Esteticapedia | COSMETOLOGIA GENÉTICA: ENVELHECIMENTO TELOMÉRICO E CÉLULAS-TRONCO
COSMETOLOGIA GENÉTICA: ENVELHECIMENTO TELOMÉRICO E CÉLULAS-TRONCO
Células-tronco, Cosmetologia, Envelhecimento cutâneo, Telomerase
Karen Emanuelly Maquim Adão*, Viviane Magas**, Sybelle S. K Okuyama**
*Acadêmica do Curso de Pós-G Graduação em Cosmetologia e Cosmecêutica Aplicada á Estética – Pontifícia Universidade Católica do Paraná.
**Docente do Curso de Tecnologia em Estética e Cosmética da UNIOPET. Mestre em Tecnologia em Saúde/ Engenharia Biomédica PUCPR.
*** Coordenadora adjunta do Curso de Pós-G Graduação em Cosmetologia e Cosmecêutica Aplicada á Estética – Pontifícia Universidade Católica do Paraná.
Autor correspondente: sybelle.s@hotmail.com,
Atualmente, a exigência e preocupação com a estética e a jovialidade, é o que mais tem se destacado na área cosmética, dermatológica e estética, campo que tem se desenvolvido de forma significativa com novas tecnologias, pesquisas sobre o complexo processo de envelhecer, o surgimento de diversas teorias, novos cosméticos e cosmecêuticos. Na teoria genética pesquisadores acreditam que o envelhecimento está ligado a fatore controlados pelo material genético. O que mais se mostra promissor dentre as teorias referente ao envelhecimento, é a teoria sobre o encurtamento telomérico e consequente senescência celular, ligando-se a um profundo efeito sobre o comportamento das células-tronco e como atuam, e o que podemos desenvolver de tecnologias antienvelhecimento. Desvendar esses fatores permitirá avanços surpreendentes na reparação da pele, já encontramos diversos ativos antienvelhecimentos nas formulações cosméticas e com seus benefícios comprovados, mas o processo de encurtamento telomérico; telomerase, atuação de células- tronco e cosmetologia genética é uma promissora área de pesquisa e desenvolvimento de mercado.
Palavras-chave: cosmetologia; células-tronco; telomerase; envelhecimento cutâneo.
Currently, the demand and concern for aesthetics and playfulness, is what has most distinguished itself in the cosmetic area, dermatological and aesthetic field that has evolved significantly with new technologies, research on the complex process of aging, the rise several theories, new cosmetics and cosmeceuticals. The genetic theory researchers believe that aging is linked to factor controlled by the genetic material. What else shows promise among the theories related to aging, is the theory of the telomeric and consequent cellular senescence shortening, by binding to a profound effect on the behavior of stem cells and how they work, and what we can develop technologies anti aging. Unravel these factors allow amazing advances in skin repair, as we find several Anti-aging active in cosmetic formulations and their proven benefits, but the telomere shortening process; telomerase activity of stem cells and genetic cosmetology is a promising area of ​​research and market development.
Keywords: cosmetology; stem cells; telomerase; skin aging.
Atualmente o envelhecimento é a preocupação que mais ganha destaque da população contemporânea, da qual ressalta cada vez mais sua aparência, saúde e bem estar. Para atender essa demanda, a indústria cosmética intensificou suas pesquisas buscando ativos cosméticos de ação antienvelhecimento, agindo principalmente na proteção e reparação do DNA celular. Ainda existem inúmeras duvidas em relação aos cosméticos que podem estimular a síntese de telomerase, e podem proteger o DNA durante a mitose, prevenindo assim o encurtamento telomérico (2).
A preocupação com a estética, e a exigência de uma pele perfeita faz com que cada vez mais as pessoas procurem recursos para melhorar as imperfeições, e minimizar os efeitos do tempo, mas ainda em relação ao uso de cosméticos e intervenções a maioria das pessoas encontram inúmeras duvidas e perdidas em emaranhado de informações equivocadas e promessas de marketing (¹).
O envelhecimento é um processo que se inicia no nascimento e continua até sua morte, nesse período é descrito mudanças relacionadas a essa passagem do tempo que causam efeitos danosos no organismo, que se manifesta em todos os órgãos e tecidos, exercendo um choque na capacidade funcional, porém, o conhecimento sobre as causas do envelhecimento ainda é limitado.
As teorias explicam algumas características do envelhecimento, mas os diversos mecanismos envolvidos nesse processo ainda não são completamente conhecidos.
O desenvolvimento de muitas teorias parece resultar da tendência competitiva dos pesquisadores em relação a essas diferentes hipóteses, o progresso na compreensão dos meios subjacentes ao envelhecimento possibilitam a definição de interações entre os processos, porém, estudos científicos sobre esse tema demonstram complexidade do fenômeno, representando assim um desafio (3).
A partir das primeiras experiências desenvolvidas com fibroblastos humanos, a ligação entre o encurtamento telomérico e a diminuição do tempo de vida replicativa das células em cultura se repetiu, confirmando pesquisas anteriores, experimentos complementares, com introdução da telomerase em células humanas normais em cultura, progrediram o tempo de vida celular. Através dessas investigações hoje se sabe que o comprimento dos telômeros durante seus repetitivos ciclos de divisão celular diminui continuamente, induzindo as células à senescência, e progressivamente à interrupção da divisão celular. Certamente, os fatores mais importantes para o controle do tempo de vida celular são o comprimento e a proteção dos telômeros, contudo, ainda entendemos como complexo o processo de envelhecer do organismo. Encontramos de forma significativa e intensa, pesquisas e interesses nessa área (4).
O objetivo desse trabalho é discutir os conhecimentos do processo de envelhecimento e o código genético, e como as formulações cosméticas com ação antienvelhecimento auxiliam nesse reparo, através de recrutamento de informações já publicadas, desenvolver uma revisão.
Esta pesquisa foi realizada por revisão da literatura, tendo as bases de pesquisas scielo, pubmed, livros, periódicos, além de artigos científicos com conteúdo relevante, dos anos de 2000 até 2015. Foram utilizadas as seguintes palavras-chaves: cosmetologia; células-tronco; telomerase; envelhecimento cutâneo.
O envelhecimento se caracteriza pelo desgaste de várias estruturas do nosso organismo, com consequentes alterações no seu funcionamento. Envelhecer, mesmo sendo um processo fisiológico natural de qualquer ser vivo, de certa forma é uma degeneração do ponto de vista da biologia; pele, gordura, musculatura, estrutura osteocartilaginosa passam por perdas irreparáveis, mas compensadas em processos adaptativos. Há pouco mais de duas décadas pesquisadores reconheceram as diferenças no envelhecimento intrínseco, que corresponde ao processo biológico, genético, cronológico; e o envelhecimento extrínseco que se dá por meios externos como o fotoenvelhecimento, e causas ambientais (5).
Sendo um complexo processo biológico contínuo, evidenciado por alterações celulares e moleculares, tendo diminuição progressiva da capacidade de homeostase do organismo, senescência e/ou também morte celular é variável em cada indivíduo, e de órgão para órgão.
Nesses últimos 40 anos ocorreram avanços na compreensão dos mecanismos do envelhecimento. Senescência e apoptose celular tem papel fundamental no envelhecimento, com evidência de que esses processos são gerados por danos no DNA, causados por agressões internas e externas. Dentre os elementos mais significativos para o envelhecimento precoce da pele é a exposição solar crônica descontrolada, e o tabagismo. Mas, atualmente sabe-se que os mecanismos celulares e moleculares mantêm-se, sendo então, o fotoenvelhecimento uma sobreposição dos efeitos biológicos da radiação ultravioleta sobre o envelhecimento intrínseco (6).
A expressão do fenômeno de envelhecer ao longo da vida é voltívola entre os indivíduos da mesma espécie e entre espécies diferentes. Este reconhecimento deu origem ao desenvolvimento de inúmeras teorias de envelhecimento biológico que, divergem em orientação teórica, mas compartilham a concepção de perda da funcionalidade progressiva com a idade, com a consequência do aumento da vulnerabilidade e incidência de doenças, aumentando a probabilidade de morte. Temos como base as diferenças na longevidade entre espécies de animais, e a verificação de genes específicos responsáveis na redução expressiva no tempo de vida. As diversas teorias do envelhecimento encontram-se defasadas, e as restantes, numerosas para serem abordadas individualmente, porém, podem ser divididas em duas categorias gerais: Teorias Genéticas e teorias estocásticas (7).
Nas teorias genéticas pesquisadores acreditam que o envelhecimento está ligado a fatores genéticos, como, o desenvolvimento do organismo desde sua fecundação até sua maturação sexual, sendo controladas pelo material genético, e muito provavelmente as mudanças causadas pelo envelhecimento também sejam. Essa teoria é direcionada a três hipóteses:
Que as moléculas de DNA e RNA ao longo do tempo alteram-se, e falhando no processo de transcrição e tradução das mensagens, produzindo consequentemente erros na montagem das moléculas proteicas, e com esses erros moléculas enzimáticas se instituem com defeitos, que por sua vez afetariam a capacidade funcional das células.
