{"id":1677,"date":"2023-03-17T09:16:06","date_gmt":"2023-03-17T12:16:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.nucleodoconhecimento.com.br\/livros\/?p=1677"},"modified":"2023-04-17T13:01:07","modified_gmt":"2023-04-17T16:01:07","slug":"celulas-tronco-em-microgravidade","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.nucleodoconhecimento.com.br\/livros\/ciencias-biologicas\/celulas-tronco-em-microgravidade","title":{"rendered":"2. Entendendo o paradigma do comportamento e fun\u00e7\u00e3o das c\u00e9lulas-tronco em microgravidade"},"content":{"rendered":"

Enrico Jardim Clemente Santos [1]<\/a><\/sup><\/p>\n

10.32749\/nucleodoconhecimento.com.br\/livros\/1677<\/div>\n

INTRODU\u00c7\u00c3O<\/h2>\n

O constante desenvolvimento tecnol\u00f3gico vem ampliando significativamente as perspectivas da humanidade em diferentes \u00e1reas do conhecimento. Dentre estas temos a necessidade de nos tornarmos uma ra\u00e7a espacial, de forma que possamos explorar e estabelecer nossa presen\u00e7a em outras luas e planetas, o que tende a resultar na implementa\u00e7\u00e3o do turismo espacial, por meio de diversos voos tripulados. Entretanto, a fim de alcan\u00e7ar esses objetivos, a vida terrestre precisa superar desafios associados a ambientes que diferem daquelas encontradas na Terra, os quais tendem a ser estressantes para o organismo como a microgravidade (aproximadamente\u00a01\u00d710\u22126<\/sup>\u00a0g)<\/em>, falta de uma atmosfera, mudan\u00e7as de fluidos, aus\u00eancia de um campo geomagn\u00e9tico que deflete part\u00edculas carregadas, radia\u00e7\u00e3o c\u00f3smica gal\u00e1ctica (al\u00e9m do Cintur\u00e3o de Van Allen da Terra), priva\u00e7\u00e3o de sono e altera\u00e7\u00e3o dos ritmos circadianos.<\/p>\n

Estudos v\u00eam demonstrando que uma longa perman\u00eancia no espa\u00e7o pode ter um impacto significativo no organismo, resultando em problemas de sa\u00fade como desregula\u00e7\u00e3o do sistema imunol\u00f3gico, atrofia muscular, perda \u00f3ssea devido a um aumento da atividade de reabsor\u00e7\u00e3o \u00f3ssea, problemas card\u00edacos, motilidade gastrointestinal reduzida, preju\u00edzo no processo de cicatriza\u00e7\u00e3o de feridas e fraturas \u00f3sseas, entre outros (KIRCHEN , 1995; SONNENFELD, 2003; RADEK, 2008; TRAPPE, 2009; SMITH, 2014; BLOOMFIELD, 2016; HUGHSON, 2018). A longo prazo a microgravidade tende a atuar nas c\u00e9lulas-tronco adultas tecido espec\u00edficas, de forma a afetar os processos de prolifera\u00e7\u00e3o e diferencia\u00e7\u00e3o influenciando diretamente no mecanismo cont\u00ednuo de regenera\u00e7\u00e3o tecidual.<\/p>\n

Atualmente as c\u00e9lulas-tronco s\u00e3o divididas em tr\u00eas tipos distintos os quais s\u00e3o denominados de c\u00e9lulas-tronco embrion\u00e1rias (CTEs) isoladas a partir da massa celular interna do blastocisto, c\u00e9lulas-tronco pluripotentes induzidas (CTPIs) c\u00e9lulas adultas modificadas geneticamente de forma adquirirem as caracter\u00edsticas das CTEs e as c\u00e9lulas-tronco adultas (CTAs) isoladas a partir de tecidos maduros como gordua, m\u00fasculo, medula \u00f3ssea, polpa dent\u00e1ria, entre outros. As CTAs ainda podem ser subdivididas em c\u00e9lulas-tronco mesenquimais (CTMs) e c\u00e9lulas-tronco hematopoi\u00e9ticas (CTHs).<\/p>\n

