Estudo avalia ação de compostos oxidantes em células de melanoma

Resultados de trabalho conduzido no Centro de Processos Redox em Biomedicina da USP abrem caminho para ampliar o uso da terapia fotodinâmica no combate ao câncer de pele

Agência FAPESP* – O melanoma é o tipo mais agressivo de câncer de pele. Embora menos comum, é o mais grave, devido ao seu alto potencial de provocar metástases. Apesar dos benefícios da luz solar para a saúde, a exposição prolongada aos raios ultravioleta é o principal fator de risco para o desenvolvimento da doença. O excesso de radiação induz estresse oxidativo e inflamação nas células da pele por meio de reações de foto-oxidação.

Tanto a luz ultravioleta quanto a luz visível podem ativar fotossensibilizadores presentes naturalmente nos tecidos. Esse processo converte energia luminosa em química, gerando espécies reativas de oxigênio que danificam biomoléculas, como os lipídios das membranas celulares. No entanto, essas reações também podem ser exploradas para fins terapêuticos, como a terapia fotodinâmica, que tem como alvo células tumorais ou patógenos.

No Centro de Processos Redox em Biomedicina (Redoxoma) da Universidade de São Paulo (USP), por exemplo, pesquisadores testaram alguns compostos oxidantes que, associados à terapia fotodinâmica, podem dar origem a novas estratégias de combate ao melanoma.

No estudo coordenado pela professora Sayuri Miyamoto, do Instituto de Química (IQ-USP), o grupo descobriu que endoperóxidos derivados da oxidação de ergosterol e 7-dehidrocolesterol (7-DHC), ambos lipídios da classe dos esteróis, induzem a morte das células de melanoma. Os resultados foram divulgados na revista Photochemistry and Photobiology.

“O grande desafio do melanoma é sua progressão muito rápida. Embora não seja a primeira opção de tratamento, a terapia fotodinâmica está ganhando bastante atenção por ser menos invasiva do que os métodos convencionais de tratamento, como a cirurgia. Nosso foco foi otimizar a terapia fotodinâmica e, para isso, precisávamos entender o que acontece nas membranas celulares”, conta Megumi Nishitani Yukuyama, primeira autora do artigo.

Esse resultado faz parte de um estudo mais amplo que visa compreender os mecanismos por trás dos danos oxidativos induzidos pela luz nas membranas celulares. Os pesquisadores analisaram e compararam como a foto-oxidação dos tipos I e II do ergosterol, do 7-DHC e do colesterol afeta essas estruturas. Além disso, identificaram e caracterizaram os principais produtos formados durante esses processos de oxidação.

“Esse estudo é importante para entender o mecanismo de oxidação desses esteróis nas membranas quando expostas a diferentes oxidantes. Ele também nos ajuda a determinar quais produtos são formados e quais os efeitos desses produtos oxidados na integridade das membranas”, comenta Miyamoto.

Esteróis e foto-oxidações

Um achado novo da pesquisa foi que a permeabilidade das membranas celulares muda de acordo com o tipo de dano oxidativo. Todas as células são envolvidas por uma membrana celular composta por uma bicamada lipídica associada a proteínas. A base estrutural da bicamada é formada por fosfolipídios, que são suscetíveis a oxidações. Essas oxidações podem comprometer a integridade da membrana, aumentando a permeabilidade e potencialmente levando à morte celular.

As reações de foto-oxidação são classificadas por dois mecanismos principais. Na reação do tipo I são formadas espécies radicais reativas, como o ânion radical superóxido e radicais hidroperoxila. No tipo II há a produção de oxigênio molecular singlete, uma forma altamente reativa de oxigênio.

O estudo revelou que, em oxidações radicalares (tipo I), os esteróis ergosterol e 7-DHC oferecem maior proteção às membranas do que o colesterol. No entanto, em oxidações mediadas por oxigênio singlete (tipo II), o colesterol se mostrou mais eficaz.

Isso sugere que, em oxidações do tipo II, o colesterol funciona como um antioxidante. “Ele organiza a membrana de tal forma que o oxigênio singlete não consegue acessar os lipídios insaturados que, de outra forma, seriam oxidados. Esse ensaio demonstrou que o colesterol é muito importante para proteger as membranas celulares contra danos induzidos pela luz”, explica a professora do IQ-USP.

No entanto, ao proteger as membranas, esses esteróis são oxidados, gerando vários produtos, dentre os quais os endoperóxidos. O estudo mostrou que endoperóxidos derivados de 7-DHC e de ergosterol são os mais estáveis nesses processos. “No trabalho que publicamos no ano passado na Nature, mostramos que o 7-DHC funcionava como um antioxidante, protegendo as células contra a morte por ferroptose em reações de oxidação radicalares. Mas, ao exercer essa função, ele se oxida e gera diversos produtos”, diz Miyamoto.

O 7-DHC é um precursor do colesterol e ambos são esteróis comuns nos mamíferos. Já o ergosterol é um esterol encontrado em leveduras, com estrutura semelhante ao 7-DHC. Quando oxidado, ele também gera endoperóxidos. Segundo Yukuyama, “a literatura sobre o ergosterol era meio controversa. Por isso fizemos um estudo comparativo para esclarecer os mecanismos dos efeitos protetores ou danosos desses esteróis”.

O grupo também avaliou a viabilidade de células de melanoma A375 tratadas com 7-DHC, ergosterol e seus endoperóxidos gerados com terapia fotodinâmica, um processo que induz oxidação do tipo I e do tipo II. O mais interessante foi que os endoperóxidos de ergosterol e 7-DHC produzidos pelo oxigênio singlete se mostraram mais eficazes em eliminar células de melanoma do que suas moléculas precursoras.

“A seguir, pretendemos investigar como diferentes concentrações de endoperóxidos e doses variáveis de radiação influenciam seus efeitos. O estudo abriu portas para vários questionamentos”, diz Yukuyama.

O artigo Comparative study of ergosterol and 7-dehydrocholesterol and their endoperoxides: Generation, identification, and impact in phospholipid membranes and melanoma cells pode ser lido em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/php.14059.

* Com informações do Redoxoma, um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP.