O que é uma teoria?
• É uma forma de entender e pensar algum fenômeno a partir da observação
• Explicar um fenômeno a partir de uma observação • Theoría (grego) - significa olhar, examinar, especular • É uma síntese aceita de um campo de conhecimento,
consistindo-se de hipóteses necessariamente falseáveis - mas não por isto erradas, dúbias ou tão pouco duvidosas - que foram e são confrontadas entre si e com os fatos científicos
• Estão baseadas no ”Método Científico” • O método científico, baseado em 4 princípios, foi criado
pelo homem, para compreender os fenômenos naturais
– Observação de um fenômeno – Formulação de uma hipótese ou teoria – Teste da teoria através de experimento – Confirmação dos resultados
• As teorias comprovadas podem ser elevadas ao status de leis
Teorias
Para explicar o envelhecimento?Para explicar o que leva o indivíduo a envelhecer mais do que o outro?
www.google.figuras/mitosis
Classificação e organização das teorias
Hart e Turturro (1983) Teorias de base celular
Teorias baseadas em órgãos e sistemas Teorias populacionais
Hayflick (1985) Teorias baseadas em órgãos Teorias de base fisiológica Teorias de base genômica
Finch (1990) Teorias evolutivas (grupos filogenéticos) Teorias não-evolutivas (celulares, fisiológicos e ambientais)
Arking (1998) Teorias intracelulares Teorias intercelulares
Teorias sistêmicas Teorias estocásticas
Teorias sistêmicas Teorias estocásticas
As primeiras idéias ou teorias
sobre envelhecimento
Teoria do desgaste
• 1882 - August Weimann,biólogo alemão
• “... a morte ocorre porque um tecido desgastado não pode se renovar
eternamente...”
• Hoje, o desgaste pode ser explicado pela formação de radicais livres...
• Drosófila jovem (mosca doméstica) com uma semana consegue bater as assas 2 milhões de vezes e sustentar um voo por 110 min;
• Drosófila idosa (1 mês) consegue bater 170 mil vezes e se manter no voo por 19 min,
• 2 semanas depois ela morre
Teoria da Velocidade (ritmo) da Vida
• Teoria do alemão Max Rubner, que descobriu umarelação entre taxa metabólica, tamanho corporal e longevidade
• “....os animais nascem com uma quantidade limitada de uma substancia....”
– Em várias espécies de animais de tamanhos e durações de vida diferentes
– Animais maiores, que vivem mais tempo, gastam menos calorias por grama de tecido por ano que espécie menores
“live fast, die young”
Número de batimentos cardíacos por minuto e número total de
batimentos durante a vida
Tempo de vida
Camundongo 330-780 / min
1 bilhão vezes / vida
3 anos e meio
Elefante 30 / min
1 bilhão vezes / vida
80 anos
Homem 60-80 / min
3 bilhões vezes / vida
75 anos De um modo geral, o tempo de vida é inversamente proporcional ao ritmo de gasto de energia
Quantidade de oxigênio consumida (ou número de respirações) ou número de batimentos cardíacos
Um transplante de um coração jovem em um indivíduo idoso retardaria o envelhecimento e a morte?
• “... os animais começam
suas vidas com uma quantidade limitada de alguma substância vital, quando a substância se exaure, os animais morrem...”
SV
Nascimento Envelhecimento e Morte
• Acreditavam que as substância vital eram “humores” vitais, responsáveis por todos os processos biológicos • Processos de reparo como a cura de ferida, regeneração
de tecidos e capacidade do organismo se recuperar de doenças
Teoria da “Substância Vital”
• “... após um surto de
atividade reprodutiva, um animal ou planta começa a envelhecer e morre rapidamente... ”
– Exemplo: Salmão do Pacífico e alguns moluscos, algumas plantas e flores
Teoria da Exaustão Reprodutiva
Teorias sistêmicas --- Teorias estocásticas
• Resultado da cascata de eventos hierárquicos, seqüenciais e coordenadosque constituem o desenvolvimento dos organismos • Processo programado do
nascimento até a morte, envolve genética
• Dependeria do acúmulo
de agressões
ambientaisque ocorrem
acidentalmente, ao longo do tempo, de forma
aleatória
• Baseada na idéia de que danos moleculares que ocorrem ao acaso
provocariam a deterioração encontrada no envelhecimento
Envelhecimento
• Das interações entre o genoma e os fatores
estocásticos resulta a maior ou menor velocidade de
envelhecimento do organismo
• Se a capacidade de adaptação for reduzida ou a ação
dos fatores estocásticos for exagerada, o resultado
poderá ser um desequilíbrio e um aumento da
suscetibilidade para acumular lesões nas células
manifestando-se no envelhecimento
Teorias do Envelhecimento
• Estocásticas • Uso e Desgaste • Mutações Somáticas • Proteínas Alteradas e Mudanças pós-tradução em proteínas • Acúmulo de resíduos Lipofuscina • Dano oxidativo (RL) • Desdiferenciação • Sistêmicas • Genéticas • Telomerase • Imunológicas • Neuroendócrinas • Apoptose • Dano mitocondrial (Arking,1998 e Jeckel-Neto,2002)Teoria do uso e desgaste (wear and tear)
• “... a morte ocorre porque um tecidodesgastado não pode se renovar eternamente... ”
– Limite das divisões celulares e da capacidade de funcionamento das células, acúmulo de radicais livres etc
• Acúmulo de danos à medida que o
tempo passa
– Ferimentos e infecções
• Agressões que causam danos às células, tecidos e aos órgãos
Teorias das Mutações Somáticas
• “.... o acúmulo e mutações em célulassomáticas, ao longo da vida, alteraria a informação genética e reduziria a eficiência da célula até um nível incompatível com a vida...”
