carbonos e hidrogênios, não é o único irritante irritante que desencadeia inflamações arteriais e, por sua vez, doença cardíaca. Os especialistas agora acreditam que alguns culpados bem conhecidos como o tabagismo e a hipertensão também tenham participação na inflamação das paredes arteriais (figura 6).

Figura 6: Microscopia óptica mostrando um macrófago do tecido pulmonar

com fragmentos pretos do carvão (estrutura maior) e outras substâncias provenientes do tabaco que foram fagocitados na tentativa de “limpar” o pulmão. 63


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Além disso, entre os diversos fatores fatores desencadeantes de uma possível inflamação arterial estão os germes, pois vários estudos mostraram que há conexão entre doenças cardíacas e infecções crônicas leves, por exemplo, infecções nas gengivas ou doença periodontal. Uma outra infecção que pode estar tar relacionada com infarto é a causada pelo herpes simples tipo 1, a cepa viral que causa herpes labial. Além dessas duas situações infecciosas destaca-se se a terrível pneumonia causada por uma bactéria conhecida por clamídia (Chlamydia ( pneumoniae). Traços desse germe foram encontrados em 40% das placas aterosclerótica. Por fim, o excesso de gordura no nosso sangue pode ser por deficiência na sua remoção. Como se sabe, a remoção de gordura ou de colesterol é feita por macrófagos que os fagocitam e por proteínas proteí que se ligam às gorduras e ao colesterol. Essas proteínas são conhecidas por lipoproteínas HDL e são produzidas por DNA específico. Há pessoas cujo DNA que produz as lipoproteínas HDL está com defeito e, por essa razão, haverá menos remoção de gordura do sangue. Muitas vezes essas pessoas são magras, com corpo de toureiro espanhol para homens e corpinho de Giseles para as mulheres... e têm colesterol elevado no sangue. • O pessoal do futebol da quarta-feira quarta feira foi chegando, alguns alegres s e, como sempre, falando alto, outros cabisbaixos trazendo o peso das preocupações do trabalho, enfim, era um grupo de meia idade, a maior parte com sobrepeso, barriga tipo porchete e um pequeno número de homens magros. O mais magro de todos, o Abílio, era era ágil apesar de fumar bastante e estar sempre estressado. Mas o Abílio estava atrasado, coisa impossível de acontecer. Até que chegou o Japonês trazendo a notícias:  Gente, o Abílio infartou hoje de manhã e está na UTI do Hospital Samaritano.  O que? O Abílio? Pô, ele era magro, como pode ter infartado?

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP O que quase ninguém daquele grupo sabia é que o colesterol e o triglicérides do Abílio eram duas vezes mais alto que o valor normal. Era um problema familiar. O pai morreu aos 40 anos de idade, quando Abílio Abí ainda era adolescente. Naquela época, pouco se importava com check-up check e o culpado da hora eram as preocupações e os desgostos. Mas felizmente Abílio estava medicado e não corria perigo de morte. Com se explica que um sujeito magro que pratica esporte de d vez em quando pode infartar?

O velho mineiro, sentado sobre um tosco banco de madeira cortava o fumo de corda com um canivete tão velho quanto ele e ao mesmo tempo contava os causos que faziam parte da sua história.  Na época em que que o finado meu pai estava vivo, ele pegava um porco do chiqueiro, matava e retirava a banha que enchia uma lata de dez litros. A finada minha mãe só cozinhava com banha de porco. E sabe do que o meu pai morreu? De picada de cobra! Olha, e tem mais, ele fumava fum cigarro de palha, cheirava rapé e bebia a pinga do alambique do Zé do Zóio. O jovem paulista que visitava o sítio perto de Uberaba, estava impressionado com o que o velho mineiro contava.  Ô seu Bira, assim se chamava o velho mineiro, a banha de porco é pura gordura! Mata muita gente de infarto! esclareceu o paulista.  Sabe, disse o velho Bira, eu cresci comendo toucinho frito na banha e estou aqui com 76 anos, forte e rijo. O paulista começou a ficar abalado com o que ouvia. Não era possível tamanho desconhecimento do mal que faz a gordura animal. Mas o mineiro percebendo o espanto do paulista, retirou a folha da palha de milho que repousava entre o vão da orelha e a sua cabeça e começou alisa-la alisa com a lâmina do canivete, em movimentos lentos e cadenciados cadenciados até a palha ficar 65


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP fina como um papel. Colocou o fumo picado no meio da palha, fez uma carreira longitudinal e enrolou com destreza quase toda a palha, deixando uma pequena parte para fora, molhou-a molhou a na língua e então fechou o cigarro. Durante todo esse e processo, o velho mineiro desfrutou do interesse do paulista que prestava atenção a essa prática secular de fazer o cigarro de palha. Interrompeu essa pausa silenciosa ao riscar um fósforo e acender o cigarro com leves baforadas. O cheiro típico do fumo se espalhou numa pequena nuvem de fumaça branca, como se fosse brindar aquele momento da sabedoria caipira. O velho mineiro continuou:  Sabe, naquela época as coisas que se comiam eram muito mais puras que hoje. O leite para fazer manteiga era batido na cozinha. c Não é como hoje que se mistura pó de osso e veneno químico para fazer a margarina. E o pessoal trabalhava duro na roça. Para tudo se usava força. O pessoal suava tanto que a roupa ficava toda molhada. Não tinha a preocupação com gordura ou açúcar no no sangue. A pratada dos meus pais e dos meus tios dava inveja. A minha falecida mãe morreu de velhice, como um passarinho. Sentou na cama, deitou e foi para Deus.

Quando nos alimentamos, basicamente ingerimos cinco grupos de

elementos os

fundamentais

para

a

nossa

sobrevivência:

gorduras,

proteínas, carboidratos, sais minerais e água. Vamos abordar apenas as gorduras para podermos entender o que acontece com o colesterol. A melhor gordura é conhecida por mono e poli-insaturada poli insaturada e é proveniente proven de peixes, abacates, linhaça, soja, azeitonas, azeite e castanhas. Por ser insaturada, seu principal componente, o colesterol, é rapidamente digerido e armazenado no fígado que libera o colesterol para ser usado na produção das nossas células, para alguns alguns tipos de hormônios e para compor a vitamina D. Como se sabe a vitamina D é muito importante para promover a calcificação dos ossos.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Quando nos alimentamos com gordura saturada, proveniente de carne vermelha, manteiga de leite, queijo branco não industrializado indus (queijo mineiro branco) e sorvete, começam os reais problemas de gorduras perigosas. Por ser do tipo saturada, o colesterol que a compõe é leve e após ter sido

digerida no estômago é absorvida pelas células intestinais e cai

diretamente na corrente ente sanguínea. Pouco desse colesterol proveniente de gordura saturada é armazenado no fígado e, por ser leve, fica flutuando no sangue ligado a lipoproteínas que laboratorialmente é conhecido por LDLLDL colesterol ou colesterol ruim. As bolotas de gordura do LDL-colesterol LDL se comportam como os detritos que prejudicam o escoamento de sangue pelos vasos. Mas o pior tipo de colesterol que causa evidentes prejuízos à saúde

é

proveniente

de

gordura

sintética

ou

transinsaturada,

ou

simplesmente gordura trans. São gorduras gorduras ricamente hidrogenadas e muito usadas para conservar alimentos industrializados como as margarinas, batatas chips, maioneses, ketchups, óleos vegetais tratados quimicamente, bolachas salgadas, etc., bem como os óleos usados para frituras de salgadinhos, nhos, batatas fritas e alimentos assados. A gordura trans eleva acentuadamente o LDL--colesterol colesterol e os triglicerídeos. Por serem muito mais leves, funcionam como se fossem recipientes de garrafas plásticas boiando num riacho. Elas se juntam em determinados pontos pontos de artérias formando as placas aterogênicas . Ao nos alimentamos constantemente de gordura saturada e de gordura trans, por mais que nosso organismo produza proteínas para remover essas gorduras, ainda assim serão insuficientes para evitar a formação de placas aterogênicas em suas pequenas artérias. Por outro lado, se tivermos um defeito no DNA que causa a diminuição dessas proteínas de remoção de gorduras, o pouco de gordura ruim que estiver na circulação não será adequadamente removida. Com o passar do tempo, o acúmulo dessa gordura não removida causará a formação das placas aterogênicas. Foi o que aconteceu com o magro Abílio.

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A gordura que se encontra em excesso no nosso sangue é transportada por proteínas específicas conhecidas conhecidas por apolipoprotreinas. Há pelo menos oito tipos dessas proteínas que são identificadas pelas siglas Apo-A1, Apo-A2, Apo-B, B, Apo-C Apo 1, Apo-C2, Apo-C3, Apo-D e Apo--E. Essa última lipoproteína, a Apo-E, E, é um excelente removedor de gorduras do nosso sangue. gue. Da mesma forma que todas as outras proteínas, a Apo-E Apo também é produzida por um DNA específico que compõe o gene Apo-E, Apo E, localizado no cromossomo 19. Uma modificação, mesmo que pequena no DNA desse gene, fará com que a produção da proteína Apo-E Apo seja insuficiente nsuficiente para remover o excesso da gordura que fica flutuando na corrente sanguínea. Pesquisas realizadas em diversas populações da Europa demonstraram que 7% dos europeus têm defeito no DNA do gene Apo-E, Apo E, portanto com muita probabilidade de sofrer infartos infa e acidentes vasculares. Além do DNA do gene Apo-E, Apo E, há outros DNAs que compõem vários genes relacionados com doenças coranarianas, infartos e pressão arterial elevada. São os genes TNFSF4, CYBA, CD35, LPL e NOS3. Esses genes apresentam, porém, menor representatividade representatividade na formação de placas aterogênicas em relação à deficiência do DNA do gene Apo-E. Apo Atualmente existe a disponibilidade de se fazer um check-up check molecular por meio da análise desses diversos tipos de DNA pela técnica de microarray. Assim, o interessado interessado poderá se prevenir do risco cardíaco provocado pela formação de placas aterogênicas, conhecendo o seu mapa genético. Apesar disso há centenas de variáveis orgânicas e ambientais e certamente ainda demorará muitos anos até que compreendamos a forma for complexa de interação entre elas. Mas não há dúvida de que as informações disponíveis

nesse

momento

são

muito

importantes

para

clínicos,

pesquisadores e, principalmente, para todos nós. É importante observar que o DNA da obesidade, do apetite, do diabetes es tipo 2

e da aterosclerose prejudicam principalmente o coração.

Por essa razão, o próximo capítulo será sobre o DNA do coração.

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O DNA DO CORAÇÃO Capítulo 13 O DNA do Coração Até alguns anos atrás, a maioria dos cardiologistas considerava a doença cardíaca rdíaca como um simples problema de encanamento arterial, ou seja, as gotículas de colesterol e gordura aderiam à superfície interna de uma artéria, como detritos em um cano de cozinha, até que o acúmulo ficasse grande o bastante para entupi-la entupi e causar um ataque cardíaco ou infarto. Mas as pesquisas realizadas nos últimos anos têm mostrado que o fenômeno do entupimento das artérias é mais complexo e dinâmico. De acordo com o novo raciocínio, a doença cardíaca é uma inflamação inaparente e prolongada que faz com que placas de gorduras que foram engolidas por importantes células de defesa imunológica – os macrófagos, certamente com o objetivo de “limpar as gorduras do sangue”, se acumulem não apenas nas paredes das artérias, mas dentro delas. Esse processo é, portanto, cumulativo e, à medida que mais e mais gotículas de gordura vão se juntando, ocorrem reações químicas que transformam-nas transformam nas em gordura rançosa, ou seja, oxidada. Nesse momento, as estruturas celulares das artérias estranham essa nova forma de gordura ra e passam a liberar substâncias químicas (citocinas) como que estivessem pedindo socorro, um socorro imunológico. As próprias células da parede das artérias se incham, numa reação natural ao acúmulo de placas de gordura. Esse fato, por si, diminui o diâmetro diâm das artérias atacadas. Acontece que as células inchadas da parede das artérias começam a se inflamar e se ferem com a adesão de placas e pelas contínuas passagens de leucócitos e de macrófagos através de suas paredes para prestar socorro imunológico. Os macrófagos engolem as gotículas de gordura do sangue e se incham, tornando-se tornando se células enormes e conhecidas por células espumosas, pelas suas características microscópicas (figura 5).

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Figura 5: Microscopia eletrônica de varredura mostrando um macrófago macrófago na circulação sanguínea lançando vários pseudópodes para fagocitar excesso de gotículas de gordura após refeição gordurosa.

Esse fato agrava ainda mais a obstrução das artérias e altera as suas características básicas. Essa mudança na estrutura da artéria artéria provoca pequenos sangramentos e o organismo reage para evitar que o vazamento de sangue se intensifique. A reação é perversa, pois para isso há necessidade de se formar coágulos sanguíneos para tampar as feridas. E adivinhe o que acontece! O entupimento entupimento das artérias aumenta e desencadeia o ataque cardíaco conhecido por infarto do coração. Como sempre se procura um culpado para as coisas ruins, elegeram o colesterol. Pobre do colesterol. Poucos sabem que o colesterol é um álcool com muitos carbonos e hidrogênios rogênios e é fundamental para qualquer ser vivo, notadamente a espécie humana. O colesterol participa da formação das membranas de cada uma das nossas cem trilhões de células, atuando como se fosse o cimento biológico dessas membranas. Participa também na formação de hormônios, ácidos biliares e vitamina D. Daqui a pouco falaremos mais sobre gordura e colesterol. Felizmente há pesquisadores que valorizam o papel do colesterol, pois após muitos estudos observaram que esse álcool, cheio de carbonos e hidrogênios, hidrogênios, não é o único irritante que desencadeia inflamações arteriais e, por sua vez, doença cardíaca. Os especialistas 70


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP agora acreditam que alguns culpados bem conhecidos como o tabagismo e a hipertensão também tenham participação na inflamação das paredes arteriais ar (figura 6).

