O envelhecimento e os neurotransmissores

Como já sabemos, o processo de envelhecimento esta diretamente ligado a um declínio das funções orgânicas em todo o organismo, sobretudo dos sistemas bioquímicos do mesmo. Assim como qualquer outra parte do corpo, o sistema nervoso central também sofre com essas alterações do envelhecimento, abrindo espaços para os problemas neurodegenerativos que surgem com a idade.

Um desses problemas esta relacionado com os chamados neurotransmissores.   Neurotransmissores são substâncias químicas produzidas pelas células do sistema nervoso, os neurônios, e são extremamente importantes para que o organismo efetue respostas mediante estímulos vindos do meio ambiente e também para que o corpo mantenha o bom funcionamento de seus componentes, essencialmente através da transmissão de sinais que controlam as funções do organismo. Durante o envelhecimento há uma relativa queda na produção, liberação e metabolismo dos neurotransmissores, assim como queda na produção de mensageiros secundários envolvidos na transdução de sinais, como íons e enzimas.

Uma das principais substâncias envolvidas na transmissão dos sinais nas células nervosas é o íon cálcio, responsável pela liberação dos neurotransmissores na sinapse e ativação dos neurônios e de proteínas envolvidas nesse processo. As principais enzimas afetadas no processo do envelhecimento são aquelas relacionadas com o sequestro de radicais livres assim como aquelas envolvidas na homeostase do cálcio. Em um cérebro envelhecido, a concentração de cálcio intracelular pode aumentar significativamente, levando a célula nervosa à morte.

Um bom exemplo de neurotransmissor que tem sua atividade afetada com o avanço da idade é a acetilcolina, que tem sua produção reduzida. No idoso, as células nervosas possuem certa dificuldade na importação de glicose, a partir da qual é produzida uma substância chamada acetilcoenzima A, num processo chamado glicólise anaeróbica. A acetilcoenzima A é um substrato chave na síntese de acetilcolina. Outros exemplos de neurotransmissores que têm sua produção afetada com a idade são: o ácido gama-aminobutíruco (GABA), serotonina, catecolaminas e, sobretudo, os neurotransmissores dopaminérgicos, os quais, quando entram em distúrbio, são responsáveis pelas alterações motoras presentes em idades avançadas.

Outras alterações que merecem destaque estão relacionadas aos receptores dos neurotransmissores, os quais são responsáveis pela condução do sinal para outro neurônio, no caso das sinapses, ou para regiões efetoras do sinal, como um órgão ou um músculo, através do reconhecimento do neurotransmissor. Com o avanço da idade, podem acorrer falhas na síntese desses receptores, comprometendo a atividade normal do sistema nervoso.

Bibliografia:

 http://fourier.lambda.ele.puc-rio.br/16189/16189;

envelhecimento e neurodegenegação: uma visão bioquímica.

Escrito por: Elker Ávila

Antioxidantes

O estresse oxidativo ocorre quando a produção de radicais livres supera a capacidade de ação dos sistemas antioxidantes. A geração de radicais livres é um processo fisiológico contínuo, pois eles são muito importantes para o metabolismo agindo como mediadores para a transferência de elétrons durante as reações químicas. Sua produção permite a geração de ATP (energia), por meio da cadeia transportadora de elétrons; fertilização do óvulo; ativação de genes; e participação de mecanismos de defesa durante o processo de infecção. O problema ocorre quando os radicais livres são produzidos em excesso. Isso pode gerar a oxidação de células e macromóleculas, fazendo com que essas percam suas funções. Essa perda de função é uma das explicações para o processo de envelhecimento.

Sistemas Antioxidantes

Os sistemas antioxidantes tem como função inibir ou reduzir os danos causados pela ação dos radicais livres ou espécies não reativas radicais. Os antioxidantes limitam a quantidade de substâncias oxidantes nas células e controlam a ocorrência de danos causados por elas.  Os sitemas tem diferentes mecânismos de ação:

-Sistemas de prevenção- impedem a formação dos radicais livres

-Sistemas varredores- impedem a ação dos radicais livres

-Sistemas de reparo- favorecem o reparo e a reconstituição das estruturas lesadas

São dividos em enzimático e não enzimático:

Enzimático

Age por meio dos mecanismos de prevenção, impedindo ou regulando a produção de radicais livres ou de espécies não-radicais. Inclui as enzimas Superóxido Dismutase (SOD), Catalase (CAT) e Glutationa Peroxidase (GPx).