A segunda hipótese sustenta o fato de que há uma relação direta entre a redundância genética e a taxa de senescência. De acordo com determinadas pesquisas, as sequências repetitivas estão normalmente contidas, mas quando ocorre extensamente uma lesão em um gene ativo, outro gene idêntico de reserva o substitui. Essa redundância poderia, portanto, propiciar um mecanismo de proteção frente à vulnerabilidade intrínseca do sistema. Por meio desse recurso, prolongar-se-ia o tempo de subsistência da célula ao evitar acumulo de um número considerável de erros capazes de modificar a mensagem genética a ser transmitida. Com isso, todos os genes repetitivos iriam ser utilizados, os erros acumulariam, e as deficiências fisiológicas determinantes do envelhecimento iriam manifestar-se.
Na terceira hipótese genética do envelhecimento acredita que as mudanças desenvolvidas com a idade, como perda de pigmento do cabelo, menopausa, osteoporose e a diminuição dos recursos atléticos, são subsequências do desenvolvimento natural, por meio de sucessão de eventos genéticos programados, cada ser possui dentro das suas células seu próprio programa genético de morte que se acionariam no momento devido. Os genes responsáveis pelo envelhecimento freariam ou deteriam as vias bioquímicas de maneira sequencial e conduziriam a uma expressão programada das modificações próprias do envelhecimento (8).
Nas teorias Estocásticas, preconizam que a perda da funcionalidade que acompanha o fenômeno do envelhecimento, sendo causada pelo acumulo aleatório de lesões, associadas às ações ambientais, em moléculas vitais, que promovem um declínio fisiológico progressivo. Varias teorias estão incluídas neste contexto, entre as quais podemos destacar a Teoria das mutações somáticas, a Teoria de erro-catástrofe, A Teoria da reparação do DNA, a Teoria da quebra de ligações, a Teoria de glicosilação avançada e a Teoria do stress oxidativo (7).
Os telômeros são estruturas de DNA encontradas nos terminais dos cromossomos, composto por sequências simples, e garante integridade cromossômica através da sua manutenção e estabilidade, a presença da sequência telomérica garante o anelamento da telomerase, que por sua vez, assegura a replicação completa do cromossomo em determinadas situações. A telomerase esta ativa nas células germinativas, progenitoras e tumorais. Em células somáticas, a telomerase encontra-se retida. A ativação da telomerase remessa à imortalização celular, entretanto a repressão leva a uma contínua diminuição do tamanho cromossômico gerando a morte celular (figura 1) (9).
O envelhecimento biológico se inicia desde o nascimento e mantêm-se até a morte, muitas teorias são propostas para explicá-lo, porém, recentemente o encurtamento telomérico vem sido proposto como a causa principal. Esse encurtamento e o consequente envelhecimento são evitados na presença de uma distinta enzima chamada Telomerase, essa enzima é uma transcriptase reversa que acrescenta uma repetição de DNA nos telômeros e assim, restaura a habilidade de multiplicação celular prorrogando o envelhecimento dos tecidos (10).
O envelhecimento celular ou senescência ocorre constantemente com a maior parte das células somáticas humanas que se multiplicam por divisão celular simples, isso após um número determinado de gerações, e caracteriza-se por perda da sua capacidade de divisão, estresse oxidativo e ausência da atividade enzimática telomerase. Muitas pesquisas sugerem que o encurtamento dos telômeros atua como um relógio molecular que registra quantas vezes as células se duplicaram, quando esse encurtamento atinge seu ápice, o crescimento celular se interrompe, desencadeando a senescência e na indução da morte das células. Acredita-se que telômeros curtos em células com capacidade proliferativa são as responsáveis por alguns fenômenos relacionados ao envelhecimento intrínseco, o interesse na compreensão das propriedades dos telômeros iniciou-se no final dos anos de 1930, nos trabalhos pioneiros dos geneticistas Hermann Muller e Bárbara McClintock, mas a primeira evidência de que o tamanho dos telômeros determina a habilidade proliferativa das células humanas se deu no final dos anos 90, com experimentos realizados pela corporação norte americano Geron, os pesquisadores introduziram um gene ativo da telomerase em fibroblastos humanos normais, nesses fibroblastos normalmente o gene da telomerase encontra-se inativo. Com a manifestação desse gene ativo, as células voltaram a apresentar atividade de telomerase e cresceu muito o número limite de duplicação em cultura, de 60 para quase uma centena, mantendo também o número correto de cromossomos, crescendo de forma normal e não apresentaram sinais de carcinogênese (11).