Figura 6: Microscopia óptica mostrando um macrófago do tecido pulmonar com fragmentos pretos do carvão (estrutura maior) e outras substâncias provenientes do tabaco que foram fagocitados na tentativa de “limpar” o pulmão. Além disso, entre os diversos fatores desencadeantes de uma possível inflamação arterial estão os germes, pois vários estudos mostraram que há conexão entre doenças cardíacas e infecções crônicas leves, por exemplo, infecções nas gengivas ou doença periodontal. Uma outra tra infecção que pode estar relacionada com infarto é a causada pelo herpes simples tipo 1, a cepa viral que causa herpes labial. Além dessas duas situações infecciosas destaca-se se a terrível pneumonia causada por uma bactéria conhecida por clamídia (Chlamydia ( pneumoniae). ). Traços desse germe foram encontrados em 40% das placas aterosclerótica. Por fim, o excesso de gordura no nosso sangue pode ser por deficiência na sua remoção. Como se sabe, a remoção de gordura ou de colesterol é feita por macrófagos que os o fagocitam e por proteínas que se ligam às gorduras e ao colesterol. Essas proteínas são conhecidas por lipoproteínas HDL e são produzidas por DNA específico. Há pessoas cujo DNA que produz as lipoproteínas HDL está com defeito e, por essa razão, haverá menos m remoção de 71


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP gordura do sangue. Muitas vezes essas pessoas são magras, com corpo de toureiro espanhol para homens e corpinho de Giseles para as mulheres... e têm colesterol elevado no sangue. O pessoal do futebol da quarta-feira quarta feira foi chegando, alguns alegres al e, como sempre, falando alto, outros cabisbaixos trazendo o peso das preocupações do trabalho, enfim, era um grupo de meia idade, a maior parte com sobrepeso, barriga tipo porchete e um pequeno número de homens magros. O mais magro de todos, o Abílio, Abílio, era ágil apesar de fumar bastante e estar sempre estressado. Mas o Abílio estava atrasado, coisa impossível de acontecer. Até que chegou o Japonês trazendo a notícias:  Gente, o Abílio infartou hoje de manhã e está na UTI do Hospital Samaritano.  O que?? O Abílio? Pô, ele era magro, como pode ter infartado? O que quase ninguém daquele grupo sabia é que o colesterol e o triglicérides do Abílio eram duas vezes mais alto que o valor normal. Era um problema familiar. O pai morreu aos 40 anos de idade, quando Abílio ainda era adolescente. Naquela época, pouco se importava com check-up up e o culpado da hora eram as preocupações e os desgostos. Mas felizmente Abílio estava medicado e não corria perigo de morte. Com se explica que um sujeito magro que pratica esporte esporte de vez em quando pode infartar? O velho mineiro, sentado sobre um tosco banco de madeira cortava o fumo de corda com um canivete tão velho quanto ele e ao mesmo tempo contava os causos que faziam parte da sua história.  Na época em que o finado meu pai pai estava vivo, ele pegava um porco do chiqueiro, matava e retirava a banha que enchia uma lata de dez litros. A finada minha mãe só cozinhava com banha de porco. E sabe do que o meu pai morreu? De picada de cobra! Olha, e tem mais, ele fumava cigarro de palha, palha, cheirava rapé e bebia a pinga do alambique do Zé do Zóio. O jovem paulista que visitava o sítio perto de Uberaba, estava impressionado com o que o velho mineiro contava.  Ô seu Bira, assim se chamava o velho mineiro, a banha de porco é pura gordura! Mata muita gente de infarto! esclareceu o paulista.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP  Sabe, disse o velho Bira, eu cresci comendo toucinho frito na banha e estou aqui com 76 anos, forte e rijo. O paulista começou a ficar abalado com o que ouvia. Não era possível tamanho desconhecimento doo mal que faz a gordura animal. Mas o mineiro percebendo o espanto do paulista, retirou a folha da palha de milho que repousava entre o vão da orelha e a sua cabeça e começou alisa-la la com a lâmina do canivete, em movimentos lentos e cadenciados até a palha ficar fina como um papel. Colocou o fumo picado no meio da palha, fez uma carreira longitudinal e enrolou com destreza quase toda a palha, deixando uma pequena parte para fora, molhou-aa na língua e então fechou o cigarro. Durante todo esse processo, o velho vel mineiro desfrutou do interesse do paulista que prestava atenção a essa prática secular de fazer o cigarro de palha. Interrompeu essa pausa silenciosa ao riscar um fósforo e acender o cigarro com leves baforadas. O cheiro típico do fumo se espalhou numa pequena nuvem de fumaça branca, como se fosse brindar aquele momento da sabedoria caipira. O velho mineiro continuou:  Sabe, naquela época as coisas que se comiam eram muito mais puras que hoje. O leite para fazer manteiga era batido na cozinha. Não é como como hoje que se mistura pó de osso e veneno químico para fazer a margarina. E o pessoal trabalhava duro na roça. Para tudo se usava força. O pessoal suava tanto que a roupa ficava toda molhada. Não tinha a preocupação com gordura ou açúcar no sangue. A pratada pratada dos meus pais e dos meus tios dava inveja. A minha falecida mãe morreu de velhice, como um passarinho. Sentou na cama, deitou e foi para Deus.

Quando nos alimentamos, basicamente ingerimos cinco grupos de elementos fundamentais para a nossa sobrevivência: sobrevivência: gorduras, proteínas, carboidratos, sais minerais e água. Vamos abordar apenas as gorduras para podermos entender o que acontece com o colesterol. A melhor gordura é conhecida por mono e poli-insaturada poli insaturada e é proveniente de peixes, abacates, linhaça, soja,, azeitonas, azeite e castanhas. Por ser insaturada, seu principal componente, o colesterol, é rapidamente digerido e armazenado no fígado que libera o colesterol para ser usado na produção das nossas células, para alguns tipos de hormônios e para compor a vitamina D. Como se sabe a vitamina D é muito importante para promover a calcificação dos ossos. Quando nos alimentamos com gordura saturada, proveniente de carne vermelha, manteiga de leite, queijo branco não industrializado (queijo mineiro branco) e sorvete, vete, começam os reais problemas de gorduras perigosas. Por ser do tipo saturada, o colesterol que a compõe é leve e após ter sido digerida no estômago é absorvida pelas células 73


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP intestinais e cai diretamente na corrente sanguínea. Pouco desse colesterol proveniente p de gordura saturada é armazenado no fígado e, por ser leve, fica flutuando no sangue ligado a lipoproteínas que laboratorialmente é conhecido por LDL-colesterol LDL colesterol ou colesterol ruim. As bolotas de gordura do LDL-colesterol LDL se comportam como os detritos ritos que prejudicam o escoamento de sangue pelos vasos. Mas o pior tipo de colesterol que causa evidentes prejuízos à saúde é proveniente de gordura sintética ou transinsaturada, ou simplesmente gordura trans. São gorduras ricamente hidrogenadas e muito usadas usadas para conservar alimentos industrializados como as margarinas, batatas chips, maioneses, ketchups, óleos vegetais tratados quimicamente, bolachas salgadas, etc., bem como os óleos usados para frituras de salgadinhos, batatas fritas e alimentos assados.. A gordura trans eleva acentuadamente o LDL-colesterol LDL colesterol e os triglicerídeos. Por serem muito mais leves, funcionam como se fossem recipientes de garrafas plásticas boiando num riacho. Elas se juntam em determinados pontos de artérias formando as placas aterogênicas . Ao nos alimentamos constantemente de gordura saturada e de gordura trans, por mais que nosso organismo produza proteínas para remover essas gorduras, ainda assim serão insuficientes para evitar a formação de placas aterogênicas em suas pequenas artérias. Por outro lado, se tivermos um defeito no DNA que causa a diminuição dessas proteínas de remoção de gorduras, o pouco de gordura ruim que estiver na circulação não será adequadamente removida. Com o passar do tempo, o acúmulo dessa gordura não removida removida causará a formação das placas aterogênicas. Foi o que aconteceu com o magro Abílio. A gordura que se encontra em excesso no nosso sangue é transportada por proteínas específicas conhecidas por apolipoprotreinas. Há pelo menos oito tipos dessas proteínas eínas que são identificadas pelas siglas Apo-A Apo 1, Apo-A2, Apo-B, Apo-C1, Apo-C Apo 2, Apo-C3, Apo-D e Apo-E. E. Essa última lipoproteína, a Apo-E, Apo E, é um excelente removedor de gorduras do nosso sangue. Da mesma forma que todas as outras proteínas, a Apo-E Apo E também é produzida p por um DNA específico que compõe o gene Apo-E, Apo E, localizado no cromossomo 19. Uma modificação, mesmo que pequena no DNA desse gene, fará com que a produção da proteína Apo-E E seja insuficiente para remover o excesso da gordura que fica flutuando na corrente c sanguínea. Pesquisas realizadas em diversas populações da Europa demonstraram que 7% dos europeus têm defeito no DNA do gene Apo-E, Apo E, portanto com muita probabilidade de sofrer infartos e acidentes vasculares. Além do DNA do gene Apo-E, Apo há outros DNAss que compõem vários genes relacionados com doenças coranarianas, infartos e pressão arterial elevada. São os genes TNFSF4, CYBA, CD35, LPL e NOS3. Esses genes apresentam, porém, menor 74


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP representatividade na formação de placas aterogênicas em relação à deficiência deficiência do DNA do gene Apo-E. Atualmente existe a disponibilidade de se fazer um checkcheck-up molecular por meio da análise desses diversos tipos de DNA pela técnica de microarray. Assim, o interessado poderá se prevenir do risco cardíaco provocado pela formação formação de placas aterogênicas, conhecendo o seu mapa genético. Apesar disso há centenas de variáveis orgânicas e ambientais e certamente ainda demorará muitos anos até que compreendamos a forma complexa de interação entre elas. Mas não há dúvida de que as informações informações disponíveis nesse momento são muito importantes para clínicos, pesquisadores e, principalmente, para todos nós. É importante observar que o DNA da obesidade, do apetite, do diabetes tipo 2 e da aterosclerose prejudicam principalmente o coração. Por Por essa razão, o próximo capítulo será sobre o DNA do coração.

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O DNA DAS DOENÇAS HEREDITÁRIAS Capítulo 14 O DNA das doenças Hereditárias Nos capítulos 3 e 4 deste livro, destacamos que a espécie humana tem cerca de 25 mil genes. A maioria ia desses genes produz mais de um tipo de proteína e por essa razão acredita-se se que há em nosso organismo, algo próximo de 100 mil tipos de proteínas diferentes das quais milhares delas funcionam como enzimas e algumas centenas como hormônios. Durante a evolução olução da nossa espécie, ocorreram alterações no DNA de diversos genes e que certamente foram necessários para nos tornarmos mais hábeis, inteligentes, saudáveis, etc. No entanto outras alterações ocorreram de forma inadequada e acabaram por prejudicar a produção rodução de proteínas, hormônios e enzimas, tornando-os tornando os com funções anormais ou simplesmente sem funções. Essas alterações são conhecidas em genética por “mutações” e são as principais causas das doenças hereditárias. Essas mutações foram se perpetuando por milhares de anos, porque se manifestam de dois modos: imperceptível e perceptível. Considera-se Considera uma herança genética imperceptível, quando o indivíduo tem o DNA defeituoso no gene de apenas um cromossomo, pertencente a um dos 23 pares

(excetuand se o par do cromossomo XY) e, (excetuando-se

desse modo, a doença hereditária não se revela clinicamente. Por outro lado, a herança genética perceptível ocorre no indivíduo que recebeu o DNA defeituoso no gene que herdou do cromossomo do pai, bem como o do cromossomo da da mãe e, nessa situação a doença se revela clinicamente por meio de sinais e sintomas que fazem o médico diagnosticar ou suspeitar de determinada doença hereditária. Atualmente sabe-se sabe se que há cerca de 7 mil doenças hereditárias diferentes, a maioria delas raríssimas e de interesse eminentemente científico. Entretanto há poucas doenças hereditárias que atingem milhares e até milhões de pessoas e aquelas são de grande importância tanto para a ciência quanto para a saúde pública.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Neste capítulo abordaremos o DNA DNA das doenças hereditárias, conhecidas por anemia falciforme, talassemia maior e hemofilia A, todas de grande importância na saúde pública de quase todos os países. A bela cantora de samba tinha uma mulatice invulgar, resultado do sucesso da miscigenação afro-lusitana lusitana que ocorre por séculos no Brasil. Aos 39 anos era um sucesso musical e chegou a vender mais de 300 mil cópias do LP “Alvorecer”. Gravou músicas de compositores famosos como Vinícius de Moraes, Toquinho, Chico Buarque e Nelson Cavaquinho, entre re muitos outros. Ela se entregava artisticamente nas suas apresentações, dançando e cantando com sensualidade, e sua disposição física era tamanha que, em cada um dos seus shows, chegava a perder de dois a três quilos do seu peso devido à desidratação. Além Al disso, durante as apresentações sentia dores insuportáveis nas pernas. Por causa dessas dores resolveu procurar um médico para resolver essa situação que se tornava cada vez mais dolorosa. No exame clínico, o médico observou algumas varizes cujas aparências cias não afetavam a plasticidade de suas pernas. Porém, sugeriu que fossem retiradas as veias safena das duas pernas e provavelmente as dores deixariam de incomodá-la. incomodá A cantora aceitou realizar a cirurgia para a remoção dessas veias, desde que recebesse anestesia a geral. Num dia da primeira semana de março de 1983 a cantora se submeteu à cirurgia, com anestesia geral, e tudo corria bem até que aconteceu o inesperado – parada cardíaca. Tentaram de todas as formas reanimá-la, reanimá la, porém sem sucesso. Seu organismo resistiu durante 28 dias, com sequelas cada vez mais complicadas e na madrugada de 2 de abril daquele ano, a famosa cantora faleceu. Foi aberta uma sindicância pelo Conselho Regional de Medicina do Rio de Janeiro, pois havia suspeita de negligência médica. Supôs-se se de forma simplista que a cantora havia sofrido um choque anafilático por causa do anestésico, fato que geralmente se torna convincente na maioria dos processos que envolvem erro médico qualificado. Porém, a sindicância realizada naquela ocasião foi foi muito criticada pela imprensa, familiares e amigos da cantora, pois não revelaram adequadamente os resultados dos exames para que fosse considerada uma outra suposição, ou seja, que a cantora era portadora imperceptível da doença falciforme e poderia, por or essa razão, ter sofrido uma crise de falcização durante a anestesia. Essa suposição foi baseada no fato de que alguns parentes da cantora eram portadores do traço falciforme, a forma imperceptível da doença. O fenômeno da falcização será explicado mais mais adiante e ele poderia ter sido a causa da obstrução das artérias coronarianas da cantora, devido à desoxigenação induzida pela 77


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP anestesia geral. Se realmente foi essa a razão da morte precoce de uma das maiores sambistas brasileiras, a fatalidade poderia ter sido evitada por meio de uma adequada suplementação de oxigênio durante e após a cirurgia. O oxigênio adicional proporcionaria a desfalcização, ou seja, promoveria o retorno dos glóbulos vermelhos falcizados para a forma normal que é globular, impedindoo a formação de diversos focos de obstrução da circulação de sangue, inclusive no coração. Como se sabe, a hemoglobina é uma proteína que tem a função de transportar o oxigênio que respiramos para ser distribuído para todas as nossas células. Para realizar realiza essa atividade, a hemoglobina se utiliza de um meio de transporte – os glóbulos vermelhos, também conhecidos por hemácias e eritrócitos. Em nosso sangue circulam cerca de 20 bilhões de glóbulos vermelhos e cada glóbulo vermelho carrega em média 300 milhões milhões de moléculas de hemoglobinas. Só para enriquecer o leitor com números, cada molécula de hemoglobina fixa quatro moléculas de oxigênio (O2), assim, em apenas um glóbulo vermelho, se transporta 1,2 bilhões de moléculas de oxigênio e, em 20 bilhões de glóbulos glóbulos vermelhos, se transportam 24 quinquilhões de moléculas de oxigênio. Peço desculpas por esse esforço numérico a que você teve que se submeter, mas é interessante ter um breve conhecimento da necessidade vital do oxigênio. A forma arredondada e achatada do glóbulo vermelho se parece muito com a “bala soft” e essa forma foi adquirida ao longo de 70 bilhões de anos da nossa evolução por uma simples razão, qual seja a de permitir o aumento da capacidade do oxigênio entrar e sair da célula. A hemoglobina é elaborada por dois tipos de DNA diferentes, um deles localizado no cromossomo 16 onde produz a globina alfa e é conhecido por gene alfa. O outro DNA está no cromossomo 11 onde se produz a globina beta e é denominado por gene beta. Esses dois genes trabalham ham sincronizadamente e a quantidade de globina alfa produzida é exatamente igual à de globina beta. A combinação equilibrada de globinas alfa e beta resulta na molécula de hemoglobina normal, cientificamente designada por Hb AA. Uma mutação que ocorreu há milhares de anos no DNA da globina beta, provocou a troca de um aminoácido dessa proteína justamente numa região da molécula que é considerada o “calcanhar de Aquiles” da hemoglobina. Essa mutação provoca uma distorção grave na estrutura da hemoglobina, quando q ela libera o oxigênio. Para voltar à sua estrutura arredondada, a hemoglobina mutante tem que receber rapidamente o oxigênio, caso contrário as 300 milhões de moléculas de hemoglobinas se deformam gradualmente e mudam a forma globular do glóbulo vermelho vermelho para formas bizarras das quais a mais comumente vista em microscópio é a célula com a forma de foice, ou célula falciforme . 78


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Em inglês a palavra foice é traduzida por “sickle” e por essa razão a hemoglobina mutante que causa o fenômeno conhecido por falcização dos glóbulos vermelhos, é designada por hemoglobina S ou Hb S, em que S é a primeira letra da palavra “sickle”. Diante do exposto é possível estabelecer que a hemoglobina normal é designada por Hb AA, que a forma imperceptível da anemia falciforme falciforme é representada por Hb AS (ou traço falciforme) e que a forma perceptível dessa anemia é simbolizada por Hb SS (ou anemia falciforme). Além disso é importante saber que situações anormais que causam a desoxigenação da hemoglobina, como por exemplo a desidratação idratação e a anestesia sem a adequada suplementação de oxigênio, são passíveis de provocar a falcização dos glóbulos vermelhos nos pequenos vasos sanguíneos, obstruindo-os, os, causando dor, devido a pequenos focos de infartos teciduais (figuras 7 e 8). Essa ação ocorre com maior intensidade nas pessoas com anemia falciforme (Hb SS) e também é causa de transtornos e até óbito em pessoas portadoras imperceptíveis (Hb AS). Talvez tenham sido esses pequenos focos de falcização que causavam as dores insuportáveis nas pernas da cantora que se desidratava em seus shows.