As CTMs, por meio de seus\u00a0 processos de ades\u00e3o, migra\u00e7\u00e3o, prolifera\u00e7\u00e3o e diferencia\u00e7\u00e3o, s\u00e3o de fundamental import\u00e2ncia para a manuten\u00e7\u00e3o da homeostase do organismo o que torna o seu estudo, em condi\u00e7\u00f5es de microgravidade, de fundamental import\u00e2ncia para a explora\u00e7\u00e3o espacial (MAZINI, 2019; MATSUO, 2021; HERNANDEZ, 2021).<\/p>\n

DESENVOLVIMENTO<\/h2>\n

O presente estudo caracteriza-se por ter sido realizado a partir de uma pesquisa bibliogr\u00e1fica de cunho explorat\u00f3rio e descritivo junto a bases cient\u00edficas de dados indexadas nas bases Google Acad\u00eamico, Scientific Electronic Library Online (Scielo), Literatura Latino-Americana do Caribe em Ci\u00eancia da Sa\u00fade (LILACS) e Medical Literature Analysis and Retrievel System Online (MEDLINE). Para a busca, foi realizado o recorte temporal de publica\u00e7\u00f5es entre os anos de 1990 a 2023, utilizando as seguintes palavras-chaves: c\u00e9lulas-tronco, microgravidade.<\/p>\n

O ambiente espacial tende a ocasionar v\u00e1rias altera\u00e7\u00f5es fundamentais nos organismos vivos, especialmente devido \u00e0 microgravidade. Como as miss\u00f5es espaciais s\u00e3o raras e caras, os estudos terrestres s\u00e3o de grande interesse. A possibilidade de simularmos, in vitro<\/em>, um ambiente de microgravidade tem levado ao desenvolvimento de pesquisas que podem resultar na compreens\u00e3o dos efeitos da microgravidade em sistemas vivos, eliminando os desafios inerentes aos experimentos realizados durante o voo espacial.<\/p>\n

As c\u00e9lulas-tronco s\u00e3o um dos tipos de c\u00e9lulas mais proeminentes, devido \u00e0s suas capacidades de autorrenova\u00e7\u00e3o e diferencia\u00e7\u00e3o. A pesquisa sobre c\u00e9lulas-tronco sob microgravidade simulada gerou muitas descobertas importantes, esclarecendo o impacto da microgravidade nos processos moleculares e celulares. T\u00e9cnicas de simula\u00e7\u00e3o, incluindo clinostato, m\u00e1quina de posicionamento aleat\u00f3rio, vaso de parede rotativa e sistemas baseados em levita\u00e7\u00e3o magn\u00e9tica melhoraram nosso conhecimento sobre os efeitos da microgravidade na morfologia, migra\u00e7\u00e3o, prolifera\u00e7\u00e3o e diferencia\u00e7\u00e3o de c\u00e9lulas-tronco. O esclarecimento dos mecanismos subjacentes a tais mudan\u00e7as oferece um potencial empolgante para v\u00e1rias aplica\u00e7\u00f5es, como a identifica\u00e7\u00e3o de supostos alvos terap\u00eauticos para modular a fun\u00e7\u00e3o das c\u00e9lulas-tronco e da medicina regenerativa baseada nas c\u00e9lulas-tronco.<\/p>\n

As CTMs podem ser encontradas na maioria dos tecidos e \u00f3rg\u00e3os p\u00f3s-natais, sendo a medula \u00f3ssea e o tecido adiposo, as fontes mais utilizadas nos estudos de microgravidade, devido ao processo de obten\u00e7\u00e3o ser menos invasivo. As CTMs se caracterizam por serem c\u00e9lulas indiferenciadas, fusiformes, longas e achatadas, apresentando uma morfologia fibroblast\u00f3ide, habilidade de se aderir a superf\u00edcies polim\u00e9ricas, elevado potencial de prolifera\u00e7\u00e3o, capacidade de se diferenciar em linhagens osteog\u00eanica, condrog\u00eanica e adipog\u00eanicas. Aproximadamente 95% das CTMs devem expressar os marcadores de superf\u00edcie CD105, CD73 e CD90 assim como menos de 2% devem expressar CD14, CD19, CD34, CD45 e HLA-DR (DOMINICI, 2006). Em fun\u00e7\u00e3o das CTMs estarem situadas em nichos presentes nos tecidos, sendo respons\u00e1veis pela reposi\u00e7\u00e3o celular, altera\u00e7\u00f5es resultantes da exposi\u00e7\u00e3o \u00e0 microgravidade poder\u00e3o ter ramifica\u00e7\u00f5es significativas para v\u00e1rias linhagens celulares em todo o corpo.<\/p>\n