• O DNA é considerado o primeiro gatilho para as mudanças do
envelhecimento
Mutações somáticas
• Mutações são mudanças na seqüência das bases, alterando o genoma que são transmitidas para as células filhas
• Acúmulo de mutações poderiam alterar a informação genética, produzindo células defeituosas
• Processos incorretos de transcriçãoe/ou
traduçãodos ácidos nucléicos reduziriam a eficiência celular a um nível incompatível com a vida.
Teoria das Proteínas Alteradas e
Mudanças pós-tradução em proteínas
• “... mudanças que ocorrem em moléculas protéicas após a tradução, provocariam alterações conformacionais que
comprometem a sua atividade e eficiência da célula... ”
Proteína tau, com função de estabilizar os microtúbulos dos axônios.
Crescimento da cadeia polipeptídic a Domínio C-terminal dobrado Proteína dobrada depois de deixar o ribossomo Domínio N-terminal dobrado
Dobramento das Proteínas
• -hélice
• Folhas -dobradas
• Alterações extracelulares com acumulação da proteína -amilóide • As placas neuríticas são uma das características histopatológicas da doença de Alzheimer • Alterações intracelulares verificadas no citoplasma dos neurônios de pessoas com a doença de Alzheimer • Moléculas neurofibrilares,proteína tau, com função de estabilizar os microtúbulos dos axônios
Teoria do
Acúmulo de resíduos Lipofuscina
• Pigmento marromque é formado por
reações complexas entre lipídios e proteínas, no citoplasma de células que não se dividem (neurônios, miocardiócitos, hepatócitos)
– Essas células acumulam mais do que eliminam
• “age pigment”, lipofuscina
Teoria dos Radicais livres
• “A utilização do oxigênio, tão essencial para a manutenção da vida, pode estar relacionada ao processo do envelhecimento, pela toxicidade dos subprodutos formados nos processos de oxidação."
Radical livre
• São moléculas que tem um elétron livre (desemparelhado) na sua órbita externa (geralmente derivada do oxigênio)
• É uma molécula altamente instável que procura a sua estabilidade através do pareamento de seus elétrons, geral/ membrana plasmática
Radicais livres
• O
2+ e
-→
O
2-(íon superóxido)
• O
2-+ H
+↔
HO
2∙• HO
2∙+
O
2-+ H
+→ H
2O
2+
O
2-• O
2-+ Fe
+++→ Fe
+++ O
2• H
2O
2+ Fe
++→ Fe
++++
OH
-+
OH
∙• H
2O
2+ O
2-→ O
2+
OH
-+
OH
∙Efeitos prejudiciais
• Dano na membrana celular • Dano na mitocôndria • Favorece as doenças crônicas
degenerativas como doenças cardiovasculares
• Favorece o acúmulo das células alteradas - câncer
Anti-oxidantes
• São substâncias que bloqueiam o efeito danoso dos radicais livres
– Vitaminas, minerais, pigmentos naturais e outros compostos vegetais e, ainda, enzimas
Fonte de anti-oxidantes
• Alimentos vegetais, comofrutas, legumes, hortaliças e cereais integrais
• Enzimas do organismo
– Superóxido Dismutase – Catalase
– Glutationa Peroxidase
Alguns agentes anti-oxidantes Está presente nos alimentos
• Cenoura, moranga, damasco, pêssego, papaia – Carotenos
• Banana, damasco – Potássio
• Frutas cítricas e vegetais – Vitamina C
• Frutos oleaginosos e óleos vegetais – Vitamina E
• Morango, peixe, carne, cebola, alho – Selênio
• Levedo de cerveja, frutos do mar, ovos espinafre – Zinco
• Legumes, passas, melado – Cobre
• Banana, gema de ovo, folhas verdes, grãos – Manganês
• Alho e cebola – Enxofre
Enzimas do organismo
• Superóxido Dismutase– Enzima presente em todos os organismos aeróbios e ausente na grande maioria dos anaeróbios
– Elimina os radicais livres convertendo-os em peróxido de hidrogênio (H2O2)
• Catalase
– Converte peróxido de hidrogênio em oxigênio molecular e água • Peroxidase
Teoria da Desdiferenciação
• “... as células se desviam
de seu estado de diferenciação normal...”