Figura 7: Microscopia eletrônica de varredura. À esquerda: vaso sanguíneo com glóbulos vermelhos normais em fluxo. À direita: vaso sanguíneo com glóbulos vermelhos falcizados iniciando a obstrução vascular. ascular.

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Figura 8: Radiografia termográfica mostrando as consequências das obstruções vasculares visualizadas por meio da estagnação do sangue, causadas pelas células falciformes nos pequenos vasos da mão de uma pessoa com anemia falciforme.

abe de fato qual foi a causa que provocou a mutação do DNA que Não se sabe transformou a Hb A em Hb S. O que se supõe é que essa mutação possa ter ocorrido entre 100 e 50 mil anos atrás, numa fase em que o nosso ancestral Homo heidelbergensis estava se transformando evolutivamente volutivamente para Homo neanderthalis,, ou então na fase em que esse último estava evoluindo para Homo sapiens . Os cientistas também supõem que a mutação do DNA que deu origem à anemia falciforme, deve ter ocorrido em pelo menos três regiões diferentes da África, no período Paleolítico/Mesolítico que estabelece o parâmetro de 100 a 50 mil anos. Nessa época, a África era formada por densas florestas tropicais. O que se sabe por meio de estudos antropológicos, físicos e genéticos é que nesse período, estavam estava bem estabelecidos o pensamento simbólico caracterizado por imagens gravadas e pintadas em rochedos, a inovação das pontas de projétil nas armas para matar animais grandes e outros humanos. Há indícios de que uma mutação genética relacionada com a inteligência, intelig deva ter ocorrido há cerca de 50 mil anos cujo efeito foi o de estruturar o cérebro humano para, além de pensar simbolicamente, tivesse a capacidade para desenvolver uma linguagem. Seres humanos com a mutação relacionada com a linguagem (Homo ( sapiens ) possuíam uma vantagem considerável sobre os não portadores dessa mutação (Homo (Homo neanderthalis) neanderthalis os quais foram 80


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP gradualmente substituidos. Ocorre também que, por volta de 50 mil anos atrás, o Homo sapiens viveu um gargalo populacional que se supõe ter sido sido resultado de uma erupção no monte Toba, em Sumatra, que pode ter causado um inverno vulcânico de seis anos e, subsequentemente, uma era do gelo de mil anos. Esses eventos físico-ambientais físico ambientais podem ser incluídos como hipóteses da mutação do DNA que originou a hemoglobina anormal que causa a anemia falciforme. Esse tipo de mutação é conhecido atualmente como mutação fundadora. No período Pré-Neolítico, Pré Neolítico, entre 10 mil e 3 mil anos a.C. a população africana, muitas das quais tinham a herança imperceptível da anemia anemia falciforme, se miscigenaram e cresceram absurdamente na região que hoje é o deserto do Saara. O crescimento e a miscigenação foram impulsionados pela facilidade em se obter alimentos extraídos das florestas da região do Saara. O crescimento populacional desordenado e a substituição gradual da floresta por agricultura primitiva que ocorreu na sequência do período Neolítico (3 mil anos a 500 anos a.C.) atraiu a infestação dos mosquitos causadores da malária. E por incrível que possa parecer, os indivíduos que eram portadores imperceptíveis da anemia falciforme – o traço falciforme – apresentavam resistência à infecção da malária, enquanto que aqueles que tinham hemoglobinas normais, ou seja, não tinham a mutação do DNA causador da anemia falciforme, se infectavam infe e morriam. Por sua vez, o doente perceptível com a anemia falciforme morria logo após o nascimento devido à anemia grave e a complicações associadas. Por essa razão, ocorreu o que se denomina por vantagem seletiva de uma mutação, em que os portadores portadore imperceptíveis passam os seus genes mutantes para as outras gerações, e assim a população africana tornou-se tornou prevalente da forma imperceptível da doença falciforme entre todas as outras populações mundiais. Atualmente há regiões da África em que 50 a 70% dos indivíduos são portadores imperceptíveis dessa doença. A dispersão da forma imperceptível da doença falciforme para fora da África ocorreu a partir do período Neolítico Posterior (próximo dos 500 anos a.C.), quando o Saara se tornou deserto e as populações populações que viviam naquela região tiveram que migrar para outras regiões da África e posteriormente para a Ásia e Europa. Na realidade, os africanos já conheciam essa rota há mais de um milhão de anos, porém, impelidos pela falta de alimentos, essa migração tornou-se tornou se intensa a partir de 500 anos a.C. Foi por essa via que a anemia falciforme se difundiu para a Sicília, Portugal, Espanha, Arábia Saudita e outros países do Oriente Médio. Entre os séculos 15 e 18, o DNA da anemia falciforme foi introduzido nas Américas éricas e no Caribe por meio da escravidão africana. Especialmente no Brasil, os trezentos anos de tráfico de escravos fizeram entrar pelos portos da Bahia, Pernambuco e Rio de Janeiro 81


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP aproximadamente quatro milhões de africanos. Esses escravos foram direcionados direcionados inicialmente para o trabalho nas fazendas de cana de açúcar do nordeste e para a extração do ouro em Minas Gerais. No início do século 18, o direcionamento dos escravos tomou o rumo do Rio de Janeiro, onde mais tarde se instalaria a corte do rei D.João D.João VI. Recentes pesquisas mostraram que são justamente os estados do Nordeste, Minas Gerais e Rio de Janeiro os que apresentam alta prevalência da forma imperceptível da anemia falciforme e o maior número de doentes da anemia falciforme. Talassemia é uma palavra de origem grega em que thalassa significa mar, aima é sangue, e anaima quer dizer falta de sangue. Portanto, thalassa anaima (latinizado para talassemia) significa povos que vivem no mar (ilhas) e que têm falta de sangue. Como se sabe a Grécia é um m país formado por uma região continental e por centenas de ilhas. A origem da Grécia data de 3500 a.C. e, a partir da idade do bronze (2500 a 1100 a.C.), surgiu uma civilização organizada e expansionista. As conquistas de ilhas foram marcadas por guerras cruentas e foi durante esse período que cunharam o termo talassemia para designar que, em várias ilhas, os conquistadores observaram que muitas das crianças morriam alguns meses após o nascimento com muita palidez. Com certeza esses recém-nascidos recém tinham a forma mais grave da talassemia, a talassemia maior. Acontece que, em muitas ilhas, eram comuns os casamentos entre parentes co-sanguíneos, sanguíneos, pois esses povos ficavam isolados de outras civilizações por longos anos. Portanto casamentos entre dois portadores imperceptíveis de talassemia, ou talassemia beta menor, eram comuns e a probabilidade de nascerem filhos com talassemia beta maior era de 25%. Em 1988 um grupo de arqueólogos britânicos que estudava peças de cerâmica relacionadas com o período relativo à época época do bronze encontrou centenas de esqueletos fossilizados de recém-nascidos nascidos que estavam amontoados no fundo de um abismo da ilha Páros no mar Egeu, a 120 km de Atenas. A análise desses esqueletos revelou que as estruturas ósseas tinham as alterações típicas icas da talassemia maior. Os arqueólogos concluíram também que o amontoado de esqueletos de recém-nascidos recém nascidos fazia parte de uma oferenda aos deuses para aplacar-lhes lhes a ira e evitar que outras crianças doentes nascessem. Jonas e Cristiane eram saudáveis, jovens jovens e formavam um casal com muitos sonhos e esperanças. Cristiane engravidou e teve uma gestação normal. Com muita alegria, receberam o nascimento de Aline. Os dois primeiros meses de Aline foram como o de todos recém-nascidos. nascidos. A partir do terceiro mês, Aline Aline começou a ficar pálida e tinha febre quase todos os dias. O pediatra disse ao casal que a criança deveria estar com uma virose crônica e que

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP afetou a qualidade de alimentação e, portanto, estava com anemia por deficiência de ferro. Paciência e tudo voltaria taria ao normal após o tratamento com sulfato ferroso. No quarto mês as coisas pioraram para o bebê. O abdômen estava inchado e a mãe percebeu que o crânio de Aline tinha imperfeições. O pediatra se esquivou e sugeriu que procurasse um hematologista, que suspeitou suspeitou de talassemia maior. Os exames laboratoriais comprovaram que Jonas e Cristiane eram portadores imperceptíveis de talassemia beta menor e o bebê havia herdado os genes talassêmicos do pai e da mãe e, portanto, era uma criança com a forma grave da doença, oença, ou seja, a talassemia beta maior. Orientados adequadamente pelo médico hematologista, Aline está atualmente com 20 anos de idade, bonita e cheia de sonhos. Mas como ela conseguiu tudo isto? Desde os 6 meses de idade, recebe sangue a cada trinta dias por meio da transfusão de uma certa quantidade de glóbulos vermelhos doados para tal fim e, com esse procedimento, evita-se evita se que a anemia se acentue. Por causa do sangue que recebeu, há um excesso de ferro, proveniente desses glóbulos vermelhos e para evitar evitar que seu organismo se prejudique com deposição de ferro no coração, fígado, rins, glândulas endócrinas e pele, ela usa diariamente um medicamento que funciona como imã. Esse medicamento se liga ao ferro que está sobrando no sangue e é expelido pela urina. urina. E por fim, a cada cinco anos recebe vacinações para evitar infecções. Todo esse cuidado tem resultado para Aline um alongamento de sua vida e com qualidade. Antes dos anos 80 do século passado, o talassêmico maior dificilmente sobrevivia além da primeira infância, e essa conquista foi conseguida por meio de trabalhos interdisciplinares que incluem a puericultura, pediatria especializada, exames laboratoriais específicos, médicos, enfermeiros e psicólogos competentes e muita dedicação da família, parentes, amigos e associações de talassêmicos. O DNA da talassemia tem defeitos cujos resultados podem se traduzir na incapacidade de produzir as moléculas de hemoglobina. Esse defeito pode ocorrer no DNA do gene alfa que está no cromossomo 16 ou no DNA do gene beta beta que está no cromossomo 11. Para exemplificar a mutação do DNA da talassemia e as suas consequências, abordaremos a talassemia do tipo beta por ser comum entre os brasileiros, principalmente os de descendências italiana, árabe e grega. Na talassemia beta, beta, quando a falha ocorre em dose dupla, ou seja, a pessoa recebe do pai o cromossomo 11 com o DNA mutante para a globina beta e da mãe o cromossomo 11 com a mesma mutação, a anemia é tão grave e as conseqüências clínicas tão evidentes que o diagnóstico médico médico pode ser feito antes de a criança completar seu primeiro ano de vida. A hipótese da origem da talassemia, assim como a anemia falciforme na África, imagina-se se que tenha sido obra de mutações fundamentais que ocorreram entre 100 e 50 mil 83


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP anos atrás nas regiões banhadas pelo mar Mediterrâneo. Essas mutações atingiram o DNA do gene da globina beta no cromossomo 11 bem como o DNA do gene da globina alfa no cromossomo 16. O curioso desse fenômeno genético é que a mutação fundamental que alterou o DNA do cromossomo ossomo 11, atingiu populações que viviam nas regiões que atualmente compõem os países mediterrâneos, quais sejam, Itália, Grécia, Líbano, Síria, Israel, Espanha, Argélia, Marrocos, Tunísia e ilhas do Mediterrâneo. Por essa razão, a talassemia beta foi denominada deno por muito tempo como a anemia do Mediterrâneo. No entanto, a mutação fundamental que alterou o DNA do cromossomo 16 (talassemia alfa), atingiu as populações das regiões que atualmente compõem os seguintes países do sudeste asiático: Brunei, Cambodja, Cambodja, Filipinas, Indonésia, Laos, Malásia, Mianmar, Singapura, Timor-Leste Timor e Vietnã. A população brasileira tem um grau de miscigenação que pode ser definido como diversificado. Além dos indígenas, portugueses e negros, o Brasil recebeu, no final do século 19, grandes levas de imigrantes italianos, espanhóis, árabes e japoneses. Esses imigrantes vieram em busca de melhores condições de vida, uma vez que a Europa e Ásia passavam por grandes dificuldades econômicas. Junto com a cultura, usos e costumes desses imigrantes imi recebemos também a contribuição dos genes para as talassemias beta e alfa. Por esse motivo cerca de 1% de todos os brasileiros são portadores de talassemia beta menor, algo em torno de 2 milhões de pessoas e de perto de 2,5 mil pessoas têm a doença causada pela talassemia beta maior. Informações detalhadas sobre doença falciforme e talassemias podem ser obtidas em três sites criado pelo autor do livro:



