Estudo identifica enzima-chave para o desenvolvimento de doenças autoimunes

Maria Fernanda Ziegler | Agência FAPESP – Pesquisadores do Centro de Pesquisa em Doenças Inflamatórias (CRID) da Universidade de São Paulo (USP) descobriram que uma enzima ligada a processos metabólicos também está envolvida na diferenciação de células imunes e, por consequência, no desenvolvimento de doenças autoimunes. O achado pode, no futuro, direcionar novos tratamentos e medicamentos mais efetivos e com melhor custo-benefício para esse tipo de doença.

Em artigo publicado no Journal of Experimental Medicine, pesquisadores descrevem o papel da enzima PKM2 (pytuvate kinase M2) – comumente envolvida na produção de energia celular (glicólise) – no desenvolvimento e na manutenção da inflamação exacerbada associada às doenças autoimunes.

“No estudo demonstramos que há uma conexão entre metabolismo celular e sistema imune. Está ficando muito claro que enzimas e outras moléculas metabólicas são importantes não apenas para o metabolismo celular, mas também para outras funções, como a resposta imune. Nesse caso específico, verificamos que a enzima PKM2 atua paralelamente na diferenciação do linfócito Th17. Esse subtipo de linfócito desencadeia a encefalomielite autoimune experimental, um modelo animal de esclerose múltipla”, explica José Carlos Farias Alves Filho, pesquisador do CRID, um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiado pela FAPESP na Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP-USP).

O estudo foi conduzido durante o mestrado de Luis Eduardo Alves Damasceno, bolsista da FAPESP e orientando de Alves Filho.

A jornada do linfócito T

Com o objetivo de neutralizar especificamente diferentes tipos de patógenos, as células imunes conhecidas como linfócitos T se diferenciam em uma variedade de subtipos, como, por exemplo, nas células T auxiliares ou “helpers” 17 (Th17). Esse subtipo, no entanto, está associado ao desenvolvimento e manutenção da inflamação comum a doenças autoimunes.

Por motivos ainda não totalmente compreendidos, nas doenças autoimunes como a esclerose múltipla, artrite e psoríase a resposta imune pode ocorrer de forma descontrolada, levando os linfócitos a reconhecer o próprio organismo como patógeno, passando a atacá-lo.

Damasceno desenvolveu seu projeto em modelos de encefalomielite autoimune experimental, uma condição autoimune, inflamatória e desmielinizante do sistema nervoso central. A condição causa a perda da bainha de mielina que recobre os neurônios e é importante para a transmissão de impulsos nervosos. Esse modelo experimental guarda semelhanças com o quadro observado em pacientes com esclerose múltipla.

Já é sabido que o linfócito Th17 tem papel importante na mediação tanto do desenvolvimento da doença autoimune quanto na progressão da neuroinflamação característica de algumas doenças desse tipo. Ao atuar na resposta autorreativa inicial da doença, o linfócito Th17 passa a identificar antígenos presentes no sistema nervoso central como uma ameaça, liberando então grandes quantidades de uma proteína com ação pró-inflamatória chamada interleucina 17 (IL7), tanto no fluido cérebro espinhal quanto em lesões ativas no tecido cerebral.

No estudo realizado em cultura celular e modelo animal, os pesquisadores do CRID observaram que a diferenciação celular para o Th17, assim como o desenvolvimento da doença, depende da reprogramação metabólica, induzindo inclusive mudanças para a glicólise. “A enzima glicolítica piruvato quinase M2 (PKM2) se mostrou um fator-chave que medeia a diferenciação celular Th17 e a inflamação autoimune. No estudo, demonstramos que ela é muito expressa durante a diferenciação do linfócito T para as células Th17”, diz Alves Filho.

Nos testes in vitro, ao excluir a PKM2 específica para células T houve prejuízo na diferenciação celular Th17 e os sintomas da doença foram amenizados, diminuindo a inflamação e a desmielinização mediadas pelo Th17. “Já nos testes realizados em camundongos que não expressam essa enzima, conseguimos reduzir o desenvolvimento da doença em mais de 50%. Também fizemos o estudo com drogas comerciais que inibem a PKM2”, afirma Alves Filho.

Os pesquisadores analisaram ainda o uso de drogas comerciais que inibem a enzima PKM2. “Utilizamos uma droga capaz de inibir a translocação nuclear da PKM2, fazendo com que a enzima não chegue até o núcleo celular. Portanto, mesmo que o linfócito expresse a enzima, ela não atua nesse processo de desenvolvimento da doença. Ocorre diminuição da diferenciação de linfócitos Th17, o que reduz sua evolução”, diz.

Custo-benefício no tratamento

Alves Filho ressalta que a descoberta do papel-chave da enzima PKM2 no desenvolvimento de doenças autoimunes abre caminho para o estabelecimento de novas estratégias de tratamento.

Atualmente, existem no mercado diferentes fármacos imunobiológicos para o tratamento de doenças autoimunes, que atuam inibindo citocinas envolvidas na ativação e diferenciação desses diferentes subtipos de linfócitos.

“Estima-se, porém, que cerca de 40% dos pacientes por algum motivo não respondem bem a esse tratamento. Para essa parcela da população existe outro tipo de tratamento com os medicamentos imunobiológicos, que têm um benefício muito grande, mas são extremamente caros e, portanto, não conseguem atingir toda a população”, acrescenta.

A enzima faz parte da plataforma de pesquisas de desenvolvimento de drogas do CRID. “No estudo, utilizamos uma droga comercial que atua em um sítio alostérico da enzima PKM2, bloqueando sua capacidade de se translocar para o núcleo do linfócito”, relata.

Dessa forma, os pesquisadores do CRID iniciaram um novo estudo, em colaboração com o Laboratório Nacional de Biociências do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (LNBio-CNPEM), com o intuito de desenvolver novas drogas que atuem na translocação da enzima. “Isso abre uma perspectiva futura de tratamento para doenças autoimunes, ou para doenças inflamatórias que dependam dessa enzima. Nessa próxima etapa, estamos buscando o desenvolvimento de novas drogas que possam interagir com esse sitio de interação e que inibam a capacidade da enzima de translocar para o núcleo.”

O artigo PKM2 promotes Th17 cell differentiation and autoimmune inflammation by fine-tuning STAT3 activation pode ser lido em: https://rupress.org/jem/article/217/10/e20190613/151965/PKM2-promotes-Th17-cell-differentiation-and.