Com o avan\u00e7o da medicina novas perspectivas terap\u00eauticas t\u00eam sido desenvolvidas. Dentre estas temos a terapia celular com c\u00e9lulas-tronco por meio da qual diversos estudos cl\u00ednicos v\u00eam sendo desenvolvidos como les\u00e3o medular, infarto cerebral, osteoartrite, insufici\u00eancia card\u00edaca e artrite reumatoide, entre outras (WONG, 2013; PERIN, 2015; OH, 2016; SHICHINOHE, 2017; PARK, 2018). Para uma boa efic\u00e1cia terap\u00eautica a compreens\u00e3o de fatores como fonte tecidual e o ambiente de cultura, fatores sol\u00faveis, estruturas f\u00edsicas para o crescimento celular (scaffolds), estimula\u00e7\u00e3o el\u00e9trica, hip\u00f3xia e gravidade, s\u00e3o de fundamental import\u00e2ncia (MATSUMOTO, 2013; COLLINS, 2014; LIN, 2017; TAJIMA, 2017; IMURA, 2017; OTSUKA, 2018).<\/p>\n

Embora seja necess\u00e1rio compreendermos como a microgravidade afeta as estruturas celulares, anat\u00f4micas e fisiol\u00f3gicas dos indiv\u00edduos, os experimentos envolvendo a utiliza\u00e7\u00e3o da Esta\u00e7\u00e3o Espacial Internacional apresentam custos significativos. Tal fato levou os pesquisadores a desenvolverem dispositivos que simulam um ambiente de microgravidade. O desenvolvimento destes resultou em uma melhor compreens\u00e3o da a\u00e7\u00e3o da microgravidade em diferentes sistemas. Dentre os mecanismos criados temos o clinostato 1D, clinostato 3D, vaso de parede rotativa (RWV, Rotating Wall Vessel), Sistema de Cultivo de C\u00e9lulas Rotativas (RCCS, Rotary Cell Culture System) e o dispositivo de controle de gravidade multidirecional “Gravite\u00ae” (HOSON, 1997; MIHAILOVA, 2006; BORST, 2009; IMURA, 2013).<\/p>\n

Em um ambiente de microgravidade simulado, o efeito da microgravidade na morfologia \u00e9 visto claramente devido \u00e0s dr\u00e1sticas altera\u00e7\u00f5es ocorridas no citoesqueleto das CTMs uma vez que estas passam a apresentar o citoesqueleto de actina interrompido, vinculina redistribu\u00edda e aumento da express\u00e3o de integrina a2. Os dados demonstram que o n\u00famero de c\u00e9lulas que expressam a mol\u00e9cula de ades\u00e3o celular vascular 1 (VCAM-1) foi aumentado o que sugere que a microgravidade pode causar uma altera\u00e7\u00e3o nos microfilamentos e a ades\u00e3o de CTMs (GERSHOVICH, 2007).<\/p>\n

Estudo realizado por Yuge e colaboradores acerca do potencial de prolifera\u00e7\u00e3o das CTMs, em condi\u00e7\u00f5es de microgravidade simuladas in vitro<\/em>, demonstrou um aumento significativo das caracter\u00edsticas proliferativas, aproximadamente treze vezes em uma semana, em compara\u00e7\u00e3o ao grupo controle cultivado em condi\u00e7\u00f5es normais de gravidade terrestre (normal), o qual apresentou um crescimento de quatro vezes em uma semana. A an\u00e1lise dos tel\u00f4meros demonstrou que o comprimento permaneceu equivalente em ambos os grupos experimentais (YUGE, 2006).<\/p>\n