• Mecanismos errôneos de ativação e repressão gênica fariam a célula sintetizar proteínas desnecessárias, diminuindo e eficiência celular podendo causar câncer e até a morte
Teorias Sistêmicas
• Genéticas
• Telomerase
• Imunológicas
• Neuroendócrinas
• Apoptose
• Dano mitocondrial
Teorias do envelhecimento celular
• August Weisman (1891) especulou sobre o potenciallimitado da capacidade de duplicação das células somáticas
• Alexis Carrel e Albert Ebeling (1912) alegaram ter cultivado células de coração de galinha por 34 anos continuamente
• Hayflick e Morhead, entre 1940 e 1950, confirmaram experimentalmente o potencial limitado da capacidade de duplicação das células somáticas
Teorias Genéticas
• “... a velocidade do fenômeno do envelhecimento é condicionada por fatores genéticos... ”
• Genes que participam da senescência celular
• Genes específicos responsáveis pela redução significativa do tempo de vida, como nas Síndrome de Werner e Síndrome da Progéria
Teorias Genéticas
• A Síndrome de Werneré umadoença hereditária autossômica recessiva gerada por uma mutação no gene WRN, que codifica uma helicase de DNA
• Mutação genética –Progéria ou Síndrome de Hutchinson-Gilford
doença rara, sem cura
Doença Autossômica Recessiva
• Uma doença autossômica
recessiva se refere aos
genes localizados nos cromossomos autossomos (não sexuais), é
caracterizada por atingir homens e mulheres na mesma proporção e induzida pelo gene recessivo originado do cruzamento dos pais do
Doença Autossômica Recessiva
• As crianças envelhecem, perdem os cabelos, ganham rugas e chegam a morrer por causa de arteriosclerose ainda na adolescência.
Teoria da Telomerase
• “... a existência de um tempo de vida finito,nas células eucarióticas normais, e a capacidade das células cancerosas em
superá-lo, pode depender dos telômeros ...”
Estrutura do cromossomo
• Filamento de DNA (cromatina) • Cromossomo– Apresenta um estrangulamento – centrômero – Braço curto p
– Braço longo q
– Extremidades Telômeros
• Localizados nas extremidades dos cromossomos, protegem e conferem estabilidade às fitas de DNA
• Formados das seqüências de nucleotídeos (TTAGGG / CCCTAA) que protegem as extremidades dos cromossomos e não codificam proteínas
Função dos Telômeros • Proteger o cromossomo
da degradação • Proteger o cromossomo
da fusão com outros cromossomos • Prevenir a instabilidade genômica • Controlar a proliferação de células normais e de células cancerosas
Teoria Imunológica
• “... aborda as alterações nas respostas imunológicas associadas com a idade ...”
– Involução do “Timo”durante os primeiros 50 anos de vida, mas permanecendo ativo até idades mas avançadas • Diminuição da resposta das células T
– Declínio da capacidade de produzir anticorpos – Doenças auto-imunes – produção de anticorpos contra
proteínas normais
• Essa diminuição pode ser conseqüência do fenômeno do envelhecimento e não causa do mesmo
Teorias Neuroendócrinas
• “... a falência progressiva de células com funções integradoras específicas levaria ao colapso da homeostasia corporal, à senescência e à morte ...”
– Sistema endócrino e nervosoatuam na coordenação e regulação das funções corporais pelo eixo hipotálamo-hipófise-adrenal
• A atividade do hipotálamo depende de inúmeros genes, que independentes de fatores estocásticos, alteram a sua expressão com a idade
Teoria da Apoptose
• Apoptose é a morte celularprogramadaou“suicídio celular”na qual célula é encaminhada quando o dano celular não é reparado;
• A ineficiência nesse processotem sido implicado com “câncer relacionado com a idade”
Teoria do dano mitocondrial
• Danos cumulativos do oxigênio sobre a mitocôndrialevariam ao declínio no desempenho fisiológico das células • A produção de energia seria comprometida devido à lesão
das estruturas da membrana mitocondrial pelo dano oxidativo