Relacionando ao envelhecimento celular, devido à superação do limite de encurtamento dos telômeros, temos a morte celular, e células senescentes apresentam telômeros que não se recuperam na mesma velocidade das células jovens, esse rápido encurtamento seria devido sua redução gradativa da síntese de telomerase à medida que a idade aumenta. A fim de evitar o encurtamento progressivo a cada divisão celular e a consequência perda de informação genética, frequentemente os segmentos de DNA perdido são recuperados, o que se dá de um complexo enzimático ribonucleoprotéico chamado telomerase. Este complexo nada mais é do que uma DNA-polimerase RNA-dependente que sintetiza as repetições teloméricas de DNA, este complexo contém um pequeno componente de RNA que constitui o molde para a síntese das sequências repetitivas que dispõe no telômero, o molde de RNA é posicionado sobre o DNA iniciador, muitos nucleotídeos são adicionados ao iniciador e, posteriormente, a enzima desloca-se para começar o processo novamente. Os telômeros podem trocar de um estado aberto à atividade replicativa, que designa o alongamento do mesmo, e a um estado fechado, não permitindo a adição das repetições teloméricas associadas à enzima telomerase. A enzima age de forma inversa ao comprimento do telômero, sendo assim, telômeros curtos encontram-se abertos a atividade da telomerase, o que podemos observar na maioria das células humanas, nas quais essa atividade segue níveis limitados de replicação, e somente em células com telômeros aparentemente curtos é permitido esse alongamento telomérico. Relaciona-se assim a perda de repetições, devido à ausência da atividade enzimática telomerase sobre o telômero, com a senescência replicativa e o envelhecimento das células humanas (12).
Figura 1: Esquema de representação da ação da telomerase. Pode ser visualizado na fase 1 a molécula- filha de DNA com fragmento neoformado e seu terminal não duplicado. Na segunda fase, esta evidenciada a fração neoformada. Na fase 3, verifica-se o complexo da telomerase com seu RNA complementar à repetição telomérica. Já na fase 4 a telomerase, amplificou a sequência da fita conservada. O segmento conservado alongado, a DNA Polimerase pode atuar (seta) normalmente, assim permitindo a duplicação do segmento telomérico na fita neoformada (9).
Célula-tronco é uma célula com origem embrionária, fetal ou adulta, suscetível a se dividir indefinidamente. Todas essas células-tronco possuem três características que as diferem de outros tipos células: são células indiferenciadas e não especializadas; tem capacidade de se dividir e de auto renovação indefinidamente; são capazes de diferenciar-se em células especializadas quando submetidas a condições fisiológicas ou experimentais. As células-tronco podem ser classificadas, em função da sua origem ou na capacidade de diferenciação. Porém em resumo, células-tronco em diferentes estados de desenvolvimento conservam peculiaridades quanto a sua capacidade de renovação e diferenciação (13).
As células-tronco ou stem cell, são células com capacidade de renovação e produzir descendentes com capacidade de diferenciação. Mas, uma das propriedades substanciais das células-tronco, a renovação, sofre esta influência do meio intrínseco, como o potencial replicativo que se dá durante a restrição telomérica. Estudos demonstram que a eficiência do reparo do DNA e da manutenção do tamanho telomérico varia em diferentes tipos de células tronco. Células-tronco embrionárias apresentam-se bastante resistente ao dano de DNA e mantêm o comprimento das repetições do telômero durante mitose consecutiva, mas células-tronco hematopoéticas são sensíveis a esse dano e tem menor capacidade de manter o tamanho do telômero. Ao longo da sua existência, as células-tronco estão expostas ao estresse e outros inúmeros agentes, porém, o envelhecimento é associado ao um declínio progressivo no número ou também na função de determinadas células-tronco. Perante o constante esforço das células-tronco em manter a renovação celular ao longo de toda vida, a manifestação da enzima telomerase parece exercer um papel importante, a sua disfunção acarretaria um rápido encurtamento, exaustão de células-tronco e prematuro envelhecimento. Além do comprimento telomérico, quanto o nível de telomerase possuem profundo efeito sobre o comportamento das células-tronco. No entanto os papéis exatos de telômeros e da telomerase em células-tronco específicas ainda são investigadas, áreas devem ser pesquisadas, como as diferentes vias de sinalização que conecta a atividade da enzima telomerase e o comprimento do telômero, com a funcionalidade de células-tronco (12).
