Coração totalmente artificial salva vida de paciente

As baterias do coração totalmente artificial precisam ser constantemente carregadas, e é preciso ter baterias extras disponíveis.

Síndrome de Marfan

Troy Golden, um pastor nascido no Estado americano de Oklahoma, nasceu com um coração previsto para falhar a qualquer momento. Ele sofre de uma condição conhecida como Síndrome de Marfan, que afeta todo o seu corpo, inclusive o seu coração e suas válvulas.

Em setembro do ano passado, Golden se tornou uma das poucas pessoas nos Estados Unidos a ter seu coração inteiramente substituído por um mecanismo chamado Coração Totalmente Artificial.

É um dispositivo feito de plástico que pesa 160 gramas e é maior que um coração biológico. Sua energia é gerada por uma bomba pneumática que você pode carregar em uma mochila.

Transplante

Doenças cardíacas ameaçam a vida de milhões, mas, como há poucos corações disponíveis para transplantes, a medicina vem buscando a forma definitiva de reparar ou substituir esse órgão vital.

Aos 41 anos, Golden já tivera que se submeter a uma cirurgia para salvar sua vida, substituindo válvulas e remodelando as paredes de seu coração. Mas sua condição continuou a piorar. Em janeiro de 2010, ele foi incluído na lista de transplantes de coração, mas o prazo se esgotou sem que ele encontrasse um doador.

"O coração de Troy era tão ruim que uma bomba tradicional não seria o suficiente," explica o cardiologista de Golden, o médico Doug Horstmanshof. "Então, nós decidimos fazer algo completamente diferente, substituindo o coração."

coração totalmente artificial

O autor da cirurgia de implante, James Long, se recorda do momento em que o coração foi implantado em Golden. "O medo era grande. E era assustador olhar dentro do peito e saber que a única coisa que ainda ainda o mantinha vivo era a bomba sintética que usamos para substituir o seu coração.

Golden teve de se acostumar ao som ininterrupto da bomba pneumática. Mas ele conta estar se sentindo muito bem. "É incrível poder sair do hospital e ser capaz de voltar para casa e retomar a vida normal", afirma Golden.

"Você não consegue nem entender como se pode tirar o coração, sem o qual você não está vivo", comenta.

O Coração Totalmente Artificial deu a Golden sua vida de volta e o fez ter esperança.

Mas essa não é uma solução permanente. As baterias de seu coração precisam ser constantemente carregadas, e é preciso ter baterias extras disponíveis. O risco de sofrer uma infecção ou coágulo eram preocupações adicionais.

Por enquanto, Golden precisa retomar a longa espera pela doação de um coração, mas para outras pessoas com corações defeituosos há soluções possíveis. As novas possibilidades na área de pesquisa estão se centrando em formas de auxiliar o coração em vez de em formas de substituí-lo.

O coração totalmente artificial depende de equipamentos e baterias que o paciente carrega na mochila.

Bombas cardíacas

Cada vez mais, pacientes que sofrem de falhas cardíacas estão sendo implantados com bombas em miniatura, usadas para auxiliar as funções cardíacas. Eles são do tamanho de um charuto e, de um modo geral, são ligados à principal câmera de bombeamento do coração, para auxiliar o órgão.

Ao contrário do coração artificial de Golden, estes podem ser mantidos no lugar indefinidamente. Mas talvez o mais notável seja o fato de que essas bombas possam ser removidas, assim que o coração estiver recuperado.

E algumas das pesquisas mais promissoras realizadas atualmente tem a ver com o potencial de recuperação de corações, após estes terem sido danificados.

Há um forte interesse em pesquisas envolvendo células-tronco, porque elas têm a capacidade de, nas condições certas, se transformarem em um grande número de diferentes tipos de células com funções especializadas. Por isso, elas podem participar do processo de renovação e de substituição de tecidos danificados.

Os resultados preliminares ainda são altamente polêmicos, mas há crescentes indícios de que no futuro seremos capazes de aprimorar a capacidade de regeneração do coração.

Novos corações

Uma terapia mais radical vem sendo desenvolvida por Doris Taylor, da Universidade de Minnesota, que usa células-tronco para de fato construir novos corações em seu laboratório.

Ela já realizou um experimento com um rato, que consistiu em retirar as células cardíacas e implantar no órgão células-tronco que se adaptam ao tecido cardíaco, o que faz com que o coração volte a bater.