Diversos estudos v\u00eam sendo desenvolvidos em microgravidade com fins terap\u00eauticos. Monticone e colaboradores demonstraram que sob o efeito da microgravidade genes relacionados a v\u00e1rios processos de desenvolvimento neural, morfog\u00eanese de neur\u00f4nios, transmiss\u00e3o de impulsos nervosos e sinapse podem ter suas caracter\u00edsticas celulares alteradas. Tal fato abre a possibilidade de se utilizar CTMs cultivadas sob microgravidade no tratamento de doen\u00e7as que acometem o sistema nervoso central (MONTICONE, 2010). Achados equivalentes forma obtidos por Otsuka e colaboradores que demonstraram que culturas de CTMs mantidas em um ambiente simulado de microgravidade apresentam maior express\u00e3o de genes envolvidos em efeitos neuroprotetores (anti-inflamat\u00f3rios e anti-apoptose), fator de crescimento de hepat\u00f3citos e fator de crescimento transformador beta, assim como maiores efeitos neuroprotetores in vitro<\/em> e in vivo<\/em>, do que as CTMs cultivadas no ambiente de gravidade terrestre. Estes resultados sugerem uma nova estrat\u00e9gia visando o tratamento de doen\u00e7as do sistema nervoso central (OTSUKA, 2018). Pesquisas realizadas pelas equipes de Yuge e Mitsuhara, utilizando como modelo a les\u00e3o medular e les\u00e3o cerebral traum\u00e1tica respectivamente, tamb\u00e9m demonstram o potencial terap\u00eautico das CTMs quando cultivadas em um ambiente de microgravidade simulada (YUGE, 2011; MITSUHARA, 2013).<\/p>\n

Dados obtidos por Hagiwara e colaboradores relataram que o cultivo inicial das c\u00e9lulas progenitoras endoteliais (CPEs), realizado sob condi\u00e7\u00f5es de microgravidade, seguido por um ambiente de gravidade terrestre, apresentaram um aumento significativo nas taxas de expans\u00e3o assim como no potencial angiog\u00eanico. Resultados equivalentes foram obtidos com c\u00e9lulas mononucleares CD34+<\/sup> quando comparadas \u00e0s cultivadas em ambiente terrestre. Estes resultados demonstram que o cultivo celular em microgravidade pode ser uma ferramenta valiosa para a vasculog\u00eanese terap\u00eautica e regenera\u00e7\u00e3o tecidual (HAGIWARA, 2018).<\/p>\n

Em estudo realizado por Yanping\u00a0e colaboradores foi relatado que c\u00e9lulas-tronco da polpa dent\u00e1ria humana (CTPDHs)\u00a0cultivadas em condi\u00e7\u00f5es de din\u00e2mica tridimensional de microgravidade (SMG-3D, Dynamic three\u2011dimensional simulated microgravity<\/em>), em presen\u00e7a de meio osteog\u00eanico, melhorou significativamente a prolifera\u00e7\u00e3o e diferencia\u00e7\u00e3o odontog\u00eanica das CTPDHs otimizando o seu metabolismo e microambiente. Estes resultados demonstraram que o cultivo em condi\u00e7\u00f5es microgravidade simulada pode contribuir para a regenera\u00e7\u00e3o do tecido dent\u00e1rio, favorecendo assim a engenharia dent\u00e1ria. (YANPING, 2017).<\/p>\n

CONCLUS\u00d5ES<\/h2>\n

As pesquisas relacionadas a c\u00e9lulas-tronco sob microgravidade simulada v\u00eam exercendo um impacto significativo em nossos conhecimentos acerca de seus efeitos na morfologia, migra\u00e7\u00e3o, prolifera\u00e7\u00e3o e diferencia\u00e7\u00e3o de c\u00e9lulas-tronco. Recentemente a NASA criou a intitulada “Microgravity Expanded Stem Cells<\/em>, uma iniciativa que visa investigar a possibilidade de cultivar c\u00e9lulas-tronco humanas a bordo da Esta\u00e7\u00e3o Espacial Internacional (ISS, International Space Station<\/em>), para uso em ensaios cl\u00ednicos, objetivando avaliar sua aplica\u00e7\u00e3o no tratamento de diferentes patologias. Com base nestes conhecimentos uma nova perspectiva terap\u00eautica para diversas doen\u00e7as pode estar se abrindo. Desta forma o uso de condi\u00e7\u00f5es de microgravidade pode contribuir para o desenvolvimento da medicina regenerativa por meio da utiliza\u00e7\u00e3o das c\u00e9lulas-tronco.<\/p>\n

REFER\u00caNCIAS<\/h2>\n

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[1]<\/a><\/sup> Doutor. ORCID. https:\/\/orcid.org\/0000-0003-0869-3342. Curr\u00edculo lattes: http:\/\/lattes.cnpq.br\/3625817369504094.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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