CAT e GPx agem de forma conjunta impedindo o acúmulo de peróxido  de hidrogênio nas células. É de grande importância essa ação integrada porque através das reações de Fenton e Haber-Weiss, com a participação dos metais ferro e cobre, há geração do radical OH^• , contra o qual não há sistema enzimático de defesa.

Esse radical é o mais reativo e instável, ou seja, é o maior potencial causador de danos oxidativos e seu ataque ao DNA pode causar mutações.

A ação das enzimas muitas vezes depede de co-fatores que são adquiridos pela dieta, como manganês, cobre e zinco.

Não Enzimático

Vitaminas, minerais e compostos fenólicos são os principais constituintes desse grupo, portanto, percebe-se que esse grupo de antioxidantes é formado principalmente por substâncias de origem dietética.

São exemplos de antioxidantes não enzimáticos: ácido ascórbico (vitamina C), o α-tocoferol e β-caroteno, precursores das vitaminas E e A, carotenóides sem atividade de vitamina A, como licopeno, luteína e zeaxan-tina,  zinco, cobre, selênio e magnésio.

       O potencial oxidante das substâncias antioxidantes não enzimáticas depende de fatores como: absorção e biodisponibilidade em condições fisiológicas; concentração plasmática ideal para desempenhar sua atividade antioxidante; tipos de radicais livres gerados no processo oxidativo; em qual compartimento celular foram gerados e como foram gerados.

        É importante ressaltar que a ação dos antioxidantes pode mudar de acordo com interações desses com substâncias do meio. Um exemplo disso é a vitamina que é um potencial oxidante, mas na  presença de metais de transição como o ferro tem ação oxidante, tornando-se capaz de produzir espécies radicais (OH^•) e não-radicais (H₂O₂).

          A vitamina C, em presença de ferro, aumenta a expressão dos danos oxidativos. É sugerido o envolvimento da vitamina C na regulação do metabolismo de ferro, aumentando sua absorção e tornando-o mais apto a desempenhar sua ação catalítica sobre as reações de Fenton, resultando na conversão do H₂O₂ em radicais OH^•, potencialmente mais reativos.

          Com todas essas informações, percebe que os antioxidantes são muito importantes como agentes contra o estresse oxidativo e, portanto, contra o processo que leva à velhice.          O problema é que com o passar do tempo, a eficiência desses sistemas diminui, o que permite maior danificação das células e tecidos, trazendo os sinais característicos do envelhecimento.

Bibliografia

http://www.scielo.br/img/revistas/rn/v23n4/a13tab01.jpg

Escrito por Tainá Barreto

Não se vive para sempre (bioquimicamente)

O excelente desenvolvimento de um organismo dependerá de sistemas bioquímicos nos quais apenas certas sequências de DNA se transcreverão corretamente a sequências de RNA que se traduzirão sem erro algum num polipeptídio (sequência de aminoácidos ligados por enlaces peptídicos que, dependendo da quantidade de seus constituintes, recebe o nome de proteína). Se o resultado do processo anterior for uma proteína, esta deverá se enrolar através de vários tipos de ligação – pontes de hidrogênio, pontes dissulfeto, ligações hidrofóbicas e ligações salinas - (estruturas secundária, terciária e, às vezes, quaternária) da maneira mais correta possível a fim de dar origem a moléculas estruturais e dinâmicas, sendo os catalizadores (enzimas) de suprema importância para as reações bioquímicas.

Os catalizadores do organismo combinam velocidade e especificidade de maneira a assegurar que reações termodinamicamente favoráveis* e cineticamente desfavoráveis** ocorram; encaminhando, assim, as vias metabólicas de produção de energia, biossíntese e transdução de sinal. A partir das possíveis reações químicas, cada uma com seu metabólico intermediário específico, o fornecimento de enzimas que catalisam cada uma destas reações pode conduzir a rápida e suave conversão de reagentes a produtos com poucos produtos secundários. Isso representa, de forma bastante simplificada e resumida, os fatores bioquímicos que tornam a vida possível. Porém, por que não se vive para sempre?