"A ideia seria pegar um coração, por exemplo, de um porco, retirar todas as células, encaixar células de um paciente para desenvolver o suficiente delas para criar um coração que se encaixe em seu corpo e transplantá-lo", afirma Taylor.

Brasileiros desvendam proteína que destrói células do câncer

Equipe de cientistas brasileiros desvendou um mecanismo molecular que controla a expressão da TRAIL na leucemia mieloide crônica (LMC).

Armadilha para o câncer

Um dos mais poderosos recursos naturais do organismo para deter o câncer é uma proteína capaz de aniquilar as células tumorais, deixando ilesas as células saudáveis.

No entanto, em certos tipos de câncer, há uma inibição da expressão dessa proteína, conhecida como TRAIL (sigla em inglês para ligante indutor de apoptose relacionada ao fator de necrose tumoral), o que permite a evolução do tumor.

Agora, uma equipe de cientistas brasileiros desvendou um mecanismo molecular que controla a expressão da TRAIL na leucemia mieloide crônica (LMC).

O estudo, que mostrou como a "armadilha contra o câncer" é desmontada, abre caminho para a investigação de alternativas terapêuticas para a doença.

Morte programada

Segundo Gustavo Amarante-Mendes, um dos autores do trabalho, a proteína TRAIL induz suas células-alvo à morte iniciando um complexo e bem regulado programa molecular conhecido como apoptose, que é acionado durante o desenvolvimento embrionário, para formar de maneira apropriada órgãos e tecidos.

Na vida adulta, a apoptose - ou morte celular - desempenha um papel fundamental na renovação das células.

"Os defeitos no processo de apoptose são observados em diversas formas de câncer, e a aquisição de resistência à apoptose é considerada uma das etapas do processo de gênese do tumor.

"Algumas formas de câncer são capazes de desenvolver resistência à morte induzida pela TRAIL. Outras, como a LMC [leucemia mieloide crônica], inibem a produção da TRAIL, escapando desse importante mecanismo de defesa. Nosso estudo demonstrou o funcionamento desse mecanismo molecular," disse Amarante-Mendes.

Leucemia mieloide crônica

A leucemia mieloide crônica, segundo o cientista, é causada por uma proteína quimérica - isto é, que não deveria existir normalmente no organismo -, que surge como resultado de uma "confusão" entre os cromossomos 9 e 22, que trocam trechos entre si.

"É o que se chama de translocação gênica: a proteína ABL, do cromossomo 9, é transferida para a região BCR do cromossomo 22. Isso gera um cromossomo atípico, denominado cromossomo Filadélfia, associado à LMC. O nosso estudo investigou os mecanismos moleculares responsáveis pela inibição da expressão de TRAIL nas células leucêmicas BCR-ABL-positivas", explicou.

Inicialmente, a equipe observou que a expressão da TRAIL diminuía expressivamente com a progressão da LMC e essa diminuição estava diretamente relacionada a um aumento na expressão de uma outra proteína: a PRAME (sigla em inglês para antígeno preferencialmente expresso do melanoma).

"A PRAME normalmente não é encontrada em células normais, mas está presente com frequência nas células tumorais. Depois de constatar isso, nós observamos que a PRAME é diretamente responsável por inibir a expressão de TRAIL em células leucêmicas", disse Amarante-Mendes.

De acordo com ele, a PRAME é responsável por recrutar proteínas capazes de inibir a transcrição gênica por meio de mecanismos epigenéticos.

"O trabalho mostrou também que esse mecanismo tem implicações terapêuticas para a LMC, uma vez que a inibição de PRAME, por RNA de interferência, é capaz de gerar uma maior expressão de TRAIL, deixando as células leucêmicas mais suscetíveis à apoptose e, consequentemente, à terapia", afirmou.

Bala mágica

Quando a TRAIL foi descoberta, em 1995, pelo fato de matar as linhagens celulares em culturas tumorais preservando, ao mesmo tempo, as linhagens primárias, a proteína foi considerada uma "bala mágica" para o futuro do tratamento do câncer.

Alguns tratamentos clínicos com base na TRAIL chegaram a ser desenvolvidos.

