O químico da Universidade do Texas em Dallas, Dr. Jie Zheng, passou grande parte de sua carreira investigando nanopartículas de ouro por seu potencial impacto no campo da nanomedicina. Em novas pesquisas, ele e seus colegas mostram como essas nanopartículas poderiam desempenhar um papel fundamental em um simples exame de sangue para detectar danos hepáticos agudos mais cedo do que os métodos atuais.
O estudo, publicado online no dia 19 de fevereiro na revista Science Advances, amplia o trabalho do autor correspondente Zheng, que já demonstrou anteriormente o uso de nanopartículas para o fornecimento direcionado de medicamentos contra o câncer e uma melhor compreensão das doenças renais.
“Nosso objetivo é tornar simples para os médicos de família a fácil captura de lesões hepáticas mais cedo”. Se eles puderem detectar e tratar tais lesões mais cedo, o paciente tem mais chances de recuperação mais rápida”, disse Zheng, professor de química e bioquímica e o Cecil H. e Ida Green Professor de Ciências Biológicas de Sistemas na Faculdade de Ciências Naturais e Matemática.
O padrão ouro para monitoramento e diagnóstico de doenças hepáticas é uma biópsia hepática, que é invasiva e pode ser dolorosa ou causar complicações. Em um ambiente clínico, os médicos também podem monitorar a função hepática de forma não invasiva com testes que registram níveis de certas enzimas e proteínas no sangue, tais como alanina-aminotransferase (ALT) e aspartato aminotransferase (AST), que são liberadas pelas células hepáticas, ou hepatócitos, quando o órgão é danificado.
“Biomarcadores convencionais do sangue como ALT e AST são liberados quando os hepatócitos morrem – o dano já foi feito”, disse Zheng. “Outro inconveniente destes testes é que outros fatores, tais como inflamação, podem causar que estes biomarcadores sejam anormalmente altos. Por causa disso, em muitos casos, os clínicos podem não intervir imediatamente. Isso cria um problema porque pode atrasar a detecção e o tratamento de lesões hepáticas”.
Alvejando o Antioxidante Chave
No estudo, que foi realizado em ratos, Zheng e seus colegas se concentraram em um químico chamado glutationa, que é o principal antioxidante produzido pelo fígado. A liberação constante, ou efflux, do glutatião pelos hepatócitos ajuda a manter a função de desintoxicação de um fígado saudável. Quando o fígado é danificado, porém, a produção de glutatião é bloqueada.
“Verificou-se que o esgotamento da glutationa está fortemente correlacionado com o aumento do risco de muitas doenças hepáticas, incluindo lesões hepáticas induzidas por drogas, doenças hepáticas relacionadas ao álcool e à gordura não alcoólica, fibrose hepática e cirrose hepática”, disse Zheng. “As pessoas estudam glutationa há décadas, mas não é fácil monitorar de forma não invasiva”.
O monitoramento não invasivo do glutatião tem se mostrado difícil porque a biomolécula é diluída quase três ordens de magnitude uma vez que entra na corrente sanguínea, e é rapidamente consumida por outros órgãos e liberada rapidamente pelos rins.
Zheng e seus colegas combinaram sua experiência com nanopartículas de ouro com o comportamento do glutationa para desenvolver sua nanoproteína para lesões hepáticas agudas, que depois testaram em camundongos. Eles começaram conectando quimicamente – ou conjugando – nanopartículas de ouro com um corante orgânico fluorescente chamado verde de indocianina (ICG), que tem uso clínico generalizado.
“Devido a esta conjugação, as moléculas da ICG não fluorescem. As nanopartículas de ouro transportam o corante especificamente para o fígado. A beleza deste trabalho é que a sonda pode ser ativada seletivamente no fígado em alta especificidade”, disse Zheng.