www.hemoglobinopatias.com.br



www.talassemias.com.br



www.ciencianews.com.br

Palácio dos Czares em São Petersburgo, Rússia, noite do dia 10 de outubro de 1904. A enfermeira imperial ao retirar a faixa que envolvia o tronco do príncipe Alexei Romanov, então com três meses de idade, deparou com um filete de sangue que brotava de uma das pequenas dobras do umbigo da criança. Um mal estar, seguido de um calor intenso em seu pescoço, fez com que a enfermeira cambaleasse até até se sentar numa cadeira e recobrar o controle. Ela sabia que na família da mãe de Alexei, a czarina Alexandra, havia vários casos de hemofilia, muitos dos quais morreram antes dos cinco anos de idade.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Rapidamente colocou um tampão de algodão para estancar estancar o sangue e pediu que fosse chamado com urgência o ajudante de ordens. Leonid chegou rápido aos aposentos do bebê e recebeu a notícia da enfermeira. O ajudante de ordens Leonid era a pessoa de total confiança do czar Nicolau II, imperador da Rússia, e transmitir transmitir essa má notícia ao czar, cortavacortava lhe o coração. Saiu cabisbaixo em direção ao aposento imperial, uma vez que czar e czarina já haviam se recolhido. Atravessar o corredor com quase trinta metros, iluminado com a luz bruxuleante das luminárias de velas, velas, pareceu ser uma eternidade. O czar o atendeu e, ao receber a notícia, soltou uma exclamação que chamou a atenção de Alexandra. A preocupação se abateu sobre os dois naquele momento. A pergunta que não ousava sair de suas bocas era: o herdeiro do impérioo russo tem hemofilia? Depois de quatro filhas, a chegada do tão esperado herdeiro havia sido comemorada de forma grandiosa, afinal estava garantida a continuidade de oito gerações em 150 anos da dinastia Romanov. A constatação da doença veio à medida que a criança crescia, nos angustiantes momentos sem fim das crises de dores, principalmente quando começou a dar os primeiros passos. Apesar dos cuidados, tombos eram inevitáveis. Nas ocasiões em que o frágil corpinho de Alexei doía, os médicos do império mal conseguiam acalmar a criança. A aflição era visível em todos os que participavam da intimidade da família imperial. Quando Alexei tinha dois anos de idade, a czarina soube por meio de sua prima, a duquesa Anya, que um monge ortodoxo operava milagres nos arredores arredores de São Petersburgo. Alexandra mandou buscá-lo lo imediatamente para tentar aplacar o sofrimento de seu filho. Ao chegar ao palácio de São Petersburgo, o monge Grigori Rasputin impressionou a corte imperial pela sua imponência física e por seu carisma místico. Leonid, o ajudante de ordens, conduziu-o conduziu à ante-sala sala do quarto do bebê e encontrou o czar e czarina aflitos pelos gritos e gemidos de dor da criança. O próprio Leonid explicou a Rasputin o problema que afetava a saúde de Alexei. Rasputin assentiu com a cabeça e pediu aos czares permissão para ficar a sós com a criança. O monge aproximou-se aproximou se do pequeno herdeiro, colocou sua pesada mão direita sobre a cabecinha de Alexei e sussurrou uma oração. Como num toque de mágica, a criança parou de chorar, gritar tar e gemer de dores. A partir desse dia, Rasputin passou a ser considerado a terceira pessoa mais importante do império russo, depois do czar e do herdeiro Alexei. Rasputin passou a ser presença diária no círculo íntimo da família e, durante os doze anos seguintes, aplacou as dores e os sangramentos do príncipe, sempre com sucesso. Alexei era inquieto e constantemente sofria pequenos acidentes domésticos que Grigori Iefimovich Novy era um camponês da aldeia Rasputze, assim a referência dada à sua pessoa era era de Gregori Rasputze cuja pronúncia em russo soa como Rasputin. Num certo dia, quando ainda tinha 22 anos de idade, Rasputin, arando a terra do sítio 85


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP em que morava, sentiu a presença de uma mulher vestida com um manto azul e rodeada por anjos. Dentro dos seus princípios religiosos e de sua fé, imaginou tratar-se tratar se da figura de Nossa Senhora. Emocionado com essa visão, decidiu dedicar-se dedicar se à vida religiosa e acreditou ter certos poderes espirituais. Procurou um mosteiro e passou a dedicar-se dedicar se a consolar os doentes doen da região. Porém sua fama de ser um religioso carismático e com atributos místicos chegaram ao conhecimento da nobreza e, em seguida, ao conhecimento da própria czarina Alexandra. Historicamente, o que se sabe é que Rasputin aproveitou-se aproveitou se de seu domínio domíni sobre o controle das dores do príncipe herdeiro para influenciar o czar e czarina da Rússia. A nobreza passou a ter inveja da aproximação de Rasputin com o casal imperial e tramou a sua morte. Rasputin resistiu ao envenenamento e aos tiros de garrucha dados dados por um príncipe russo. Ferido, teve suas mãos e pés atados com cordas e, a seguir, foi jogado no rio Neva em São Petersburgo. O corpo foi encontrado dois dias depois, porém com as mãos desamarradas. O czar Nicolau II juntamente com a czarina, as quatro filhas e o herdeiro Alexei foram fuzilados e assassinados por revolucionários russos na madrugada do dia 17 de julho de 1917. Alexei completaria 13 anos no mês de agosto. A hemofilia é conhecida desde a época em que foi escrito o Talmud, texto judaico, entre os anos 50 – 130 d.C. Segundo o texto sagrado, uma criança não deveria ser circuncisada se já tivessem morrido dois de seus irmãos em tal procedimento. Atualmente se sabe que a hemofilia é uma doença hereditária, com DNA defeituoso no cromossomo X – o mesmo que participa na determinação do sexo em que o par XX é encontrado nas mulheres e o par XY no homem. Por essa razão, quando um homem tem o defeito no DNA do gene da hemofilia, ele é homozigoto e perceptível para a doença, pois a integridade do gene que produz a proteína necessária para participar da coagulação do sangue, está defeituosa em quantidade ou qualidade. Nesse caso ocorre o sangramento que caracteriza a hemofilia. Na mulher, o defeito no DNA do gene da hemofilia afeta geralmente apenas um dos dos dois cromossomos X e, por isso, ela é heterozigota e imperceptível. É raríssimo ocorrer a forma grave de hemofilia na mulher pois, para que isto acontecesse, ela deveria receber dois cromossomos X afetados pela mutação, um da mãe e outro do pai; é incomum incomum o homem hemofílico gerar, notadamente se for uma pessoa consciente dos problemas causados pela hemofilia. A hemofilia afeta entre 20 e 100 indivíduos para cada um milhão de pessoas e se manifesta de acordo com a deficiência da proteína, conhecida por Fator Fator 8 que é a causa da hemofilia A, ou da proteína denominada por Fator 9 que causa a hemofilia B. A hemofilia A, que é a mesma da história do príncipe Alexei, é a mais comum (100 indivíduos/milhão) e a hemofilia B é mais rara (20 indivíduos/milhão). Ambas apresentam três tipos de manifestações clínicas: a forma grave em que há menos de 2% dos Fatores 8 ou 9 para induzir a coagulação do 86


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP sangue, é responsável por 50% dos casos de hemofilia; a forma moderada em que os Fatores 8 ou 9 têm 2 a 10% de atividade na na coagulação do sangue, afeta 30% dos portadores de hemofilia; e por fim, a forma discreta em que os Fatores 8 ou 9 têm entre 10 e 30% de suas atividades coagulativas, é a causa de 20% das hemofilias. Mais uma vez, apenas para ilustrar, a hemofilia A do príncipe ríncipe Alexei era a do tipo grave. Na hemofilia grave, as hemorragias são espontâneas e as atividades mais simples, por exemplo, caminhar, correr ou subir escadas, podem causar hemorragias dentro das articulações (joelhos, tornozelos, cotovelos, principalmente) principalmente) e músculos. As dores são provocadas pelo acúmulo de sangue nessas articulações e são conhecidas por hemartroses. Da mesma forma, a pele, músculos e mucosas também podem ter sangramentos espontâneos. Cerca de 30% dos hemofílicos nunca tiveram história história familiar de sangramentos e muitos desses casos são descobertos durante uma simples extração ou durante a escovação de dentes, quando ocorrem sangramentos contínuos por um longo tempo. A alteração mais comum do DNA que diminui a eficiência dos fatores 8 ou o 9, ocorre por uma mutação em uma das bases nitrogenadas do DNA. E essa mutação induz a deficiência das atividades dos fatores 8 ou 9 para promoverem a coagulação do sangue, quando esse fenômeno se faz necessário. Ao finalizar este capítulo, é importante destacar que, apesar dos cuidados que o hemofílico deve ter durante sua vida, a doença não é limitante para atividades intelectuais, políticas, culturais e sociais. Destaque deve ser dado a três personalidades brasileiras que padeceram durante toda vida produtiva produtiva com a hemofilia, os irmãos Herbert ou Betinho, Chico Mario e Henfil. Eles herdaram da mãe o cromossomo X com o DNA mutante para produzir o fator 8. Todos já falecidos deram inestimáveis contribuições sociais, políticas e culturais para o Brasil.

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O DNA DAS DOENÇAS NEURODEGENERATIVAS Capítulo 15 O DNA das doenças neurodegenerativas Entre todos os mamíferos, a espécie humana é a que apresenta maior tempo de vida e, entre os fatores que contribuíram para essa longevidade, destacam-se destacam algumas características genéticas do ser humano e o seu avançado grau de organização social e intelectual. Especificamente para o ser humano, o envelhecimento é um fato biológico natural, decorrente dos desgastes das atividades celulares que implicam o funcionamento funcionamento do organismo. Durante o processo de envelhecimento, ocorrem mudanças físicas e orgânicas que afetam notadamente a visão, audição, equilíbrio e a imunidade. Ao considerarmos os nossos quase quatro mil anos de história, revelada por marcas culturais e dee organização social, fica evidente que o ser humano atual tem, em média, o dobro da longevidade daqueles que viviam no período medieval, por exemplo. Até o início do século 20, era incomum as pessoas ultrapassarem a idade de setenta anos. Com o advento da antibioticoterapia por volta dos anos 40 e da maior disponibilidade de alimentação de qualidade além da acessibilidade aos serviços de atendimentos de saúde, a população idosa aumentou em quase todas as regiões do mundo. Por essa razão, à medida que a população população idosa se tornou mais numerosa, essa mesma população passou a ser suscetível a doenças antes muito raras como o câncer e a demência senil. Em 1901, o médico neurologista alemão Dr. Alois Alzheimer atendeu, no Asilo Municipal da cidade Frankfurt, Alemanha, Alemanha, uma paciente com 51 anos de idade que frequentemente tinha sintomas passageiros de desorientação e esquecimento. No ano seguinte, a paciente retornou ao asilo e foi atendida outra vez pelo mesmo Dr. Alzheimer, uma vez que os sintomas, antes rápidos e passageiros, haviam se tornado mais frequentes. Devido ao estado da paciente, o médico internou-aa para acompanhar o desenvolvimento daquele quadro patológico que ele acreditava ter origem psicótica.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Em 1903, a paciente apresentava um declínio mental que se s agravava continuamente, a ponto de não se lembrar do nome do marido com quem vivera 32 anos e nem do seu próprio nome. Com o passar do tempo, seu estado mental se deteriorou de tal forma, a ponto de não ter condições de cuidar de si mesma. Em 1906, cinco anos após o primeiro atendimento, a paciente faleceu. O Dr. Alzheimer, que também atuava em pesquisas de neuroanatomia, interessou-se se por examinar o cérebro da sua paciente e descobriu que havia, entre as vilosidades cerebrais, placas de diferentes tamanhos, tamanhos, formadas por um líquido gelatinoso e granular. Em 1907, o Dr. Alzheimer, impressionado com o caso de sua paciente, em que a principal novidade era a presença das placas gelatinosas espalhadas pelo seu cérebro, apresentouapresentou-o durante reunião científica anual ual de psiquiatria, na cidade universitária de Tubingen, sob o título de “Doença peculiar dos neurônios do córtex cerebral”. Nos anos que se sucederam, até 1915, quando veio a falecer, o Dr. Alzheimer atendeu a vários pacientes, a maioria idosos, com o mesmo mesmo histórico clínico daquela primeira paciente. É importante destacar que, em 1910, essa doença específica e neurodegenerativa já havia recebido o nome de doença de Alzheimer, em homenagem à contribuição científica dada por esse notável médico alemão.

almente, se sabe que a degeneração dos neurônios dos pacientes com a Atualmente, doença de Alzheimer se inicia antes da formação das placas gelatinosas e é causada por uma proteína anormal, conhecida por amilóide-beta amilóide beta que ataca as estruturas que fazem os contatos entree os neurônios, as sinapses cerebrais. A interrupção desses contatos prejudica a comunicação neurotransmissora entre os neurônios, dando início à neurodegeneração. Portanto, as placas gelatinosas são formadas por produtos dos restos celulares dos neurônios, neurônios associados com a proteína amilóide-beta. beta. Acredita-se Acredita se que há outras proteínas que causam lesões nos neurônios e nas sinapses e entre essas se destacam as presilinas 1 e 2, a apolipoproteína E, e a sortilina. As recentes comunicações científicas revelam que: qu a) a manifestação clínica da doença de Alzheimer aumenta na razão direta do envelhecimento; b) 3% das pessoas com idade entre 65 e 74 anos têm probabilidade de desenvolver a doença; c) entre as idades de 75 a 84, anos a probabilidade aumenta para 20%;

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP d) além dos 855 anos de idade, as chances de uma pessoa padecer da doença de Alzheimer é de 47%. A origem dessa lesão neurodegenerativa ainda está sendo estudada, mas podemos resumi-las las em três grupos básicos: adquirida durante a vida da pessoa, congênita durante o processo esso de gestação, e tendência genética que pode ser transmitida de geração a geração. As formas adquiridas da doença de Alzheimer geralmente são associadas às inflamações que ocorreram no cérebro, com prejuízos ao metabolismo dessas células. Várias causas podem estar relacionadas com inflamações do cérebro, por exemplo: traumatismo craniano em alguma fase da vida, isquemia cerebral, defeitos vasculares cerebrais, colesterol cronicamente elevado, diabetes mellitus e infecções crônicas. A forma congênita se deve deve à transmissão de uma alteração cromossômica da mãe para o feto, durante a gestação. Essa anormalidade genética é conhecida por trissomia do cromossomo 21, ou seja, ao invés de a pessoa ter um par desse cromossomo, nessa doença genética, ela tem três cromossomos omossomos 21. Essa situação é comum na síndrome de Down, e está comprovado que todas as pessoas com trissomia do cromossomo 21, que tenham mais de 45 anos de idade, desenvolvem a doença de Alzheimer na fase pré-senil. pré Por fim, a tendência genética da doença doença de Alzheimer está ligada à manifestação anormal de um ou mais entre os cinco genes, até o presente identificados. O DNA desses genes se alteram à medida em que ocorrem o envelhecimento temporal da pessoa e dos seus neurônios. Os cinco genes até o presente, presente, relacionados com a doença de Alzheimer, são os seguintes: 1. gene produtor da proteína amilóide-beta, amilóide no cromossomo 21; 2. gene produtor da proteína presilina-1, presilina no cromossomo 14; 3. gene produtor da proteína presilina-2, presilina no cromossomo 1; 4. gene produtor da apolipoproteína apolip E, no cromossomo 19; 5. gene produtor da proteína sortilina-1 sortilina (SORL-1). Entretanto é fundamental que se esclareça que a forma adquirida é a mais prevalente, seguida da tendência hereditária e, por fim, a congênita. Além disso, podem correr duas situações ações concomitantes, por exemplo, o DNA anormal para produção da proteína amilóide-beta beta associado com colesterol cronicamente elevado. Inúmeros estudos apontam que, além das alterações do DNA desses cinco genes, há outros genes com DNA que se tornam doentess e podem estar envolvidos na produção de proteínas neurodegenerativas. Esse fato 90


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP fortalece a hipótese de que a doença de Alzheimer é uma doença em que muitos genes podem estar envolvidos, induzidos por alterações orgânicas que se acumularam durante a vida da pessoa. É importante destacar que, atualmente, é possível prever as alterações genéticas com a tendência hereditária da doença de Alzheimer, por meio da análise específica dos cinco genes acima relacionados e que causam degeneração de neurônios.