Se o leitor voltar a ler o começo do parágrafo introdutório, observará que foi descrito até o momento um desenvolvimento ótimo (perfeito), o qual não ocorre nos seres humanos que se envelhecem. O envelhecimento não é tão complicado quanto se imagina, sendo causado fundamentalmente por processos químicos do metabolismo normal que resultam na aparição espontânea (termodinamicamente favorável) de produtos secundários indesejáveis, tais como espécies mutantes (com menor atividade e potencial toxicidade) de DNA, RNA, proteínas, lipídios, e outras moléculas.

Pode-se inferir que em certas situações a própria química (fundamental) age contra a bioquímica do organismo humano. As enzimas, uma vez que se aderem aos reagentes, tornam bastante difícil o processo de desaceleração da reação; assim, reações secundárias continuam ocorrendo, e à medida que esta situação permanece, se o produto for indesejável, qualquer um dos citados no parágrafo anterior, a quantidade dele aumenta no organismo. Outro aspecto está relacionado à instabilidade termodinâmica da maioria das moléculas essenciais para os organismos vivos, desde pequenos metabólitos até proteínas, pois, desde o momento em que as biomoléculas são sintetizadas, elas começam lentamente a se converter, sem a necessidade de enzimas, em seus produtos de decomposição. Com o passar do tempo reações secundárias e de decomposição podem gerar modificações das espécies bioquímicas necessárias para a devida ordenação dos processos bioquímicos que tornam a vida possível; essas modificações gerarão produtos indesejáveis.

Concluindo, a resposta à pergunta “por que não se vive para sempre” pode ser dada da seguinte maneira: as biomoléculas alteradas, por serem menos ativas e potencialmente tóxicas, podem interferir prejudicialmente as vias metabólicas essenciais para vida à medida que se acumulam no organismo; os seres humanos envelhecem e morrem, pois com o passar do tempo se perde a capacidade de minimizar dito acúmulo.

*Termodinamicamente favorável: referente a Segunda Lei da Termodinâmica, na qual as reações que possuem ΔG ˂ 0 são propícias a ocorrer.

**Cineticamente desfavorável: a velocidade em que ocorre a reação não é compatível ao tempo de vida do organismo.

Referências Bibliográficas: ‘Aging as war between chemical and biochemical processes: protein methylation and the recognitionof age-damaged proteins for repair’ by Steven Clarke

Autor: Diogo Cordeiro

CONSELHOS DE UM VELHO APAIXONADO

Quando encontrar alguém e esse alguém fizer
seu coração parar de funcionar por alguns
segundos, preste atenção: pode ser a pessoa
mais importante da sua vida.

Se os olhares se cruzarem e, neste momento,
houver o mesmo brilho intenso entre eles,
fique alerta: pode ser a pessoa que você está
esperando desde o dia em que nasceu.

Se o toque dos lábios for intenso, se o beijo
for apaixonante, e os olhos se encherem d’água
neste momento, perceba: existe algo mágico

entre vocês.

Se o primeiro e o último pensamento do seu dia for
essa pessoa, se a vontade de ficar juntos
chegar a apertar o coração, agradeça: Algo do
céu te mandou um presente
divino: O AMOR.

Se um dia tiverem que pedir perdão um ao outro
por algum motivo e, em troca, receber um
abraço, um sorriso, um afago nos cabelos e os
gestos valerem mais que mil palavras,
entregue-se: vocês foram feitos um pro outro.

Se por algum motivo você estiver triste, se a
vida te deu uma rasteira e a outra pessoa
sofrer o seu sofrimento, chorar as suas
lágrimas e enxugá-las com ternura, que coisa
maravilhosa: você poderá contar com ela em
qualquer momento de sua vida.

Se você conseguir, em pensamento, sentir o
cheiro da pessoa como se ela estivesse ali do
seu lado...
Se você achar a pessoa maravilhosamente linda,
mesmo ela estando de pijamas velhos, chinelos
de dedo e cabelos emaranhados...
Se você não consegue trabalhar direito o dia
todo, ansioso pelo encontro que está marcado
para a noite...

Se você não consegue imaginar, de maneira
nenhuma, um futuro sem a pessoa ao seu lado...