"O problema é que algumas formas de câncer são resistentes a essa sinalização. Em outras formas, como no caso estudado, o gene BCR-ABL mantém baixa a expressão de TRAIL. Por isso focamos os estudos na tarefa de desvendar esse mecanismo", disse Amarante-Mendes.

É possível que o mesmo mecanismo desvendado pelos pesquisadores, segundo ele, possa ocorrer não só na LMC, mas também em outros tipos de tumores onde a expressão de PRAME é elevada.

"Essa possibilidade - e suas implicações clínicas - é o próximo passo para os nossos estudos", disse o cientista.

Problemas de memória podem indicar risco de derrame

Memória e derrame

Pessoas que apresentam problemas de memória ou outros declínios nas suas capacidades mentais podem estar sob maior risco de derrame, ou acidente vascular cerebral (AVC).

A conclusão é de um estudo divulgado hoje e que será apresentado na Reunião Anual da Academia Americana de Neurologia, em Honolulu, no Havaí.

"Este estudo mostra que podemos ter uma ideia melhor de quem está sob risco elevado de acidente vascular cerebral incluindo dois testes simples quando estamos fazendo a avaliação das pessoas que já têm algum risco de derrame," afirma o Dr. Abraham J. Letter, da Universidade do Alabama.

Testes de avaliação cerebral

Para o estudo, os pesquisadores aplicaram testes para pessoas com idades a partir de 45 anos - o grupo tinha uma idade média de 67 anos - que nunca tinham tido um acidente vascular cerebral.

Um total de 14.842 pessoas participou de um teste de fluência verbal, mensurando as funções executivas do cérebro, e 17.851 pessoas fizeram um teste de memorização de palavras.

Em seguida, os pesquisadores mantiveram contato com essas pessoas duas vezes por ano, por até 4,5 anos, para verificar se eles tinham sofrido algum acidente vascular cerebral.

Em caso de resposta positiva, os derrames foram posteriormente confirmados por meio dos registros médicos.

Durante o estudo, 123 participantes que haviam feito o teste de fluência verbal e 129 participantes que haviam feito o teste de memória sofreram um acidente vascular cerebral.

Riscos de AVC

Os voluntários que marcaram menos pontos - classificados entre os 20% piores - no teste de fluência verbal tiveram 3,6 vezes mais probabilidade de apresentar um acidente vascular cerebral do que aqueles que marcaram mais pontos - classificados nos 20% superiores da escala de resultados.

Para o teste de memória, aqueles que ficaram nos 20% inferiores tinham 3,5 vezes mais chances de ter um derrame do que aqueles nos 20% superiores.

A diferença nas taxas de incidência de AVC entre aqueles situados nas faixas inferior e superior da pontuação foi de 3,3 acidentes vasculares cerebrais por mil pessoas por ano.

Aos 50 anos, aqueles que estavam nos 20% inferiores do teste de memória tinham 9,4 vezes mais probabilidade de ter um acidente vascular cerebral mais tarde do que os 20% superiores - mas a diferença não foi tão grande em idades mais avançadas.

No geral, as diferenças se mantiveram depois que os pesquisadores ajustaram os dados para idade, escolaridade, raça e local de moradia.

Partnership of Genes Affects the Brain's Development

ScienceDaily (Feb. 14, 2011) — The human brain consists of approximately one hundred billion nerve cells. Each of these cells needs to connect to specific other cells during the brain's development in order to form a fully functional organism. Yet how does a nerve cell know where it should grow and which cells to contact? Scientists of the Max Planck Institute of Neurobiology in Martinsried have now shown that growing nerve cells realise when they've reached their target area in the fly brain thanks to the interaction of two genes.

The photoreceptor nerve cells (green) of the fly's compound eye send their axons to the brain's optic ganglia. Scientists have now discovered that the axons are able to recognize their target area in the brain thanks to the interaction of two genes. 

Similar mechanisms are also likely to play a role during the development of the vertebrate brain and could thus be important for a better understanding of certain developmental disorders.

The nervous system is incredibly complex. Millions and even many billion nerve cells are created during development. Each of these cells sets up connections to their neighbouring cells and then sends out a long connecting cable, the axon, to a different brain region. Once the axon has reached its target area it connects itself with the local nerve cells. In this way a processing chain is established which allows us, for example, to see a cup, recognize it as such, reach out and take hold of it. Had there been a misconnection between the nerve cells somewhere along the way between the eyes and the hand, it would be impossible to reach the coffee in the cup.