Rubens ns era um cirurgião-dentista cirurgião dentista de muito sucesso na sua cidade. Além da competência profissional reconhecida pelos próprios colegas, participava ativamente das atividades sociais e culturais da sua comunidade. Aos 45 anos, feliz com tudo o que havia conquistado do em sua vida familiar e profissional, sentiu os primeiros sinais que poderiam caracterizar uma doença neurodegenerativa. Ao ir trabalhar, numa tarde do mês de maio, sentiu insegurança, quando precisou manipular os complicados instrumentos cirúrgicos da sua s especialidade. Não deu muita atenção ao episódio, pois no dia seguinte e nos outros dias sequentes suas atividades foram exercidas com a habilidade usual. Duas semanas após, o problema da insegurança voltou a manifestar com uma intensidade preocupante. Rubens não conseguiu fixar, com a devida segurança, os instrumentos cirúrgicos entre os dedos polegar e indicador. Situação igual a essa repetiu-se repetiu se em casa quando tentou segurar um copo com água. Percebeu rapidamente que seu problema era neurológico. Após vários exames clínicos e neurológicos foi diagnosticada Esclerose Lateral Amiotrófica, ou ELA. Com o decorrer do tempo passou a ter dificuldades em se locomover, alimentar e expressar. Apesar de tudo, sua capacidade intelectual não foi afetada, tornando sua su situação extremamente aflitiva. A ELA foi inicialmente designada por doença de Lou Gehrig, em homenagem ao famoso jogador norte-americano americano de beisebol que, aos 36 anos de idade, foi obrigado a se afastar do esporte por incapacidade física grave. Esse episódio episódio ocorreu em 1939, e Lou Gehrig era o esportista de maior renome nos Estados Unidos. Obviamente dedicaram-lhe dedicaram todos os cuidados médicos, associados aos mais avançados exames laboratoriais e de imagens disponíveis na época. O resultado de todas as pesquisas pesquisas feitas com o famoso esportista apontou para uma doença neurodegenerativa até então desconhecida. O excepcional físico britânico Stephen Hawking, autor de diversas obras sobre a origem do Universo e considerado o mais brilhante físico teórico desde Albert Albe Einstein, também padece de Esclerose Lateral Amiotrófica desde os vinte anos de idade. Atualmente,

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP sexagenário, resiste ao avanço fatal da doença, graças a uma série de cuidados médicos de avançada tecnologia. Nessa doença, ocorre o prejuízo seletivo das das células nervosas responsáveis pelo controle da musculatura, quais sejam, os neurônios motores. A perda progressiva desses neurônios afeta diversos músculos do corpo, provocando fraqueza e atrofia com perda de massa muscular. A manifestação da doença geralmente geralmente ocorre entre os 40 e 50 anos de idade e a progressão tem grande expressão neurodegenerativa, resultando em morte entre três e vinte anos após o diagnóstico. Entre as principais causas, destacam-se destacam se as lesões dos neurônios motores, causadas por doenças auto-imunes. imunes. Nessas doenças, os próprios anticorpos da pessoa afetada atacam os seus neurônios. Outras causas podem ser desencadeadas por inflamações e traumas dos neurônios motores, bem como por lesões do DNA que compõem pelo menos seis genes já descobertos rtos e relacionados com ELA. Um desses genes, o SOD1, é conhecido por produzir enzimas antioxidantes que protegem as células de produtos tóxicos, especialmente os radicais livres. O gene SOD1 está localizado no cromossomo 21 e, quando o seu DNA está lesionado lesion por mutação, a produção dessas enzimas antioxidantes diminui e as células se tornam alvos fáceis de produtos tóxicos. O caso do Dr. Rubens que, ao longo de sua vida profissional, teve contato com produtos químicos, muitos dos quais com alto teor tóxico, tóxico, se ele tivesse lesão no DNA do gene SOD1 – fato não avaliado na oportunidade – seus neurônios seriam extremamente sensíveis aos malefícios dos produtos tóxicos que foram se acumulando durante anos. Outra causa capaz de induzir a ELA, se deve à mutação no DNA do gene GLUGLU R25, também localizado no cromossomo 21. Normalmente esse gene produz uma proteína que capta a glutamina em excesso na célula. A glutamina tem grande potencial neurotóxico. Na falta da proteína captadora de glutamina, esse produto se acumula acumula nos neurônios, causando a toxidade e degeneração celular. As pesquisas realizadas até o momento indicam que apenas 10% dos doentes com ELA têm como causa lesões do DNA. A maior parte se deve, principalmente, aos efeitos de doenças auto-imunes.

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O DNA NA DAS VIRTUDES Capítulo 16 O DNA das virtudes Virtude é basicamente definida pela disposição de se praticar o bem. Entre as coisas que consideramos “do bem”, está a virtuosidade, que significa a habilidade artística de uma pessoa. Entre as habilidades, destaca-se se a música e, para que um músico se torne virtuoso, é preciso que ele tenha o ouvido absoluto. Mas o que é ouvido absoluto? É a capacidade de perceber e dar nome a cada uma das notas musicais que chegam ao seu ouvido. Nesse caso, a pessoa que tem o ouvido absoluto distingue além dessas notas, os sons vindos da buzina de um automóvel, da natureza, dos animais, das máquinas, etc. A explicação para esse dom está na capacidade de ter o ouvido formado por células capilares auditivas de extraordinária sensibilidade. sensibilidade. O nome de “células capilares” é porque a sua forma, quando visualizada no microscópio, se parece a pelos. Por essa razão, quando as células capilares se apresentam perfeitas, formam uma faixa de sensores de vibração ao longo de toda a extensão ão da cóclea, no ouvido interno que detecta o som. A faixa de sensores de vibração quando recebe algum tipo de som, emite estímulos biológicos que sensibilizam os neurônios do lado esquerdo do cérebro, onde os sons são processados. Nos músicos, por exemplo, exemplo, essa região é mais ativa e dependendo do músico a região é extraordinariamente ativa. Estima-se Estima se que uma em cada dez mil pessoas tenha essa habilidade. Alguns cientistas admitem que a herança genética que forma células capilares primorosas, associada a umaa cóclea anatomicamente perfeita é o primeiro passo para que uma pessoa se torne virtuosa. Porém, para que esse atributo genético resulte em sucesso, há necessidade da cooperação do meio ambiente em que essa pessoa está inserida. Nesse caso, o meio é determinante minante e poderá direcionar uma pessoa com o ouvido absoluto para ser músico ou mateiro (pessoa que distingue sons de bichos e da natureza na floresta), por exemplo. As histórias de cinco músicos que selecionamos para explicar a associação da genética de um ouvido absoluto virtuoso com o meio em que viveram, podem mostrar o efeito epigenético em pessoas especiais.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP O músico brasileiro Hermeto Pascoal, quando criança, transformava panelas, bacias com água e penicos em instrumentos afinadíssimos que criavam novas novas sonoridades. Outro músico brasileiro, João Gilberto, tem um mau humor crônico que, com certeza, em parte vem de seu ouvido absoluto. Supersensível, João Gilberto não tolera cochichos na platéia, o barulho do ar condicionado, caixas de som desreguladas, desreguladas, entre outros, a ponto de abandonar apresentações ou reclamar publicamente desses defeitos. O excepcional músico austríaco, Amadeus Mozart, aos cinco anos já tocava piano e compunha melodias inteiras. Seu pai, exigente, obrigava-o obrigava o a estudar sem parar (efeito (efe epigenético forçado). Uma vez definiu o grunhido de um porco como sol sustenido. O controverso gênio do rock, Jimi Hendrix, no início de carreira, não tinha dinheiro para comprar um diapasão. Resolvia o problema, testando diapasões que estavam como amostras stras em lojas musicais e, com o som armazenado em seu cérebro, retornava para sua casa e afinava o seu violão. Finalmente o incomparável músico Ludwig von Beethoven que compôs extraordinárias melodias, aos 28 anos de idade, sentiu os primeiros sintomas de surdez que se acentuou rapidamente. Aos 53 anos, quando estava completamente surdo, os sons armazenados em seu cérebro lhe permitiram compor uma das mais belas sinfonias, a Nona Sinfonia de Beethoven. Um dos genes envolvidos na qualidade e sensibilidade sonora é o CDH 23, localizado no cromossomo 10. Esse gene tem sido estudado em virtuoses musicais para explicar as diferenças da captação de sons entre as pessoas. O DNA do gene CDH 23 produz proteínas bem estruturadas que fazem parte dos sensores de vibração vibração das células capilares da cóclea. Esses sensores transformam as ondas sonoras em impulsos nervosos que estimulam os neurônios a reconhecerem e distinguirem as diferentes notas musicais. Cada pessoa, entretanto, tem níveis diferentes de desgastes orgânicos orgânic das células capilares. Imagine um motorista de ônibus urbano na cidade do México que trabalha 14 horas diárias e compare-oo com um homem do campo que vive em harmonia com a natureza. É óbvio que os desgastes das células capilares são diferentes entre esses esses dois exemplos e a capacidade de trabalho do DNA do gene CDH 23 é completamente diversa. Acredita-se, Acredita portanto, que pessoas com excepcionais qualidades musicais tenham esse DNA muito mais ativo. Além disso, outras organizações anatômicas, notadamente a qualidade qualidade da concha espiral da cóclea, devem ser perfeitas para a captação dos sinais sonoros, bem como a capacidade ativa dos neurônicos do lado esquerdo do cérebro.

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O DNA DA MALDADE Capítulo 17 O DNA da maldade Uma pergunta que se faz com certa constância, constância, é se a maldade humana provém da própria pessoa ou é adquirida do ambiente. É uma discussão milenar, conforme relatos obtidos da filosofia oriental. Mencio Mong Tse (371 a.C. – 289 a.C), pensador chinês e seguidor de Confúcio, sustentava que “os seres humanos são naturalmente bons, agem dentro da moralidade, são dotados de compaixão e da capacidade de distinguir o bem do mal e, por isso, o mal é resultado de influências externas”. Em contraposição a esse conceito, o pensador e político chinês Han Tse (280 280 a.C. – 233 a.C) defendia que “os seres humanos são naturalmente maus e precisam da educação e pressão política (no sentido de civilidade) para se tornarem bons”. Essa discussão é tão atual que frequentemente há repercussões na imprensa, quando ocorre algum tipo de violência cruel. Foi o que aconteceu entre os anos de 2005 e 2007, período em que o Brasil foi abalado por assassinatos perversos, cometidos por adolescentes. Esses delitos geraram intensos debates em que elegeram o tema “Diminuição da idade penal no Brasil” como se fosse a resolução mágica de um problema de alta complexidade. Entre as centenas de artigos publicados nesse período, destaquei um para esse capítulo e que foi escrito por uma delegada de policia da cidade de São Paulo. Nesse artigo, artigo, a delegada desaprovava a diminuição da idade penal por acreditar que a origem do problema da violência com crueldade tinha outras causas. Eis o trecho do artigo que nos interessa nesse momento: “As crianças que nascem no Brasil, não têm o gene da maldade, maldade assim como aquelas que nascem na Suíça não têm o gene da bondade! Só que as crianças daquele país estrangeiro vêm de uma estrutura que lhes dá oportunidades. No Brasil, por sua vez, somam-se somam às deficiências de formação intelectual e cultural das crianças, crianças, o espantoso número de famílias desintegradas, gestações precoces na adolescência, abuso sexual, falta de orientação, etc. Será que é justo recair em cima da criança e do adolescente que, como folhas de papel em branco, são pintadas pelas cores da comunidade comunid em que vivem?”

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Realmente esse tema é muito intrincado para ser abordado apenas em um capítulo. Mas instigante como é, não poderia deixar de considerá-lo. considerá Há muitos estudos feitos e outros tantos em andamento com objetivos contra e a favor das influências ias genéticas no comportamento humano, relacionado com maldade. A capacidade de lidar com a pressão e a propensão a buscar emoções foram relacionadas a um gene do cromossomo X cujo DNA está envolvido na produção da enzima monoamino-oxidase monoamino (MAO). Essa sa enzima tem um papel fundamental no controle das nossas emoções por regular a quantidade de uma substância conhecida por serotonina. A serotonina é um elemento químico envolvido na comunicação entre as células do cérebro, os neurônios, e por essa razão é classificada biologicamente como um neurotransmissor. Nesta função, a serotonina controla as mensagens químicas e os impulsos elétricos entre um estímulo e sua resposta. A velocidade dessa comunicação chega a 300 km/hora em nosso organismo. Portanto essa comunicação é fundamental para a percepção e avaliação do meio que rodeia o ser humano e, assim, gerar respostas aos estímulos ambientais. Quando você fica com o “cabelo em pé” por causa de um susto ou de uma “saia-justa”, justa”, é porque seu organismo liberou grandes grandes quantidades de serotonina naquele rápido momento – momento suficiente para ocorrer o estreitamento dos vasos sanguíneos (vasoconstrição), inclusive na região da cabeça, e aumentar transmissão nervosa entre os neurônios. Como se sabe, quando um homem tem alteração num gene que está no seu cromossomo X, as implicações são enormes, pois ele não tem o outro cromossomo X para formar o par; ele tem o cromossomo Y fazendo par com o X (XY). Por essa razão, qualquer alteração no seu cromossomo X o torna homozigoto homozigoto (você se lembra da hemofilia no capítulo 14?). Diferentemente do homem, a mulher tem dois cromossomos X (XX), portanto a lesão no gene de um dos cromossomos X a torna heterozigota, sem que tenha as consequências patológicas da lesão, pois o outro cromossomo cromossomo X com o gene normal compensa a alteração do seu par correspondente. Voltando ao assunto do DNA do gene MAO e do cromossomo X, quando esse DNA está “doente”, devido a uma mutação, a enzima monoamino-oxidase monoamino oxidase se torna menos ativa para limpar o excessoo de serotonina que estimula as sinapses dos neurônios. Dessa forma o nível de serotonina vai às alturas e induz o indivíduo a buscar sensações fortes, alguns partindo para a agressividade extrema. Provavelmente essa seja uma das razões pelas quais ¾ dos presídios resídios sejam para os homens e apenas ¼ para as mulheres. Algo nesse sentido foi demonstrado por duas equipes de psicólogos, uma do King’s College de Londres e outra da Universidade de Winsconsin nos Estados Unidos. Esses

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP dois grupos de pesquisadores se dedicaram dedicaram a acompanhar o comportamento físico e mental de cerca de 500 homens desde o nascimento. O estudo iniciado em 1972 avaliou especificamente a tendência dos indivíduos à violência. Para diminuir o número de variáveis relacionado ao amplo tema de violência, viol consideraram apenas aqueles que tinham sintomas que caracterizavam os distúrbios anti-sociais anti e, também, os indiciamentos para crimes violentos. Para a análise dos resultados, foram constituídos apenas dois grupos: um grupo em que os homens tinham registros registros de severos maus tratos na infância, e o outro era formado por homens que não tiveram maus tratos considerados severos na infância. Avaliou--se o nível da enzima monoamino-oxidase oxidase (MAO) nos dois grupos e os resultados mostraram que os homens maltratados maltratados na infância tinham probabilidade dez vezes maior para cometer crimes violentos, desde que, além de terem sofrido os maus tratos, tivessem, também, a forma menos ativa da enzima MAO. Esse é um exemplo de uma anormalidade genética com forte indução do meio m em que a pessoa vive. Situações que envolvem o DNA da maldade, podem ser expandidas para explicar o comportamento humano dos senhores das guerras em todos os continentes do nosso planeta, desde o início da nossa civilização. Teriam sido somente as expansões expansões territoriais, ou os roubos de riquezas, ou mesmo as limpezas étnica, as razões para matar, sodomizar e estuprar?

