METILGLIOXAL x MORTE CELULAR (NECROSE/APOPTOSE)

Classicamente, três tipos de morte celular naturais inclusive para o desenvolvimento são descritos: necrose, apoptose e autofagia (CLARCKE, 1990). A autofagia é definida como um processo catabólico celular que dá origem à degradação de componentes da própria célula utilizando os lisossomos. É um processo importante no crescimento celular, diferenciação, e na homeostase, e ajuda a manter um equilíbrio entre a síntese, a degradação e reciclagem dos produtos celulares (KUMA et al., 2004). O processo de necrose é definido como um processo onde ocorre rápida permeabilização da membrana plasmática, e pode ser um processo programado ou não-programado (PROSKURYAKOV et al., 2003). Já a apoptose é um processo complexo de morte celular programada que pode ser desencadeada e regulada por uma série de fatores intrínsecos e extrínsecos à célula, incluindo fatores nucleares, mitocondriais e de membrana (ALBERTS, 2010).

Além de ser induzida por condições muito extremas como a radiação, citocinas, isquemia, drogas e patógenos, a necrose também pode ser um evento fisiológico normal e programado (PROSKURYAKOV et al., 2003). Sendo assim, mecanismos de sinalização, como receptores de morte celular, cascatas de quinases, e mitocôndrias, podem participar tanto do processo de apoptose quanto do processo de necrose, e pela modulação destes mecanismos é possível atingir tanto processos de apoptose como de necrose. Sabe-se ainda que moléculas antiapoptóticas como as proteínas da família Bcl-2/Bcl-XL são igualmente efetivas na proteção tanto de apoptose quanto necrose programada. Desta forma, juntamente com a apoptose, a necrose vem sendo aceita como uma forma específica da fase de execução de morte celular programada, que pode ter como exemplos a necrose durante a embriogênese, a renovação normal tecidual, e a resposta imune (PROSKURYAKOV et al., 2003). Além da Bcl-2/Bcl-XL, outros fatores normalmente relacionados ao processo de apoptose, como o AIF (fator indutor de apoptose) e a endonuclease G (endo G), podem participar da via de sinalização desencadeada no processo de necrose. O AIF e a endo G, quando liberados da mitocôndria, ativam eventos que culminam com a clivagem do DNA (KAWA, 2015).

Já o processo de apoptose, conhecido também como morte celular programada clássica, requer energia e síntese proteica e está relacionado com a homeostase na regulação fisiológica do tamanho dos tecidos. É um processo essencial para o desenvolvimento de plantas e animais, sendo que algumas funções fisiológicas da apoptose são o desenvolvimento embrionário, a regulação da quantidade de células no organismo, entre outros (FUCHS e STELLER, 2011).

As principais alterações morfológicas observadas em células apoptóticas são: diminuição da célula com agregação dos componentes celulares; mudança de aspecto do núcleo, com a cromatina se prendendo à carioteca e se condensando, sendo que também pode ocorrer fragmentação do núcleo; e formação de corpos apoptóticos, que são reconhecidos e fagocitados por macrófagos (KACZANOWSKI, 2016). A apoptose é desencadeada e regulada por fatores/vias específicas, onde destaca-se a via extrínseca e intrínseca e a participação das caspases (ALBERTS, 2010).

Caspases são um grupo de proteases, que possuem um resíduo de cisteína, capazes de clivar proteínas-alvo num local exatamente após um resíduo de ácido aspártico (SHALINI et al., 2015). Existem duas classes de caspases: as iniciadoras e as efetoras. Caspases iniciadoras, como por exemplo a caspase-9 (CASP-9), clivam proformas inativas de caspases efetoras, ativando-as. Já as caspases efetoras, como por exemplo a caspase-3 (CASP-3), clivam outros substratos proteicos da célula resultando no processo apoptótico. A iniciação da reação em cascata é regulada por inibidores de caspases (POREBA et al., 2016). A via extrínseca consiste na indução de apoptose por uma célula externa a que sofrerá apoptose. A interação entre células ocorre por receptores de membrana pertencentes à superfamília dos receptores dos fatores de necrose tumoral (rTNF) e seus ligantes. Os ligantes, assim como os receptores, são homotrímeros pertencentes à família TNF de proteínas sinalizadoras (NIKOLETOPOULOU et al., 2013).