Se você tiver a certeza que vai ver a outra
envelhecendo e, mesmo assim, tiver a convicção
que vai continuar sendo louco por ela...

Se você preferir fechar os olhos, antes de ver
a outra partindo: é o amor que chegou na sua
vida.

Muitas pessoas apaixonam-se muitas vezes na vida,
mas poucas amam ou encontram um amor verdadeiro.
Às vezes encontram e, por não prestarem
atenção nesses sinais, deixam amor passar, sem
deixá-lo acontecer verdadeiramente. É o
livre-arbítrio.

Por isso, preste atenção nos sinais.

Não deixe que as loucuras do dia-a-dia o
deixem cego para a melhor coisa da vida:
O AMOR !!!

Carlos Drummond de Andrade

Fotoenvelhecimento

" E a minha voz nascerá de novo, talvez noutro tempo sem dores,

e nas alturas arderá de novo o meu coração

ardente e estrelado"(Pablo Neruda))

         A nossa pele envelhece tanto naturalmente, com o passar do tempo, por motivos intrínsecos ao indivíduo, quanto por motivos extrínsecos, como a exposição aos raios solares. Sabe-se que o envelhecimento esta ligado a modificações celulares, as quais implicam em diminuição de funcionalidade e morte celular (apoptose). Já apresentamos duas explicações bioquímicas para o envelhecimento celular:

        1 – A RNA-polimerase (grupo de enzimas que agrupam as duas fitas do DNA) não consegue transcrever a extremidade da sequência das bases nitrogenadas, localizada nos telômeros, o que implica numa perda de material genético a cada divisão celular. Com o sumiço de material telomérico, há um aumento de instabilidade genética (os telômeros são responsáveis por controlar as divisões celulares), e, por consequência, ocorre o envelhecimento, pois o material genético mutado irá codificar proteínas defeituosas ou deixará de codificar alguma proteína importante, comprometendo a nossa estrutura(proteínas possuem função estrutural) e nosso metabolismo (enzimas são proteínas que aceleram as reações químicas em nosso corpo).

        2 – O acumulo de danos por radicais livres, os quais danificam as biomoléculas devido ao estresse oxidativo, causam o envelhecimento por acarretarem disfunções nas células. Tais radicais livres são provenientes do processo celular de síntese de ATP (Adenosina trifosfato, molécula armazenadora de energia) da respiração celular.

        O nosso material genético fica armazenado no núcleo das células e nas mitocôndrias. Como o DNA mitocondrial não possui Histonas (proteínas que propiciam uma espiralização e condensação das moléculas DNA, evitando rupturas em sua estrutura), possui baixa capacidade de reparo e esta bem próximo da fonte de ERO (Espécies reativas de oxigênio, produzidas durante a última etapa da respiração, a cadeia de transporte de elétrons. Essas espécies danificam lipídeos, proteínas e o próprio DNA. Em inglês: ROS), o material genético mitocondrial é bem passível de mutações.

        A deleção do gene mitocondrial 4,977-bp (“base pair”), muito comumente observada em peles envelhecidas, tem como causa especulada a radiação solar.

        A radiação ultravioleta tem a capacidade de penetrar na pele exposta, de acordo com seus comprimentos de onda. As ondas UVA (290-320nm) induzem a formação de ERO, o qual pode promover mutações no DNA mitocondrial. As ondas UVB (320-400nm), por outro lado, são absorvidas diretamente pelo DNA, provocando mutações. Tal interação cria fotoprodutos diméricos, como pirimidinas, que podem estar relacionadas com lesões pré-malignas na pele. Portanto, as radiações ultravioleta (UVA e UVB) induzem mutações nas células epiteliais, que são mais expostas ao sol, provocando mutações. Com tais “mudanças” no material genético, as proteínas podem sair disfuncionantes, implicando envelhecimento, ou também podem ativar genes, como o p53 (ativado pela UVA), o qual aumenta as chances de o dímero pirimidona gerar mutações e, consequentemente, células cancerígenas, uma vez que o gene tem pouca expressão na apoptose.

        Os ERO, cuja síntese fora induzida por radiação ultravioleta, ativa quinases, a quais ativam a expressão da proteína 1 (AP-1), que induz a formação de enzimas desintegradoras de matriz como as metaloproteínas (MMP). Essas são responsáveis pela degradação de colágeno, indispensável para a sustentação da pele. Além de induzir a degradação do colágeno, a radiação UV também diminui a sua síntese. Sem sustentação a pele fica enrugada.