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O DNA DA RESISTÊNCIA FÍSICA Capítulo 18 O DNA da resistência física

O esforço físico resulta de qualquer atividade desenvolvida desenvolvida por uma pessoa, seja durante a prática de exercícios pesados ou até durante o período de repouso. O grau de dispêndio de energia é denominado por resistência física. Durante o repouso, o coração bombeia entre 3 e 6 litros de sangue por minuto, mas durante esforços físicos com intenso grau de dispêndio de energia, o bombeamento do coração pode requerer a incrível marca de 35 litros de sangue por minuto. Para exemplificar uma situação de elevado grau de resistência física, destaco a prova esportiva conhecida co por Triatlo Olímpico. Essa prova é composta por três competições contínuas: 1,5km de natação, 40km de corrida de bicicleta e 10km de corrida a pé. Fisiologicamente a prova demanda intensas atividades físicas dos tipos aeróbica e anaeróbica. Durante o exercício, os músculos necessitam de oxigênio para gerar energia e entrar em atividades. Se o oxigênio for obtido do ar que respiramos, a atividade física que se verifica é do tipo aeróbica. Porém, quando o exercício é extremamente ativo, a requisição de d energia para movimentar a musculatura é muito maior, de tal maneira que o oxigênio respirado se torna insuficiente para produzi-la. produzi la. A partir desse ponto o músculo começa a obter energia as suas próprias custas por meio da queima de glicose ou do glicogênio glicogênio muscular, e esse processo é conhecido por atividade física do tipo anaeróbica. Há métodos laboratoriais que avaliam a energia consumida durante exercícios físicos e que exigem diferentes graus de resistência física, por exemplo:  o esforço físico de grau leve consome menos de 1000 calorias a cada 8 horas de exercício;  o esforço físico de grau moderado consome entre 1000 e 1600 calorias a cada 8 horas de exercício;  o esforço físico de grau intenso consome entre 1600 e 2000 calorias a cada 8 horas de exercício; 98


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP  o esforço físico de grau muito intenso consome mais de 2000 calorias a cada 8 horas de exercício. Todo esse consumo de energia somente é possível devido as reações químicas e transformações biológicas que ocorrem dentro das nossas células. Esse processo proces científico é conhecido por metabolismo celular. É ele que libera a energia necessária para que ocorram os processos vitais, caracterizados pelo bombeamento de sangue, funcionamento de todas as células dos tecidos e órgãos, envolvidos durante o exercício, exercício, produção de hormônios e enzimas e o controle da temperatura do corpo. Para finalizar a primeira parte desse capítulo, é importante considerar que o consumo de energia e a resistência física de uma pessoa dependem do tamanho do corpo, sexo, idade, estado físico, nutrição e temperatura do próprio corpo e do meio ambiente. No primeiro dia de janeiro de 2009, enquanto uma família comemorava o início de um novo ano, uma garotinha de 1 ano e 9 meses de idade, certamente entediada com as brincadeiras dos adultos,, resolveu se arriscar em uma aventura. A comemoração ocorria na fazenda da família localizada numa clareira de mata da floresta amazônica, no estado de Rondônia. A menina, sem que ninguém percebesse, caminhou com seus passinhos ainda trôpegos os setenta metros etros que separavam a sede da fazenda com a mata. Adentrou a mata com a naturalidade dos inocentes e, após alguns metros adiante, se perdeu. Cerca de vinte ou trinta minutos depois, a mãe percebeu o sumiço da garotinha e o alarme foi dado. Ninguém, naquelas naquelas primeiras horas de angústia, supôs que a menina poderia ter ido em direção da mata. Procuraram pelos arredores e até suspeitaram de sequestro. Alguém da família sugeriu que fossem procurá-la procurá la na mata. Pouco fizeram, pois estava anoitecendo e o desespero tomou omou conta da família. A polícia foi avisada, mas o contingente policial da cidade próxima era pequeno e pouco pôde fazer. No terceiro dia a comoção atingiu todo o estado de Rondônia, pois o noticiário da TV deu destaque ao caso, de tal forma que o governador governador do estado, sensibilizado com o que estava ocorrendo, enviou uma tropa de 250 soldados especializados em florestas. Foi a salvação, após cinco dias desaparecida, a garotinha foi encontrada viva e deitada numa espécie de gruta. Estava consciente, assustadíssima, díssima, havia perdido três dos seus doze quilos de peso, centenas de picadas de insetos por todo o seu frágil corpinho e, pasmem, se alimentou instintivamente de barro e água de poças que encontrou em sua inesquecível caminhada por 200 metros dentro da floresta. Essa história verídica é um exemplo de resistência física em que se somam o exercício de caminhar por dias, numa fase em que mal sabia andar, num ambiente hostil, com 99


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP variações bruscas de temperatura e umidade, estado nutricional completamente comprometido comp e 25% de perda do peso corporal. A garotinha foi resgatada e salva talvez no último dia em que sua resistência física lhe garantiu a vida. A resistência física está intimamente ligada à nossa musculatura que é diferenciada em dois tipos: a cardíaca cardíaca e a esquelética. A musculatura cardíaca trabalha continuadamente, num ritmo regular de contração e relaxamento, enquanto que a musculatura esquelética trabalha quando requisitada, por exemplo: ao nos levantarmos de uma cadeira, determinados músculos são exigidos para esse esforço, enquanto que para praticarmos a natação é demandado o trabalho de todos os músculos. A resistência física também tem relação com o funcionamento normal do fígado, que fornece glicose para a musculatura esquelética sob forma de um um composto químico, conhecido por glicogênio. Os pulmões, por sua vez, também participam da resistência física, pois quando o músculo esquelético é requisitado para trabalhar, consome 90% do oxigênio que respiramos. Em resumo, durante o esforço físico, o músculo músculo esquelético é o centro das atenções, porém depende do bom funcionamento do coração, fígado e pulmão. Durante todo esse processo físico, o músculo funciona como uma usina biológica, convertendo glicose, gordura armazenada nos tecidos e proteínas das células em energia. Quanto maior o grau de conversão desses três elementos básicos maior será a energia para movimentar o músculo esquelético. Tal como numa usina, toda essa reação resulta em vapor que no nosso organismo se traduz em suor e elevação da temperatura temperatura corporal. Para que a atividade física se desenvolva adequadamente, é preciso a ação de substâncias orgânicas, das quais a mais conhecida é uma enzima denominada adenosina monofosfato deaminase-1 deaminase (AMPD-1). Em cada um dos dois cromossomos 1, que fazem fazem parte do nosso patrimônio genético, há um gene denominado também de AMPD-1 AMPD 1 e que produz a enzima adenosina monofosfato deaminase-11 cuja função é a de transformar glicose, gordura e proteínas do músculo esquelético em energia. Dessa forma, a musculatura esquelética contrai e relaxa com altíssima precisão. Como se sabe, todas as pessoas têm dois cromossomos 1, um proveniente do pai e outro da mãe, e portanto há dois genes AMPD-1, AMPD 1, um em cada cromossomo. Se os dois genes são saudáveis, a liberação de energia para os músculos ocorre sem problemas. A maioria das pessoas tem seus genes normais e, se treinassem adequadamente, poderiam ter desempenho físico semelhante aos atletas que praticam o Triatlo Olímpico. Mas se um dos genes tiver o DNA alterado, a produção da enzima diminui drasticamente. Nesses casos, haverá falta de 100


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP energia para ativar continuamente o músculo esquelético, e os sinais desse desequilíbrio são sentidos por meio de câimbras, dores e fadiga musculares. Em situações mais adversas, ou seja, quando do os dois genes têm seus DNAs alterados, a diminuição da enzima é tão significativa que pode originar doenças musculares graves. Essas situações graves são extremamente raras. O caso da garotinha que se perdeu na floresta amazônica, nos faz concluir que a sua resistência física foi perfeita, enquanto a enzima adenosina monofosfato deaminase-1 deaminase executou bem sua tarefa de transformar glicose, gordura e proteínas do músculo esquelético em energia. Mais um dia de solidão na mata teria sido fatal, ela já havia perdido perdido 25% do seu peso e suas reservas energéticas estavam esgotadas. Provavelmente se o DNA do gene que produz a enzima AMPD-11 tivesse uma alteração, sua resistência física estaria comprometida nas primeiras vinte e quatro horas.

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O PROCURA-SE PROCURA SE O DNA DA INTELIGÊNCIA Capítulo 19 Procura-se se o DNA da inteligência A inteligência humana é recente dentro do contexto da nossa evolução. É provável que, entre 10 mil e 6 mil anos a.C., deu-se deu se o início da organização social com o desenvolvimento de diversas iversas formas de habilidades, conhecimentos e compreensão. Não há dúvida de que esse desenvolvimento cognitivo aperfeiçoou e estimulou certos genes a desenvolverem moléculas de DNA específicas para esse fim. Entretanto, como se verá adiante, a herança de genes relacionados com inteligência é um assunto polêmico. A proposta universalmente aceita sobre o tema inteligência foi apresentada em 1983 pelo psicólogo cognitivo, de origem americana, Howard Gardner. Esse psicólogo apresentou uma proposta conhecida por por “Teoria das inteligências múltiplas”. Inicialmente, elencou sete tipos diferentes de inteligência e que depois teve a adição do oitavo tipo (inteligência naturalista) e mais recentemente foi considerado, ainda que apenas para estudo, o nono tipo (inteligência ência existencialista). Gardner definiu essencialmente os tipos de inteligência a partir do conceito de que o ser humano possui um conjunto de diferentes capacidades. Os nove tipos de inteligência são: 1. Lógico-matemática – está associada diretamente ao pensamento amento científico, ao raciocínio lógico e dedutivo; 2. Lingüística ou verbal – está associada à habilidade de se expressar por meio da linguagem verbal, escrita e oral; 3. Espacial – está associada ao sentimento de direção, à capacidade de formar um modelo mental e utilizá-lo lo para se orientar; 4. Corporal-cinestésica cinestésica – está associada aos movimentos do corpo que podem ser um instrumento de expressão; 5. Interpessoal – está relacionada à capacidade de se relacionar com as pessoas; 6. Intrapessoal – está associada à capacidade capacidade de estar bem consigo mesmo, de conseguir administrar os próprios sentimentos; 102


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP 7. Musical – está associada à capacidade de se expressar por meio da música, ou seja, dos sons, organizando-os os a partir de tons e timbres; 8. Naturalista – consiste na habilidade de identificar e classificar padrões da natureza. É também conhecida como inteligência biológica e ecológica. 9. Existencialista – consiste em considerar as questões mais profundas da existência, de fazer reflexões de quem somos, de onde viemos e porque morremos. morremo Em todos os capítulos deste livro, destacamos personagens reais, inteligentes ou gênios, que deram vida às várias histórias que foram relatadas. Dessa forma, eu convido o leitor a relacionar alguns dos nossos personagens reais com um ou mais tipos de inteligência inteligência das nove que foram apresentadas. Os personagens são:

Tipos de inteligência

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- Gregório Mendell:

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- James Watson:

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- J. Craig Venter:

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- Albert Einstein:

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- Alois Alzheimer:

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- Ludwig van Beethoven:

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Algum desses ilustres gênios preencheu pelo menos cinco, dos nove tipo de inteligência? A herança da inteligência é um tema controverso. Albert Einstein, por exemplo, teve uma vida atribulada com três esposas e sempre foi um pai ausente. Dos três filhos que q teve, a mais velha, Lieserl, nunca se teve notícia, uma vez que nasceu do relacionamento de Einstein com sua primeira esposa Mileva – mas antes de se casarem. A Alemanha daquela época (1902) era muito conservadora e uma criança nascida fora do casamento era inaceitável dentro da sociedade germânica. O segundo filho, também com Mileva, Eduard, tornou-se tornou se doente mental e viveu num hospital psiquiátrico de 1933 a 1965, quando faleceu. O terceiro filho de Einstein com a segunda esposa Elsa, Hans Albert, teve uma vida mais feliz. Tornou-se Tornou professor de hidráulica da Universidade da Califórnia, em Berkeley. Embora fosse uma pessoa inteligente, nunca teve a genialidade do pai.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Em contraposição ao destino dos filhos de Einstein, o casal Pierre Curie e Marie Curie, ambos Prêmio Nobel de Física, em 1903, (Marie foi laureada com mais outro Prêmio Nobel, desta vez de Química, em 1911) tiveram duas filhas: Irene e Éve. Irene Curie seguiu os passos dos pais e ganhou o Prêmio Nobel de Química em 1935, e Éve Curie tornou-se tornou escritora de sucesso. Por essas razões, pode-se pode se concluir que não se herda apenas um gene com o DNA da inteligência, mas uma constelação de genes que interagem com o que o ambiente oferece. Ainda não se conhece de fato os genes relacionados com inteligência, inteligênc aptidão e habilidades, mas certamente eles existem.