A via intrínseca é aquela em que a própria célula deflagra o início do processo, induzida por fatores como condições ambientais desfavoráveis, erros deletérios no material genético, hipóxia, entre outros. O processo intrínseco é iniciado pela retirada de proteínas do espaço intermembrana da mitocôndria para o citosol, levando a ativação das caspases citoplasmáticas e consequente apoptose celular (ALBERTS, 2010). Essa via é regulada pelas proteínas da família Bcl-2, composta por duas subfamílias: as proapoptóticas e as antiapoptóticas. A subfamília das proteínas proapoptóticas é responsável por estimular o processo apoptótico permitindo a saída de proteínas mitocondriais intermembranares, incluindo o citocromo c. Já a subfamília das proteínas antiapoptóticas tem ação inversa, impedindo que as proteínas intermembranares sejam expulsas para o citosol evitando assim o processo de apoptose celular. Os principais representantes das proteínas proapoptóticas são a BAD e a Bax. Enquanto a Bax fica geralmente dispersa no citosol e só se insere na membrana mitocondrial em casos de disparo apoptótico, a BAD está continuamente inserida nessa membrana (na face citosólica), de forma que, com sinal apoptótico, polimeriza-se e forma os poros para a passagem do

citocromo (GIBSON e DAVIDS, 2016). Já os principais representantes da subfamília das famílias antiapoptóticas são a Bcl-2 e a Bcl-XL, que ficam localizadas na superfície interna da membrana mitocondrial externa e garantem a integridade da membrana, impedindo a formação de poros (ZHOU et al., 2011).

O MG tem sido descrito como um composto tanto pró-apoptótico quanto necrótico. Com relação à sua atividade apoptótica, há evidências de que o composto induziu diminuição nos níveis da proteína antiapoptóticas Bcl-2 em uma linhagem de células microvasculares cerebrais endoteliais humanas (HBMEC), e um aumento na expressão da proteína pró-apoptótica Bax (LV et al., 2014). No mesmo estudo, os autores observaram que o MG causou um aumento na atividade da CASP-3 (LV et al., 2014; ALBERTS, 2010). Outro estudo mostrou a potencialidade do MG em induzir apoptose através da ativação de p38 MAPK em células de Schwann de roedores (FUKUNAGA et al., 2004). Posteriormente, Ota demonstrou que o MG induz apoptose em células de Schwann por induzir a clivagem de CASP-3 nestas células (OTA et al., 2007). Quando células Jurkat foram incubadas com MG, a ativação de um regulador do sinal de apoptose foi associada com a produção de ânion superóxido e subsequentemente com apoptose (DU et al., 2001). Utilizando um modelo experimental com uma linhagem de células sanguíneas, Okado demonstrou que tanto o MG quanto a 3-deoxiglicosona foram capazes de causar morte celular também de macrófagos por apoptose (OKADO et al., 1996).

Além da atividade pró-apoptótica, alguns estudos sugerem que o MG pode causar morte celular por necrose programada. Desta forma, poderia servir como agente terapêutico na indução de necrose em células tumorais e outras células que possam causar danos a determinado organismos (FAN et al., 2003). Um exemplo foi a inibição da proliferação e indução de morte de células de glioblastoma multiforme humano expostas ao MG (PAUL-SAMOJEDNY et al., 2016). Apesar da maioria dos resultados neste sentido se resumirem a trabalhos utilizando culturas de células, alguns trabalhos in vivo indicam que, entre outras consequências, a perda de células endoteliais e inflamação induzida por MG contribuem para o desenvolvimento de cardiomiopatia diabética (VULESEVIC et al., 2016).