It is thus essential for nerve cells to connect to the correct partner cells. Based on this fact, scientists of the Max Planck Institute of Neurobiology in Martinsried and colleagues from Kyoto investigated how an axon knows where it should stop growing and start setting up connections with surrounding cells. For their investigation, the neurobiologists analyzed the function of genes that play a role in the development of the visual system of the fruit fly.

The scientists now report in the scientific journal Nature Neuroscience that the visual system of the fruit fly is only able to develop correctly, when two genes work together -- the genes, that are in charge of producing the proteins "Golden Goal" and "Flamingo." These two proteins are located at the tip of a growing axon, where they are believed to gather information about their environment from the surrounding tissue. The actions of these two proteins enable nerve cells in a number of ways to find their way in the brain and recognize their target area. The study showed that chaos results if only one of the genes is active, or if there is a mismatch in the genes' activity: the axons cease to grow somewhere along the way and never reach their target area.

"We assume that very similar mechanisms play a role also in other organisms -- including humans," explains Takashi Suzuki, lead author of the study. "We are now a good way into understanding how to manipulate the cells in such a way that they are certain to reach their target area." This knowledge would be an important foundation for eventual therapies of developmental disorders based upon a misguided growth of nerve cells. The knowledge may also help in the guidance of regenerating nerve cells back to their old connection sites.

Quest for Designer Bacteria Uncovers a 'Spy'

ScienceDaily (Feb. 14, 2011) — Scientists have discovered a molecular assistant called Spy that helps bacteria excel at producing proteins for medical and industrial purposes.

A cradle-shaped molecular assistant called Spy aids in protein refolding and protects unstable proteins from being cut up or sticking to other proteins.

Bacteria are widely used to manufacture proteins used in medicine and industry, but the bugs often bungle the job. Many proteins fall apart and get cut up inside the bacteria before they can be harvested. Others collapse into useless tangles instead of folding properly, as they must in order to function normally.

A research team led by James Bardwell, who is a professor of molecular, cellular and developmental biology and of biological chemistry, as well as a Howard Hughes Medical Institute investigator, at the University of Michigan, developed a way to coerce bacteria into making large quantities of stable, functional proteins. Then, in exploring why these designer bacteria were so successful, the scientists discovered the molecular helper, Spy.

The research is scheduled for online publication Feb.13 in the journal Nature Structural & Molecular Biology.

In the first phase of the research, the team designed biosensors that directly link protein stability to the antibiotic resistance of bacteria. When a poorly folded, unstable protein is inserted into the middle of the biosensor in a bacterium, it disrupts the bug's resistance to antibiotics. When the protein is stabilized, resistance is restored.

The researchers inserted a particularly unstable protein intoEscherichia coli (E. coli), which forced the bacteria to either adapt by improving protein stability or die when exposed to antibiotics. Through a "directed evolution" experiment, in which the scientists selected colonies with increasing antibiotic resistance -- and increasing protein stability -- the team generated designer bacteria that produced up to 700 times more of the previously unstable protein.

"It is exciting to realize that if even bacteria are asked in the right way, they can come up with good solutions to hard problems," said postdoctoral fellow Shu Quan, who spearheaded the work.

In looking to see why the designer bacteria were so much better at producing proteins, the scientists found that the efficient microbes were making much more of a small protein called Spy. Further study showed that the cradle-shaped Spy aids in protein refolding and protects unstable proteins from being cut up or sticking to other proteins.

"Our work may usher in an era of designer bacteria that have had their folding environment customized so that they can now efficiently fold normally unstable proteins," Bardwell said.

The work was conducted in Bardwell's lab at U-M. Mirek Cygler's laboratory at McGill University solved the structure of the Spy protein. In addition to Bardwell, Quan and Cygler, the paper's authors are masters students Philipp Koldewey and Stephan Hofmann; undergraduate students Nadine Kirsch and Jennifer Pfizenmaier; postdoctoral research associates Tim Tapley, Linda Foit and Guoping Ren; associate professor Ursula Jakob and associate professor Zhaohui Xu; all of U-M; and Karen Ruane and Rong Shi of McGill University.

The researchers received funding from Howard Hughes Medical Institute and the Canadian Institutes of Health Research.