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DNA DO CÂNCER Capítulo 20 DNA do câncer A palavra câncer sempre nos traz o desconforto do seu significado. A razão disso é que, para cada cinco mortes por diferentes causas, uma delas delas se deve a um determinado tipo de câncer. Nos dias atuais, nos impressionamos com essa doença, porque nem sempre levamos em consideração a existência de três razões básicas. A primeira é o fato de as pessoas estarem vivendo mais tempo e, na velhice, o organismo se torna mais fragilizado em toda a sua estrutura, situação em que as células, com tendência para “saírem de linha”, se sobressaem e podem se tornar cancerosas. A segunda razão se deve à divulgação de centenas de trabalhos científicos que são publicados blicados mensalmente ou apresentados em congressos específicos da área e que relatam novidades de diagnósticos precoces, novas terapias e novas esperanças. E, por fim, a terceira razão é a divulgação feita pela mídia, quase sempre de forma espetacular e com co quase nenhum conteúdo útil. A inclusão deste capítulo no livro “Em nome do DNA...” foi muito pensada, pois trata-se se de um tema tão complexo que a maioria dos meus colegas da área biológica evita abordá-lo lo informalmente. Mas como o objetivo deste livro é mostrar o DNA de forma não exclusivamente científica, você terá, a partir de agora, uma visão abrangente sobre o câncer, informações que nem sempre constam de reportagens, mesmo naquelas de melhor qualidade. É possível que, depois de ler todo esse capítulo, capítulo, você entenda porque os cientistas ainda não descobriram a tão desejada vacina contra o câncer. Essa perplexidade deve ser entendida pelo fato desta doença ter uma história que contempla conhecimentos acumulados há milhares de anos. Nem sempre o arqueólogo, arqueólogo, ao encontrar uma peça fossilizada da nossa prépré história, tem a noção das alterações que poderiam alerta-lo, alerta lo, por exemplo, de uma malformação no osso. Às vezes, a sorte premia equipes interdisciplinares que se dedicam à arqueologia. Foi o que aconteceu em m 1972, quando uma equipe composta por arqueólogos, médicos e biólogos britânicos analisaram ossos fossilizados datados por meio de determinações científicas em 8 mil anos. Esses ossos foram desenterrados num sítio arqueológico de Tell el-Mukayyar, el Mukayyar, sob o qual q

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP está soterrada a antiga cidade de Ur, às margens do rio Eufrates, no Iraque. Analisados visualmente, um desses ossos fósseis tinha malformações típicas de um câncer ósseo, conhecido atualmente por osteosarcoma, posteriormente confirmado na análise microscópica micr pela disposição alterada das placas de lâminas ósseas (lamelas) que certamente foram desalojadas pelo crescimento do tumor ósseo. A primeira descrição, inclusive com figuras rudimentares, de pessoas com câncer, foi datada de 1600 a.C., em papiros encontrados em sepulturas descobertas em Sakarah, às margens do rio Nilo, não muito distante do Cairo, capital do Egito. O interessante é que as figuras humanas estavam desenhadas com tinta de cores preta e azul e os locais dos tumores estavam indicados com om bolotas pintadas de vermelho. O nome câncer é de origem grega e foi designado pelo termo “carcino” que significa caranguejo. Essa relação, entre o tumor e o crustáceo com dez patas, foi feita por Hipócrates (460 – 370 a.C.), porque a massa tumoral se apresenta apresenta visualmente, na maioria das vezes, parecida com o corpo e as projeções das patas do caranguejo. Como se pode observar até aqui, o câncer é conhecido de longa data e é a doença mais estudada sob o ponto de vista histórico, biológico e médico. Todas essas informações ainda não são suficientes para explicar porque as células ao saírem de uma linha de conduta biológica (tempo de vida e reprodução regulada) se tornam cancerosas. As nossas 100 trilhões de células são trocadas por outras novas constantemente. constantemen Há células que são substituídas diariamente, por exemplo, as da mucosa do trato urinário, outras que são mudadas semanalmente, como as células da pele e a maioria dos glóbulos brancos, enquanto que os glóbulos vermelhos são trocados a cada quatro meses, meses, e há outras que podem nos acompanhar por anos como os linfócitos de memória imunológica. Para que as células sejam substituídas por outras novas, as velhas devem morrer e ser eliminadas. Se as nossas células velhas se recusassem a morrer e permanecessem durante toda a nossa vida, as células novas que são formadas diariamente, semanalmente ou mensalmente se acumulariam de tal forma que uma pessoa teria cinco mil quilos, quando completasse 70 anos de idade, ou seja, teria o tamanho de um grande dinossauro. Felizmente esse disparate não ocorre, porque cada uma das nossas células são controladas por genes cujos DNAs produzem proteínas que vão matá-las matá las naturalmente ao final de um tempo de atividades. Esse fenômeno é conhecido por apoptose ou morte programada. No No lugar dessas células que morrem, outras novas as substituem, e assim ocorre em todos os nossos tecidos, órgãos e sistemas, ao longo de toda a nossa vida.

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Porém há células velhas que se recusam a dar o lugar para as mais novas, pois o DNA que deveria produzir duzir as proteínas que induziriam naturalmente a morte dessas células está falhando por ter sofrido uma mutação. Nessa situação, essas células velhas se tornam desobedientes aos sinais biológicos e insistem em ficar no seu velho espaço, por algum tempo. As novas células chegam para a ocupação daquele espaço e não encontram o lugar e, por isso, formam-se se acúmulos de células novas e velhas, dando início à formação de uma massa de células com tendência a formar um tumor. Nesse momento muitas enzimas, proteínas proteína ou até hormônios começam a extrapolar suas quantidades, e esse excesso altera o equilíbrio na região, fato que chama a atenção das nossas defesas imunológicas, representadas por macrófagos, linfócitos citotóxicos e células imunológicas assassinas (NK ou Natural Killer). Essas células imunológicas atacam e destroem todas as células “desobedientes”, muitas com tendências cancerosas, e promovem uma limpeza na região, estabelecendo a ordem (figura 9).

Figura 9: Microscopia eletrônica de varredura mostrando mostrando linfócitos NK (azuis) atacando uma célula cancerosa do tipo agressiva.

Esse fenômeno ocorre a todo o momento em nosso organismo, pois entre as trilhões de células, é óbvio que algumas milhares querem ter um comportamento diferente para obter vantagens e se tornar imortais. Há de se destacar, portanto, que as nossas forças

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP imunológicas são tão eficientes que apenas algumas pessoas, em cada grupo de 100 mil indivíduos, são afetadas periodicamente pelo acúmulo de células que induzem ao câncer. Colaboram para para esse tipo de origem do câncer pessoas que apresentam deficiência imunológica por um longo período. Quando o acúmulo de células cancerosas se estabelece num determinado órgão, elas precisam de alimentação e para isso é preciso que os vasos sanguíneos se alonguem e se ramifiquem para alimentá-las. alimentá las. Na maioria das vezes, o organismo se recusa a colaborar para o crescimento desses tumores e os vasos sanguíneos não chegam para alimentá-los. los. Dessa forma o tumor morre ou fica localizado por longo tempo até que ocorra corra um descuido imunológico e os vasos acabam por ser atraídos. Nessa fase, as células cancerosas além de se alimentarem também se deslocam para outras regiões do corpo, causando as metástases e complicando por completo o restabelecimento da ordem biológica. biológ A outra causa que resulta na origem do câncer, ocorre quando a célula com tendência cancerosa desrespeita os sinais biológicos que induzem o momento adequado para que ela se reproduza. A célula cancerosa simula suas próprias mensagens para iniciar as suas reproduções descontroladas. Ou seja, se em 48 horas uma célula normal se reproduz e origina duas células, a célula cancerosa, nesse mesmo espaço de tempo, pode formar dez, cinquenta ou muito mais. Como resultado, em pouco tempo, aparece um pequeno nódulo nódulo que cresce a cada dia até chamar a atenção da própria pessoa ou do médico durante um exame clínico. Da mesma forma que no caso das células “desobedientes”, essas células “reprodutivamente descontroladas” atraem a vigilância imunológica que na maioria das das vezes, faz a limpeza da área. Porém em situações de desequilíbrio em que o número de células cancerosas é muito maior que a quantidade de células imunológicas, ou diante de situações de deficiência imunológica prolongada, obviamente o tumor se estabelece. estabelece. E, para esse caso, vale o mesmo raciocínio da atração dos vasos sanguíneos para alimentar as células cancerosas. Geralmente o organismo não colabora para esse fim e o tumor morre, mas algumas vezes os vasos chegam até o tumor e aí ocorrem as complicações complicações naturais de todo o tipo de câncer. E a pergunta que comumente se faz é: por que as células se tornam “desobedientes ou descontroladas? A origem do câncer de uma pessoa está em uma ou mais moléculas do DNA que controlam as atividades das células que compõem compõem determinado tecido ou órgão. O descontrole dessas atividades celulares, motivadas por lesões no DNA, pode ocorrer em qualquer fase da vida, notadamente após os 50 anos e com mais frequência à medida em que a pessoa se torna mais idosa. Por mais incrível que possa parecer ao leitor, cerca de 90 a 95% dos cânceres ocorrem em pessoas que nasceram com células íntegras e moléculas de DNA perfeitamente normais. Ao longo da vida, incluindo a própria qualidade de vida e os cuidados básicos de 108


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP proteção, somos afetados tados de diferentes formas por um conjunto de agressões heterogêneas, provenientes do meio em que vivemos. Para ilustrar o que representam essas agressões, utilizarei o exemplo de uma infecção viral, especificamente o vírus da hepatite C (HCV). Esses vírus podem ser adquiridos de uma simples relação sexual, sem a devida proteção ou até mesmo pela contaminação causada por transfusão de sangue, sem a cuidadosa análise de sua qualidade. Ao cair na corrente sanguínea, os vírus da hepatite C têm atração natural para o fígado e se instalam nas células hepáticas, parasitando-as parasitando as no sentido de obter substâncias para formar mais vírus. Alguns desses vírus introduzem seus genes que têm a capacidade de alterar o DNA das células hepáticas e as tornam células hepáticas cancerosas, cancerosas, causa da origem do câncer de fígado em 1/3 das pessoas infectadas pelo vírus da hepatite C. Esse exemplo reflete com muita clareza que o câncer pode ser adquirido geralmente pela falta de cuidados. Há também de considerar que, além dos vírus da hepatite epatite C, há outros vírus capazes de induzir vários tipos de câncer, com destaque ao HPV ou Papilomavírus, o HIV, o HTLV-1 HTLV e HTLV-2. 2. O meio ambiente também pode se tornar hostil aos nossos DNAs. Exposições crônicas e cumulativas às radiações (inclusive as solares), aos gases tóxicos, aos compostos químicos industriais e, inclusive, por algumas drogas usadas como medicamentos, podem causar alterações nos DNAs de diversos cromossomos, que resultam em mudanças nas suas estruturas e comprometem a sua funcionalidade. Por outro lado, há pessoas que pertencem a famílias com vários casos de câncer entre seus integrantes. Os diagnósticos clínicos e laboratoriais desses cânceres podem revelar se são de origem hereditária, fato que representa entre 5 a 10% entre todos os tipos dessa doença. A história de alta prevalência de câncer numa família, especialmente em avós, pais e mães, impõe a necessidade de cuidados preventivos redobrados. O câncer de mama, por exemplo, pode ter origem hereditária ou adquirida. Da mesma forma, forma, o câncer de próstata pode também ter origem hereditária ou adquirida. Coincidentemente esses dois tipos de cânceres são os mais prevalentes em mulheres e homens respectivamente. Essas situações impõem a necessidade de se realizar constantemente as auto-avaliações auto avaliações e as avaliações médicas anuais, medidas preventivas que podem evitar o crescimento do tumor e as implicações de sua metástase. Ao finalizar, podemos resumir toda essa explicação da seguinte forma: •

todo o câncer é genético e é causado por lesões moleculares do DNA;

os cânceres podem ser de origem adquirida (90 a 95%) e hereditária (5 a 10%);

à medida que envelhecemos, os mecanismos biológicos de correção do DNA lesionado começam a falhar, por isso a prevalência de câncer aumenta com a idade.

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Ass moléculas de DNA lesionadas que desobedecem as ordens biológicas reguladoras do tempo de vida da célula e da reprodução celular, fazem parte dos genes que se tornam doentes nas suas funções e que são capazes de causar câncer. Esses genes são conhecidos por or oncogenes. Atualmente, a maior parte dos oncogenes são identificados por métodos laboratoriais específicos, como biologia molecular e citogenética molecular. É possível suspeitar precocemente da presença de câncer no organismo, por meio de testes laboratoriais toriais disponíveis em quase todos os laboratórios e clínicas especializadas. Esses testes são conhecidos por marcadores tumorais. Entre esses testes, se destaca a determinação laboratorial do antígeno específico prostático ou PSA. A próstata é uma glândula glândula com cerca de 20 gramas de peso, com a função de produzir um líquido que se mistura com os espermatozóides, produzidos nos testículos e também a um outro líquido que vem das vesículas seminais, para então, formar o sêmen. Normalmente, portanto, há um equilíbrio equilíbrio hídrico dentro da próstata, composto por espermatozóides, sêmen, glicoproteínas, fosfatase ácida, entre outros. Quando a próstata é tomada por células cancerosas, essas produzem proteínas estranhas ao meio hídrico; essas proteínas estranhas são conhecidas conhecidas por antígenos e são específicas da próstata, daí o nome: antígeno específico prostático ou PSA. O aumento do tamanho e da forma da glândula prostática associada à elevação dos valores laboratoriais de PSA é indicativo de câncer da próstata, cuja confirmação firmação médica é realizada por meio da manipulação prostática e do exame microscópico de um pequeno pedaço da próstata (biópsia da próstata). O professor de anatomia patológica, Dr. Mario Monteniero, deveria estar próximo dos 45 anos de idade, quando o conheci conheci em 1968. Suas aulas eram empolgantes pois, além de carismático, tinha um conhecimento científico invejável. Corpo atlético, subia as escadarias do hospital de dois em dois degraus. Suas conferências eram magistrais e muitos anos depois, quando já havia ia completado os 70 anos de idade, convidei-o convidei o para proferir uma palestra. Ao encontrar-me me com ele no hall do hotel, impressionou-me impressionou me a sua vivacidade quase juvenil e a sua excelente aparência. Após a conferência, enquanto jantávamos, ele confidenciou que estava es com câncer na próstata, mas tudo sob controle, porém o problema mais angustiante era não poder competir num campeonato sênior de natação na Austrália que aconteceria na semana seguinte. Esse impedimento se devia a um novo tratamento a que estava se submetendo. submetendo. Dois meses depois, retornou às competições, sagrando-se sagrando campeão sul-americano americano e assim foi até completar os oitenta anos: conferências, competições, orientações, dedicação à família, etc. O grande

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP professor, apesar de todos os cuidados e da sua alegria alegria de viver, não pode evitar que a metástase o levasse à morte aos oitenta e dois anos. Essa é uma situação exemplar de uma pessoa que teve alegria em viver, porém ao envelhecer as células de sua próstata o traíram, justamente ele, um pesquisador das células cé causadoras de câncer. O que deve ter acontecido? Há dois processos que causam o câncer de próstata: o descontrole da reprodução celular, motivado por uma lesão no DNA que compõe o gene TERE1, localizado no cromossomo 1, ou a imortalidade das células prostáticas cancerosas induzidas pela ativação da telomerase. Esse segundo processo é o maior causador de câncer de próstata. Você se lembra dos telômeros do DNA da longevidade que abordamos no capítulo 8? Pois é, nem todos os telômeros têm uma ação positiva. positiva. No presente assunto, as telomerases são proteínas que envolvem os cromossomos conservando suas delimitações, notadamente do comprimento cromossômico. Há um momento na vida da célula em que a telomerase se desgasta dando início ao processo de apoptose ou morte celular, situação comum entre as células. Porém, há pessoas em que a telomerase insiste em não se desgastar e assim as atividades de alguns genes com DNA lesionado continuam induzindo a imortalidade das células cancerosas. Essa “imortalidade” faz com que ocorra o acúmulo dessas células que resulta na formação do tumor. Na manhã de um sábado de 1998, eu estava analisando as células de vários hemogramas. Tudo corria bem, com resultados normais ou pouco alterados, quando, ao analisar os glóbulos brancos os de uma criança de 1 ano e 2 meses de idade, observei algo raro na rotina laboratorial. A criança estava com 88 mil glóbulos brancos (o número máximo aceitável para aquela idade é de 15 mil glóbulos brancos) e as células predominantes eram os linfoblastos. linfoblasto Enfim, o bebê estava com leucemia linfoblástica conhecida também por leucemia linfóide aguda. Por que uma criança tão pequena pode desenvolver a leucemia? Para complicar, há diversos sub-tipos sub tipos de leucemia linfoblástica em crianças. Dependendo do sub-tipo po e do correto diagnóstico molecular e citogenético, opta-se opta pelo tratamento de alta especificidade com boas chances de sucesso e de cura. Foi o que aconteceu nesse caso. Passados cinco anos de tratamento, a leucemia desapareceu e a criança já é quase adolescente. lescente. Os pais da criança foram orientados a procurar um determinado centro médico especializado em oncologia infantil que deu o suporte necessário para a cura do câncer leucêmico. Após as análises citogenéticas e moleculares o que se verificou foi o seguinte, se a criança teve o rompimento ao mesmo tempo de dois cromossomos diferentes na célula tronco do sangue. Especificamente uma pequena parte do cromossomo 12 se rompeu numa das divisões celulares e o mesmo ocorreu com o cromossomo 21. Para viabilizar a vida da célula 111


