Efeito tóxico em células é alerta por mais estudos com suplemento “anti-envelhecimento”

“A deficiência grave na síntese de NAD + resulta na pelagra, doença caracterizada pela ocorrência de dermatite, diarreia, demência e morte. Uma grave epidemia aconteceu na primeira metade do século 20, atingindo cerca de 3 milhões de pessoas, sendo controlada a partir de meados da década de 1940, quando pesquisadores concluíram que a deficiência de niacina na dieta era o cerne do problema”, relata a professora. “Atualmente, a diminuição da produção de NAD + nas células ao longo dos anos é considerada um fator que propicia o desenvolvimento de doenças relacionadas ao envelhecimento, como câncer, diabetes e doenças neurodegenerativas. Assim, há o interesse na suplementação com precursores de NAD + , a fim de retardar o envelhecimento e prevenir o surgimento de doenças”.

Os pesquisadores expuseram células BEAS-2B, linhagem estabelecida a partir de células encontradas nos tecidos do sistema respiratório, à nicotinamida ribosídeo para verificar se o aumento da geração de NAD + nas células protegeria contra a transformação maligna induzida pelo carcinógeno benzo[a]pireno, substância causadora de câncer, em modelo estabelecido pelo grupo, envolvendo a exposição ao longo de sete a oito dias. “Para nossa surpresa, as células expostas somente à nicotinamida ribosídeo morreram após três dias ao utilizarmos uma concentração considerada não tóxica a partir de estudos de outros pesquisadores com outras linhagens. Fizemos novos testes até atingirmos a concentração não tóxica de 1 micromolar (µM) na exposição diária ao longo de oito dias”, descreve Ana Paula. “Em seguida, investigamos se a baixa concentração geraria algum efeito no metabolismo celular, e apesar de não verificarmos a morte das células, ela foi suficiente para diminuir a concentração de ATP ao longo do tempo, o que nos alertou sobre a ocorrência de um desbalanço energético na exposição a nicotinamida ribosídeo”.

Esquema resumindo os efeitos da vitamina nicotinamida ribosídeo (a esquerda na imagem, sua estrutura molecular) na células do corpo; apesar de favorecer a síntese de compostos que estimulam a produção de energia, em baixas concentrações pode causar reprogramação metabólica e a morte da célula (apoptose) – Foto: extraída do artigo Nicotinamide riboside Induced Energy Stress and Metabolic Reprogramming in BEAS-2B Cells

Essas alterações foram observadas entre o terceiro e sétimo dia da exposição, retornando ao normal no oitavo dia, quando a demanda energética das células era menor em virtude do crescimento mais lento. “A partir de informações da literatura assumimos que a nicotinamida ribosídeo aumentaria a função mitocondrial, aumentando a geração de ATP, o que de fato só ocorreu no primeiro dia de exposição. Outra surpresa foi que mesmo com a exposição bem baixa, conseguimos observar aumento da concentração de NAD + nas células, mas somente após o oitavo dia de exposição”, observa a professora da FCF, relatando que em seguida foram avaliadas as mitocôndrias, estruturas das células que produzem energia. “Por meio de um teste de estresse feito com analisador Seahorse, verificamos a diminuição da respiração mitocondrial. Ou seja, por alguma razão ainda não conhecida, a exposição persistente à nicotinamida ribosídeo diminui a geração de ATP pelas mitocôndrias das células BEAS- 2B. Assim, espera-se a morte das células com a maior intensidade desse efeito, o que ocorre com o aumento da concentração de nicotinamida ribosídeo”.

A pesquisa também demonstra a robustez dos efeitos da nicotinamida ribosídeo nas células BEAS-2B por meio da alteração do modelo de cultura celular. “Para isso, fizemos o cultivo em modelo 3D (esferoides) para apresentarem características mais semelhantes com as das células em um tecido, e expusemos a diferentes concentrações de nicotinamida ribosídeo ao longo de uma semana”, relata a professora. “Com essa abordagem, mostramos que mesmo alterando as características celulares por meio do crescimento no modelo 3D, a nicotinamida ribosídeo induziu a morte, em todas as concentrações testadas (1 a 50 µM), e desequilibrou o estado energético das células, com estresse energético evidente para a exposição dos esferoides a 10 e 50 µM de nicotinamida ribosídeo”.