Bibliografia:

http://www.scielo.br/pdf/abd/v84n3/v84n03a08.pdf

http://www.infoescola.com/genetica/histonas/

http://portalrestinga.com.br/capa/index.php?option=com_k2&view=item&id=2:proteja-se-do-sol

Livro: Envelhecimento humano múltiplas abordagens (UFPF)

Escrito por: João Paulo Yoshio da Silva

Envelhecimento relacionado com os telômeros

        A relação entre envelhecimento e o encurtamento dos telômeros tem se tornado cada vez mais clara. Telômeros são regiões compostas de DNA na extremidade dos cromossomos e que agem como “contadores intrínsecos” da divisão celular, protegendo o organismo contra divisões descontroladas, como acontece no câncer, por exemplo.

        O fato é que, ao longo da vida esses telômeros vão sofrendo encurtamentos devido às várias divisões sofridas pela célula. Em células somáticas, ou seja, não germinativas, as células sofrem com a perda dos telômeros com o passar do tempo, através da replicação celular. Células germinativas, aquelas presentes nos testículos e ovários, não sofrem esse processo pois possuem uma enzima chamada telomerase, a qual não está presente em unidades somáticas e  que tem a capacidade de produzir telômeros a partir de um molde de RNA, sendo portanto uma enzima transcriptase reversa. Células tronco também possuem a telomerase.

        Como já foi dito, os telomeros são importantes no controle da divisão celular e, simplesmente por serem ativos, vão sendo encurtados ao longo da vida até perderem sua funcionalidade. O preço que se paga por esse processo de controle é exatamente o envelhecimento, pois células com telômeros curtos acabam morrendo ou ficam mais vulneráveis a instabilidades genéticas. Isso se comprova quando se analisa o tecido de um idoso, em que a perda de células é uma das principais características.

Bibliografia:

http://www.pucsp.br/pos/gerontologia/kairos8-2.pdf#page=20 (Revista Kairós Gerontologia V.8 n.2);

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1413-81232010000600022&lang=pt (Ciênc. saúde coletiva vol.15 no.6 Rio de Janeiro Sept. 2010).

Escrito por: Elker Ávila

O tempo traz mudanças...

         O envelhecimento é causado, principalmente, por danos moleculares cumulativos causados por oxidações por radicais livres liberados pelas mitocôndrias durante  a respiração celular e pela falta de nutrientes para o reparo delas, de acordo com Kirkwood. Aceitando-se essa teoria, as mudanças observadas com a idade serão explicadas nesse post.

        Mesmos danificadas, as células somáticas podem se regenerar, assim como as germinativas, o problema é que essa ação não é uma prioridade do organismo. Os nutrientes são primeiramente direcionados para as células relacionadas à prevenção da morte imediata, como a manunteção das células sanguíneas, manutenção das polaridade das membranas das células e a manuntenção das células epiteliais.  Depois de investir o alimentos nessas necessidades , o organismo os direciona para o crescimento e reprodução celular e , posteriormente para a regeneração das células.

        A regeneração é só um luxo, pois as células somáticas só precisam existir enquanto o ser estiver vivo, pois, do ponto de vista evolutivo, é mais importante investir na reprodução da espécies e no desenvolvimento do organismo.

        Isso explica porque o efeito acumulativo existe. As mitocôndrias são afetadas por esse estresse oxidativo antes de outras estruturas, pois são as mais próximas dos locais de liberação dos radicais livres (elas mesmas liberam). Depois delas, os reguladores de DNA (material genético) são afetados,o que faz com muitas proteínas percam suas características. Isso explica várias mudanças  do corpo que ocorrem com o passar do anos.

Por que a não se enxerga mais tão bem de perto?

        Os olhos necessitam de muita energia, por isso têm alta concentração de mitocôndrias, as fibras mais externas do cristalino são umas das mais antigas do corpo e não tem a capacidade de regeneração. Com o envelhecimento, as mitocôndrias  liberam radicais livres que oxidam essas fibras,desnaturando suas proteínas (colágeno e elastina), tornando-as mais rígidas, assim, a antiga capacidade que o cristalino tinha de se contrair para focalizar objetos próximos é perdida.