Os pesquisadores injetaram nanopartículas de ouro conjugadas em ratos aos quais foi administrada uma dose excessiva de acetaminofeno (APAP). A overdose de acetaminofeno, também conhecida pela marca Tylenol, é uma das causas mais comuns de lesões hepáticas induzidas por drogas e a causa mais comum de insuficiência hepática aguda nos Estados Unidos.
Toxicidade de Rastreamento
Quando as nanopartículas atingiram uma parte do fígado chamada sinusoidal, as moléculas de glutationa derrubaram as moléculas de ICG das nanopartículas de ouro e tomaram seu lugar.
“Lembre-se, quando as células do fígado são feridas, o efflux de glutationa é significativamente reduzido; portanto, você tem menos glutationa e mais moléculas de ICG restantes nas superfícies das partículas de ouro”, disse Zheng.
As nanopartículas de ouro retornaram à corrente sanguínea bastante rapidamente. Em cerca de meia hora, os pesquisadores foram capazes de detectar o esgotamento do glutationa em uma pequena quantidade de sangue.
“Um simples teste de sangue mostra quanto ICG sobrou na superfície das partículas de ouro”, disse Zheng. “Quanto mais ICG restar, menos glutationa no fígado, o que se correlaciona diretamente com danos ao fígado”. Nossa partícula foi capaz de detectar a overdose de APAP com 93% de precisão, o que é muito alto. E está em uma fase muito anterior à que os biomarcadores tradicionais conseguem detectar”.
O Dr. William Lee, professor de medicina interna da UT Southwestern Medical Center, é co-autor do estudo e um dos principais especialistas mundiais em insuficiência hepática aguda e toxicidade por acetaminofen no fígado. Lee foi investigador de quatro redes patrocinadas pelo National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK): o Estudo da Hepatite C Antiviral de Longo Prazo Contra a Cirrose (HALT-C), o Grupo de Estudo da Falha Aguda do Fígado, a Drug-Induced Liver Injury Network e a Hepatite B Research Network.
“O fluxo de glutationa está no coração do metabolismo do acetaminofeno, e o novo método do Dr. Zheng para rastrear o glutationa é um grande passo em frente em nossa capacidade de entender e prevenir a toxicidade do acetaminofeno”, disse Lee.
O Dr. Neil Kaplowitz, professor de medicina e chefe de gastroenterologia e doenças hepáticas da Escola de Medicina de Keck da Universidade do Sul da Califórnia, que não estava envolvido no estudo, disse: “Os autores do estudo desenvolveram uma nova abordagem de avaliação dinâmica do status de glutationa nos sinusóides hepáticos. Seu avanço tecnológico mostra que eles podem imaginar o glutationa sangüíneo sinusoidal ou medir este indicador do glutationa sangüíneo plasmático sinusoidal especificamente no sangue periférico coletado, que reflete com precisão a quantidade de glutationa nas células hepáticas”.
Enquanto o estudo atual foi focado na lesão hepática aguda induzida por drogas, Zheng disse que o trabalho futuro aprofundará ainda mais a compreensão fundamental das interações fígado-nanopartículas, continuará melhorando a sensibilidade e precisão do teste e ampliará a tecnologia para ajudar a detectar também a lesão hepática crônica. Ele disse que a pesquisa é uma extensão emocionante de seus esforços anteriores para desenvolver nanomedicinas que são facilmente retiradas do corpo.
“Passei grande parte de minha carreira desenvolvendo nanomedicinas que podem ser limpas para tratar doenças como câncer ou doenças renais, e esta nova pesquisa é um grande avanço”, disse Zheng. “Achamos que nosso novo trabalho poderia levar a uma nanomedicina transparente que pode ajudar a detectar lesões hepáticas muito antes com um simples exame de sangue, e que poderia ajudar muitas pessoas”.
Referências
Study shows simple blood test could detect liver injury earlier
https://medicalxpress.com/news/2021-03-simple-blood-liver-injury-earlier.html
Xingya Jiang et al. Noninvasive monitoring of hepatic glutathione depletion through fluorescence imaging and blood testing, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abd9847
