Estudo desvenda processos envolvidos na regeneração da ponta do dígito de mamíferos

Pesquisadores da Unicamp observaram que a extremidade do dedo cresce quando amputada porque é composta de pele, osso e unha, três tecidos que se recuperam naturalmente após sofrer dano

André Julião, de Campos do Jordão  |  Agência FAPESP – Cientistas há muito procuram desvendar o mecanismo envolvido no processo de regeneração da ponta de um dígito amputada, acreditando que aí estaria a chave para a regeneração completa de membros lesionados, como ocorre com as salamandras.

Esses anfíbios, quando perdem uma pata ou a ponta do rabo, formam no lugar um blastema, conjunto de células indiferenciadas capazes de recriar todos os tecidos perdidos, originando um membro igual ao que existia no local. Nunca algo parecido foi observado em mamíferos.

Em um artigo publicado na revista Scientific Reports, pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) contestam as expectativas otimistas. Em vez da chamada regeneração epimórfica, como a das salamandras, na qual até mesmo as articulações e a função do membro amputado são recuperadas, na ponta do dígito de mamíferos ocorre o crescimento de basicamente três tecidos que naturalmente realizam essa função quando danificados: unha, pele e osso.

Eles mostraram, portanto, que o processo observado nos dedos de mamíferos é muito mais simples do que se esperava e, por isso, não é modelo para a regeneração de membros.

O estudo foi apresentado na última segunda-feira (9/9), durante o 3rd Australia Brazil Chile Regenerative Medicine and Developmental Biology Symposium, que integra a programação da 34ª Reunião Anual da Federação de Sociedades de Biologia Experimental (FeSBE), em Campos do Jordão (SP).

O trabalho é assinado pela doutoranda Lucimara A. Sensiate e seu orientador, Henrique Marques Barbosa de Souza, ambos do Instituto de Biologia (IB) da Unicamp. O estudo teve Auxílio à Pesquisa da FAPESP na modalidade Apoio a Jovens Pesquisadores.

“Vimos que a ponta do dedo é muito mais simples do que o dígito inteiro ou um braço, por exemplo. Ela não tem músculo, glândulas ou articulações, mas basicamente unha, pele e osso. Esses três tecidos têm uma capacidade natural de regeneração”, disse Souza.

O crescimento da ponta do dígito, portanto, não é uma regeneração no sentido estrito da palavra, mas uma sucessão de fenômenos bastante conhecidos. Assim como qualquer ferimento na pele, a lesão causada pela amputação cicatriza pela migração dos queratinócitos, células da pele que produzem queratina.

A unha parcialmente cortada retoma seu crescimento por ser dotada de uma grande quantidade de células-tronco que induzem esse fenômeno durante toda a vida do organismo. Entretanto, o crescimento mais importante neste processo é o crescimento do tecido ósseo, que ocorre naturalmente quando se sofre uma fratura, por exemplo. Esse crescimento se dá por meio das chamadas células osteoprogenitoras. Cientistas já haviam mostrado que a unha é fundamental para o crescimento ósseo após a amputação de dígitos de camundongos, induzindo o chamado crescimento distal no formato pontiagudo característico de falanges distais, a ponta do dedo.

Novo velho modelo

Para demonstrar o fenômeno, os pesquisadores fizeram experimentos com camundongos, o modelo animal mais usado para estudar a regeneração da ponta do dígito. Dois grupos de animais foram submetidos a dois tipos de amputação: distal e proximal.

A amputação distal elimina cerca de 25% da extremidade do dígito, mas resulta no crescimento da ponta, com morfologia semelhante a dígitos não amputados. Já na amputação proximal, o corte elimina em torno de 50% do dígito, mas a lesão se fecha sem que haja crescimento ósseo ou da unha.

Para incluir estruturas mais complexas em uma amputação distal, os pesquisadores realizaram ainda uma amputação distal em um ângulo oblíquo, retirando também uma estrutura denominada coxim, que, além da pele, possui glândulas, gordura e outros tecidos. Se os dígitos amputados distalmente possuíssem capacidade de regeneração epimórfica, o coxim do dedo também seria recuperado.

Passados 30 dias das amputações, os dígitos que haviam sofrido o corte distal (ângulo reto) tinham reconstituído a unha, a falange terminal e a pele, reproduzindo o formato original. No entanto, os dígitos que sofreram o corte distal oblíquo recuperaram todas estas estruturas, mas foram incapazes de regenerar o coxim.

“Isso mostra que estruturas que não possuem capacidade intrínseca de retomar crescimento não são induzidas a se regenerar após uma amputação”, disse o pesquisador.

Nas amputações proximais não houve nenhuma regeneração, apenas cicatrização. Os pesquisadores mostraram que nesse corte mais profundo é removida uma região conhecida como periósteo, rica em células produtoras de tecido ósseo. Trabalhos de outros grupos dão conta de que, na cabeça dos veados, o periósteo é essencial no renascimento da galhada dos animais, que cai de tempos em tempos. Isso mostra uma conexão entre essas células e o crescimento ósseo em mamíferos.

A células da região do periósteo são estimuladas por uma via de sinalização, mediada por proteínas da família Wnt, que induz células mesenquimais a se diferenciarem em células osteoprogenitoras e a secretarem matriz óssea. Trabalhos anteriores demonstraram que a presença dessa via de sinalização na base da unha é fundamental para o crescimento ósseo após amputações distais.

Em amputações proximais, tal sinalização não aconteceria e, por isso, o osso não cresce. Quando outros grupos de pesquisa forçaram a sinalização em amputações proximais, conseguiram reverter o fenótipo e o dígito apresentou o crescimento ósseo e, com isso, o formato similar ao dígito não amputado.

Outra evidência de que a regeneração da ponta do dígito é basicamente um crescimento ósseo é que, em estudos de outros grupos, foi aplicada em uma amputação proximal uma microesfera capaz de liberar BMP, proteína que induz crescimento ósseo usada para tratamentos dentários e de fraturas. Mesmo sem o periósteo, o osso cresceu em forma de ponta.

“Portanto, o que precisa acontecer após a amputação é basicamente a indução de crescimento ósseo. O resto [fechamento da lesão], nós observamos de forma muito similar em amputações distais e proximais”, disse o pesquisador.

“Por exemplo, a joanete é um calo ósseo que cresce na articulação, na base do dedão do pé, mas ninguém chama de dedo porque não tem articulação nem unha. O mesmo ocorre na ponta do dígito, que cresce novamente quando amputada. Não se trata de um dedo novo, mas de uma ponta óssea”, explicou Souza.

Com as novas conclusões, os pesquisadores esperam que a chamada “regeneração da ponta do dígito” passe a ser considerada apenas um modelo de crescimento ósseo. Com isso, o foco dos estudos de regeneração de membros em mamíferos pode seguir novos caminhos.

O artigo Bone growth as the main determinant of mouse digit tip regeneration after amputation (doi: 10.1038/s41598-019-45521-4), de Lucimara A. Sensiate e Henrique Marques Barbosa de Souza, pode ser lido em: www.nature.com/articles/s41598-019-45521-4.