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP tronco, uma série de mecanismos biológicos tenta consertar o estrago e esse conserto muitas vezes não dá certo, e foi o que aconteceu. Nesse conserto, a parte maior do cromossomo 12 (que teve uma parte destacada) se juntou com a parte menor do 21, e a parte maior do 21 (que também teve uma parte destacada) se ligou com a parte menor do 12. Esse processo de troca de partes de cromossomos é conhecido por translocação. Ocorre que, justamente na parte que rompeu do cromossomo 12, estava um gene importantíssimo importantíssimo conhecido por “anti-oncogene” “anti ou gene “supressor de tumor”. Esse gene “segurava” o oncogene da leucemia que existe em todas as pessoas, pois era seu vizinho no cromossomo 12. Livre do seu supressor, o oncogene da leucemia desandou a descontrolar descontrolar a produção de glóbulos brancos linfocitários jovens, impedindo a sua maturação e aumentando a sua quantidade no sangue. Essa foi a origem da leucemia daquela criança. A energia emitida pela radiação, quer seja sob forma de raios ultra-violeta ultra provenientes entes da luz solar, ou de partículas radioativas, como: rádio, plutônio, urânio, etc., podem afetar as células do nosso organismo, tornando-as tornando as neoplásicas ou cancerosas. Esses fenômenos ocorrem porque a radiação geralmente quebra a molécula do DNA e, assim, assim proteínas anormais, produzidas pelo DNA lesionado, podem transformar células saudáveis em malignas. Marie Curie (1867 – 1934) foi a primeira mulher a ser laureada com o prêmio Nobel e a primeira pessoa a ganhar dois prêmios Nobel, (1903 de física e 1911 de química). Nascida em Varsóvia, Polônia, Marie se mudou para Paris aos 22 anos de idade para estudar na Sorbonne. Em 1894, conheceu o Físico francês Pierre Curie, com quem se casou dois anos depois. Sua tese de doutorado foi realizada por meio de intensos intensos estudos sobre a radiação do urânio. Marie Curie inventou uma forma de medir a radioatividade por meio da ionização do ar e demonstrou que alguns minérios tinham radioatividade extremamente fora de proporção em relação ao urânio, concluindo que existiam outros outros elementos radioativos que ainda não haviam sido descobertos. Por volta de 1900, Marie isolou uma quantidade muito pequena de um novo elemento radioativo, a partir de toneladas de um minério conhecido por pechblenda. Em 1902, esse novo elemento foi pesado sado e analisado e, por ser desconhecido até então, deram-lhe deram o nome de rádio. Marie guardava um frasco com rádio perto de sua cama por causa da luminosidade curiosa que ele produzia à noite. Em 1906, Pierre Currie morreu e Marie continuou seus trabalhos científicos. c Em 1915, durante a Primeira Grande Guerra Mundial (1914–1918) (1914 1918) o governo francês convocou-aa para produzir aparelhos de Raio X portáteis para os hospitais de campanha e ambulâncias. A extrema exposição aos elementos radioativos, principalmente urânio, ur plutônio e 112


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP rádio, contaminou-aa e causou lesões no DNA das células tronco mielóides. Marie Curie faleceu em 1934 de leucemia mielóide aguda. Há pelo menos vinte e cinco diferentes genes com DNAs que podem se tornar doentes ao longo da vida e que causam causam as leucemias mielóides agudas. Entretanto, muitos desses genes podem ter seus DNAs alterados pela exposição crônica ao benzeno, tolueno, solventes industriais, pesticidas e até medicamentos quimioterápicos usados para tratar outros tumores. A radiação como mo a que se observou no caso de Marie Curie, também causa leucemias. O que poderia provocar a contaminação radioativa nas células de Marie Curie? Basicamente acredita-se se que possa ter ocorrido a translocação de cromossomos, notadamente entre os cromossomos 8 e 21 ou entre o 15 e 17, ou até mesmo a destruição de uma parte da molécula do DNA que regula a reprodução celular. É comum, quando ocorre translocação relacionada com leucemia, a liberação de um oncogene leucêmico, uma vez que o seu supressor se foi com co a parte que se rompeu do cromossomo. A destruição de uma parte do DNA é conhecida sob o nome de deleção e torna-oo completamente inábil para reger o controle da célula. Todos os exemplos e explicações, apresentados nesse capítulo, tiveram o objetivo de mostrar strar ao leitor que o DNA do câncer é muito diversificado em suas lesões e nas consequências relacionadas à condução das atividades das células cancerosas. Talvez seja essa a razão pela qual quase 70% dos pacientes com câncer são resistentes, ou desenvolvem desenvolve resistência, às drogas anti-neoplásicas neoplásicas disponíveis até o presente. Como se viu desde o primeiro capítulo deste livro, e especialmente neste capítulo, em poucos anos, a ciência e a tecnologia foram capazes de desvendar a intimidade do DNA. Atualmente, as principais formas de lesões do DNA e as diversas inter-relações inter biológicas que ocorreram durante o desenvolvimento do câncer, já são muito conhecidas. Cientistas dos centros mais avançados do mundo buscam terapias de sensíveis especificidades, muitas com precisão nanométrica que, ao atingirem esse patamar de ação, será possível prever que o controle das doenças neoplásicas terá excepcional grau de sucesso.

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O DNA PROJETADO Capítulo 21 O DNA projetado As pessoas sempre quiseram influenciar as características características de seus filhos. A evolução científica e tecnológica, apresentada nos capítulos anteriores, nos leva a crer que as alterações nos atributos hereditários da descendência estão se tornando possibilidades a ser disponibilizadas daqui a algum tempo. A técnica de pré-implantação pré implantação genética, envolvendo embriões selecionados, é o exemplo mais contundente do DNA humano projetado. Essa técnica envolve, inicialmente, a fertilização do ovo pelos espermatozóides em uma placa de vidro, com substâncias químicas adequadas equadas para esse fim. Após 48 horas, o embrião possui algumas dezenas de células, e uma ou duas delas são removidas para análises laboratoriais do DNA e dos cromossomos. Essas análises podem revelar, com muita sensibilidade, a presença de doenças hereditárias hereditá ou congênitas. Caberá aos pais a decisão de descartar o embrião antes de implantá-lo implantá no útero materno. Porém, alguns centros de pesquisas trabalham com a possibilidade da prépré implantação genética ser utilizada para selecionar embriões com atributos desejados desejados pelos pais, por exemplo, inteligência, habilidades, resistência física, etc. Entretanto, o fator limitante do uso dessa tecnologia nos dias atuais se deve ao desconhecimento sobre as influências de vários outros genes envolvidos e também do meio ambiente. ambiente. Apesar de tudo, a técnica de prépré implantação genética associada aos métodos disponíveis em reprodução humana caminha rumo à “construção biológica” de filhos projetados e que poderão resultar no Homo geneticus. geneticus A engenharia de linhagem genética é um outro projeto científico em desenvolvimento, com objetivos considerados radicais para o atual momento intelectual, filosófico, ético e religioso. Essa derivação genética de reprodução humana poderá permitir que os pais tenham a possibilidade de escolher que que sejam gestados filhos com um conjunto de características desejáveis, por meio da manipulação do DNA diretamente no espermatozóide ou no ovo. A justificativa dada pelos pesquisadores, simpáticos à implementação dessa técnica, tem sido defendida como uma forma de prevenção de doenças graves. Entretanto é possível acreditar 114


Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP que a técnica pode ser aplicada com o objetivo de “melhorar” a espécie humana, fato que merece ser amplamente discutido pela sociedade. Uma outra linha de pesquisa científica, relacionada relacionada com o DNA projetado, se deve à possibilidade de se traçar um perfil genético de uma pessoa desde o seu nascimento. Tecnicamente essa idéia é viável a curto prazo pelas importantes informações obtidas pelo Projeto do Genoma Humano. O perfil genético poderia poderia revelar doenças que a pessoa pode ter no futuro. Esse perfil seria um alerta para que fossem evitados certos tipos de atividades físicas, comportamento ou substâncias que desencadeariam determinadas doenças. Um exemplo clássico é o indivíduo que tem o defeito defeito genético que causa a diminuição, ou até mesmo a ausência, de uma enzima conhecida por alfa-1-antitripsina. alfa antitripsina. Se esse indivíduo se tornar fumante crônico, a possibilidade de ele desenvolver o enfisema pulmonar é altíssima. Há, entretanto, considerações éticas, legais e sociais que contrapõem ao uso do perfil genético pelo fato de ocorrer naturalmente a discriminação para se empregar uma pessoa com possibilidade de, ao longo do tempo, desenvolver uma doença crônica, por exemplo, diabetes. Apesar das discussões disc que envolvem o perfil genético de uma pessoa, não há dúvidas de que a aplicação tecnológica de seus benefícios partem em direção ao tratamento de doenças genéticas. Nas próximas décadas, serão descobertas centenas de novos genes relacionados com diversos ersos tipos de doenças. A etapa seguinte, aliada ao perfil genético das pessoas, será o estudo das proteínas produzidas por DNA de genes normais e anormais. No presente se conhece cerca de sete mil proteínas, porém, acredita-se acredita se que há mais de 100 mil tipos diferentes de proteínas a serem desvendadas em cada pessoa. O estudo dessas proteínas é denominado proteômica e o objetivo principal é obter o desenvolvimento de drogas com alto grau de especificidade para atuarem na correção de DNA mutantes ou anormais. A sensação científica, na década passada, era a terapia genética que propunha a correção de doenças genéticas. Várias tentativas resultaram em verdadeiros desastres que quase destruíram as expectativas científicas que suportavam o seu uso tecnológico. Acontece Acon que, nos primeiros anos do século 21, precisamente entre 2001 e 2006, o Projeto do Genoma Humano foi concluído e o avanço nos conhecimentos das células tronco deu grande alento à retomada da terapia genética. O conjunto dessas tecnologias forneceu as ferramentas biológicas para executar a introdução de um pedaço de DNA corrigido no núcleo de uma célula tronco, com o DNA doente. Vários métodos usados para esse fim, entretanto, ainda não tiveram os resultados esperados. O método mais tradicional e viável utiliza o vírus como veículo biológico do DNA corrigido para introduzi-lo lo em células tronco isoladas laboratorialmente do próprio indivíduo. Por essa razão há pouca resistência ética ao uso desse método, porém os vírus usados como

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP transportadores de DNA podem odem induzir a longo prazo, o aparecimento de doenças causadas pelos próprios vírus que foram injetados nas células. Outros experimentos que estão sendo testados nessa linha de tecnologia de correção de DNA doentes utilizam como veículo biológico os lipossomos, lipossomos, que são minúsculas bolotas de gordura do próprio indivíduo. A vantagem do uso dos lipossomos em relação aos vírus é que eles podem transportar a cópia do DNA corrigido, como também um cromossomo inteiro com DNA normal. A dificuldade é que os lipossomos lipossomos precisam ser “guiados” dentro das células para atingir os núcleos; situações que não ocorrem nos vírus transportadores de DNA que penetram facilmente nos núcleos das células. Se os obstáculos ainda se sobrepõem ao sucesso que se deseja, as tentativas de transformar DNAs doentes em sadios continuam. E essa continuidade está suportada na expectativa de promover uma melhor qualidade de vida para o ser humano. O problema é que a “melhor qualidade de vida” desperte múltiplos interesses entre os diferentes pesquisadores pes e empresas que investem financeiramente nesses projetos. Recentemente os cientistas construíram uma molécula nova utilizando um pedaço do DNA que teve o seu açúcar substituído por um peptídeo. Essa nova molécula híbrida DNA-peptídeo recebeu o nome ome de PNA (Ácido Nucléico Peptídico). A construção dessa molécula poderá servir de base para novas classes de drogas e também de vidas artificiais diferentes de qualquer coisa encontrada na natureza. A inserção dessa nova molécula de PNA num DNA que compõee determinado gene, poderá bloquear o processo de transcrição realizado pela RNA-polimerase polimerase e, assim, proteínas anormais defeituosas poderiam deixar de serem sintetizadas naturalmente. Como se viu a busca do DNA projetado pode ter múltiplas facetas e os cuidados c éticos serão apresentados no próximo capítulo deste livro.

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O DNA E A ÉTICA DO SEU USO Capítulo 22 O DNA e a ética do seu uso Os capítulos anteriores foram estruturados para situar o leitor sobre a importância do conhecimento do DNA, a despeito despeito da informalidade de como a sigla tem sido usada no cotidiano social, político e cultural em todo o mundo. Foi possível obter informações capazes de prever que está próximo o momento em que o código genético de uma pessoa poderá ser escaneado ou gravado gravado numa tira similar a um código de barras. É possível também prever que o código de barras genético terá novas propostas de complementação a cada ano, e mais genes serão relacionados às doenças, comportamento, longevidade, etc. A sofisticação poderá chegar chegar ao ponto de sugerir interferentes ambientais que melhoram ou pioram o desempenho dos genes. Diante do exposto há pelo menos cinco perguntas que deveriam levar os entusiastas do momento a uma profunda reflexão: •

Estamos preparados para lidar com esses novos novos conhecimentos que regem a intimidade das nossas vidas?

As descobertas científicas e tecnológicas do DNA individual poderiam criar uma nova sociedade com tendência a dividir-se dividir se em pessoas viáveis e não viáveis, ou as que sabem e as que não sabem, ou ainda entre cultos e ignorantes?

Não estaríamos, nesse momento, vivenciando a criação do homo geneticus, certamente o provável passo seguinte da evolução do homo sapiens ?

No afã de novas descobertas, a maioria delas motivadas pela produção científica e tecnológica gica a qualquer custo, os cientistas do nosso genoma não estariam nos empurrando para uma nova velha-ordem, velha qual seja, a ortogenia? ortogenia Como se sabe, a ortogenia, é um conjunto de meios, inclusive os tecnológicos, capazes de diminuir a frequência de genes patológicos, patológicos, ou DNAs doentes, por meio da limitação da natalidade entre os indivíduos reconhecidamente portadores de anomalias hereditárias. A ortogenia é, portanto, um conceito de não coerção, fundamentado

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Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP sobre a liberdade de escolha dos pais e do desejo de ter filhos geneticamente saudáveis. Por todas essas razões, encerro este livro completando com a quinta pergunta: • O desejo de melhorar a espécie humana, por meio de tecnologias moleculares do DNA, é eticamente moral no conjunto de princípios que atualmente suportam a nossa filosofia de vida?

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Livro DNA  

Academia de Ciência e Tecnologia de São José do Rio Preto - SP Em uma minúscula fração de tempo referente ao da existência da espécie human...

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