 Por que se tem dificuldade de enxergar na transição do dia para a noite?

        Quando se está em um lugar escuro, uma série de reações começam na retina para produção de retinol que permite melhor nitidez na visão nesses ambientes. É necessario muito retinol para se enxergar no escuro, isso indica que essa é uma reação que envolve um grande gasto de energia. Os radicais livres impedem a glicólise na retina e isso não permite que a célula tenha energia suficiente para fazer as reações na velocidade e quantidade necessária, fazendo essa adaptação à diminuição da luz mais lenta.

Por que a pele perde a elasticidade?

        De forma semelhante ao que acontece com o cristalino, os radicais livres oxidam as células epiteliais, principalmente os fibroblastos, causando aptose (morte deles) e oxidando as fibras que são proteínas e perdem suas características originais.

        É importante lembrar que outros fatores, como alimetação, exposição à radiações ultravioleta também influenciam no processo de envelhecimento.

Bibliografia

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2683477/

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20559692

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21359681


Escrito por: Tainá Barreto

Por que envelhecemos?

“Começamos a envelhecer quando as lamentações tomam o lugar dos sonhos!”

 (John Barrymore)

A explicação evolutiva

        A teoria do Darwinismo diz que o ambiente atua como agente selecionador dos indivíduos mais aptos a partir da seleção natural, os quais poderão passar seus genes adiante para seus descendentes. Quando envelhecemos há uma diminuição de nossa funcionalidade e fertilidade, e um aumento das chances de doenças e de morte. Então surge uma a dúvida: Por que o envelhecimento não foi extinto por seleção natural se tal processo torna o indivíduo menos apto a deixar descendentes e menos adaptado ao meio?

        Segundo Alfred Russel Wallace, o envelhecimento favorece a espécie em detrimento do indivíduo, uma vez que diminui a competição e garante a renovação das populações. Cientistas do século XX, no entanto, alegam que a seleção natural raramente ocorre dessa maneira. Sabe-se que os animais selvagens costumam morrer por fatores extrínsecos (frio, fome, predação, parasitismo, etc.). Como os animais geralmente não sobrevivem até a senescência, conclui-se que a seleção natural exerce pouca influência sobre o processo de envelhecimento. Logo, a fraca seleção natural em idades mais avançadas não consegue “barrar” mutações que são prejudiciais majoritariamente na velhice (Teoria do acúmulo de mutações, Medawar, 1952).

        Atualmente, a teoria da pleitropia antagônica (Pleitropia ocorre quando um loco gênico atua na expressão de mais de um caráter), cujo precursor é Willians (1957), afirma a existência de vários genes benéficos na idade jovem e Maléficos na velhice, o que favorece o acúmulo de genes deletérios (genes que provocam distúrbios) para a idade senil, uma vez que a seleção natural é mais atuante antes da velhice, quando tais genes tornam o indivíduo mais apto para sobreviver. Em decorrência desse acúmulo de danos aleatórios, a teoria do “soma descartável” propõe que é mais vantajoso destinar mais energia para a reprodução (preservação da espécie) do que para o reparo do soma (corpo), o que acarreta em envelhecimento.

        Portanto, o processo de envelhecimento, sob o ponto de vista evolutivo, é um “efeito colateral” das tentativas de preservação do indivíduo e da espécie.

Bibliografia:

revista Kairós, São Paulo, 12(1), jan. 2009, pp. 233-245

revista Kairós, São Paulo, 8(2), dez. 2005, pp. 21-35

Escrito por: João Paulo Yoshio da Silva

Um pouco sobre nós...

Olá, queridos leitores! Somos alunos da Universidade de Brasília e este é um trabalho da disciplina de Bioquímica e Biofísica. Neste blog será abordado o ponto de vista bioquímico do Envelhecimento e curiosidades do assunto. O grupo é:

Diogo Candéo;

Elker Ávila;

João Paulo Yoshio;

Laio Victor;

Tainá Barreto;

Meyrianne Almeida (monitora);

Esperamos que apreciem(sem moderação) o nosso trabalho. Sintam-se à vontade para mandarem dúvidas e sugestões.

Boa viagem!