De acordo com a professora, é possível que um pequeno aumento persistente da concentração intracelular de nicotinamida ribosídeo seja suficiente para desencadear o estresse energético, que pode levar a reprogramação metabólica ou morte das células, dependendo da condição metabólica em que se encontram. “Os resultados apresentados aqui levantam uma preocupação com tentativas de aumentar a biodisponibilidade da nicotinamida ribosídeo, assumindo que é completamente segura e que aumentar persistentemente sua concentração trará benefícios associados ao aumento do conteúdo celular de NAD + ”, aponta. “Mostramos que isso não é verdade, pelo menos para as células das linhagens BEAS-2B e 1198, que parecem ser modelos interessantes para revelar efeitos não relatados em outro experimento in vitro”.

Gráfico com o experimento realizado na pesquisa, com células BEAS-2B, extraídas dos tecidos do sistema respiratório e cultivadas em laboratório, que em contato com a nicotinamida ribosídeo, sofreram reprogramação, estresse energético e morte num período de uma semana – Foto: cedida pela pesquisadora

“Por outro lado, estratégias para entregar nicotinamida ribosídeo às células poderiam ser projetadas para matar células que já estejam sob estresse energético, como células tumorais, sendo possível que haja toxicidade seletiva”, afirma Ana Paula. “Nós verificamos que a linhagem celular pré-maligna 1198, derivada de tumores originários de células BEAS-2B expostas ao condensado de fumaça de cigarro e enxertadas em camundongos, foi mais sensível do que as células BEAS-2B ao efeito tóxico da nicotinamida ribosídeo”.

A professora enfatiza que mais estudos são necessários para entender o papel do estresse energético induzido por nicotinamida ribosídeo em seus efeitos benéficos. “Muitos benefícios da suplementação são relatados em modelos experimentais. Embora os benefícios sejam atribuídos ao aumento da concentração de NAD + , alterações do metabolismo energético devido a concentrações baixas, mas persistentes, também podem estar envolvidas. Por outro lado, a demonstração do prejuízo no balanço energético das células acende um alerta para que seu uso não seja promovido até que as condições que favorecem os efeitos benéficos sejam conhecidas”, recomenda. “Os achados do nosso estudo também podem servir como recomendação de cuidado para estudos clínicos com altas doses de nicotinamida ribosídeo, que podem resultar em efeitos adversos principalmente em pessoas que já sofram de alguma condição que favoreça o estresse energético, como diabetes, câncer, intoxicações com outras substâncias, e síndromes respiratórias, citando alguns exemplos”.

Os resultados apresentados na pesquisa resultam da tese de doutorado de Everson Willian Fialho Cordeiro, do trabalho de doutorado em andamento de Elisabete Leide Marzola, da dissertação de mestrado de Matheus Relvas dos Santos, e dos trabalhos de iniciação científica de Thainá Gomes Cury Batista, Lucas Gade Assunção e Ricardo Soei Maekawa, todos orientados pela professora Ana Paula de Melo Loureiro na FCF. O trabalho também teve o envolvimento das então mestranda Joseana de Oliveira e da doutoranda Maria Cármen Oliveira Pinho de Sales na realização de experimentos, além da colaboração dos professores Silvya Stuchi Maria-Engler, da FCF, Marisa Helena Gennari de Medeiros, Paolo di Mascio, Graziella Eliza Ronsein, do Instituto de Química (IQ) da USP, da técnica especialista em proteômica Mariana Pereira Massafera, do IQ, e da ajuda de funcionários e centrais multiusuárias. O desenvolvimento do trabalho foi possível graças aos financiamentos de bolsas e projetos pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e Conselho Nacional de Desenvolvimento científico e tecnológico (CNPq).

Mais informações: e-mail apmlou@usp.br, com a professora Ana Paula de Melo Loureiro

**Estagiário sob supervisão de Moisés Dorado