COSMETOLOGIA GÊNETICA
A cosmetologia é tratada como uma ciência que aborda os cosméticos desde a concepção de conceitos até a aplicação dos produtos elaborados e podemos verificar duas vertentes, a pesquisa de inovadoras matérias-primas, tecnologias, desenvolvimento de formulações, produção, comercialização, controle da qualidade, toxicologia, eficácia de produtos e seus ativos e legalização junto aos órgãos sanitários, empresariais, produtos e processos; e de maneira interdisciplinar abranger conhecimentos de física, química, biologia, e determinadas áreas humanísticas.
Segundo o Food and Drug Administrantion (FDA) produtos cosméticos aplicados no corpo humano tem a funcionalidade de limpar, embelezar, promover atratividade ou modificação da aparência ou sensorial da pele, cabelos, ou do corpo como um todo sem alterar sua estrutura ou função. Produtos definidos como cosméticos, mas com capacidade de tratar ou prevenir doenças, e ou consequentemente afetar sua constituição e funções da pele são considerados como drogas, por isso seguem a legislação de medicamentos, denomina-los de cosmecêuticos é comum no Brasil e em outros países, termo criado há cerca de 30 anos por Kligman, que é a junção das palavras, cosméticos e farmacêutico, entretanto o resultado final é primordialmente um cosmético com proposta de benefícios e resultados de um produto farmacêutico (14).
A cosmética acompanhou simultaneamente a própria história do homem através dos tempos e esta ligada a evolução cientifica e cultural (15), os fatores que compõem o histórico da cosmetologia como ciência, e da indústria como abastecedor do mercado precisam ser considerados em toda sua abrangência como fonte de conhecimento para conduzir cientificamente o direcionamento futuro dessa área.
A indústria cosmética tem se superado nos avanços tecnológicos. O progresso da biologia molecular e genética favoreceu o desenvolvimento da neurociência que prospera em estudos referentes ao vinculo entre a pele e cérebro e também determina que o sistema nervoso e o órgão cutâneo podem ser tratados e estimulados, uma vez que partilham da mesma origem embriológica (16). As pesquisas a respeito da pele evidenciaram sua microestrutura e fisiológica complexa, estreitamente relacionada ao funcionamento do organismo como um todo, e sendo também, local da síntese de algumas substâncias como enzimas e vitaminas, e atribuído da capacidade para desempenhar funções especificas como sudoral, sebácea, melanogênica e queratogênica, todas com importância vital para nós e fundamentais para o equilíbrio do organismo e sua adaptação ao ambiente. Como consequência desses estudos a pele humana começou a ser entendida e tratada como um "órgão cutâneo" devido a sua biologia específica, como demais funções e propriedades, onde duas dimensões alcançam além da concepção de ser somente uma barreira física. A partir dessas comprovações, as pesquisas científicas foram orientadas no sentido de entender e na avaliação das possíveis alterações desencadeadas no órgão cutâneo e no próprio organismo, com o contato ou a aplicação de substancias sobre a pele, os progressos no campo dermatológico e juntamente com a disponibilização de novos ativos, permitiu o desenvolvimento de produtos com conotação cientifica, e o aparecimento de novas perspectivas na atuação desses cosméticos (17).
Observa-se que a um entendimento que os cosméticos permeiam e atingem até a derme, podendo assim atuar na comunicação celular. Permeação é entendida como a movimentação de ativos, ou substâncias na pele, mesmo o estrato córneo proporcionando uma barreira a essa penetração, a consideramos assim, uma membrana semipermeável (18). Já é evidenciado que produtos permeiam através da pele alcançando a derme, e o que sustenta esta afirmação são as tecnologias cosméticas e cientificas da pele e ativos, existindo inúmeros trabalhos demonstrando que lipossomas e as nanoesferas encontram-se presentes em regiões da junção derme-epidérmica e também próximos á derme, em função da sua estrutura e consequentemente facilitar maior permeação. Atualmente estudos são realizados com células-tronco da maçã Uttwier spätlauber, mostrando uma melhora significativa na qualidade da pele, melhora do turn over celular e diminuição de rugas aparentes. A pesquisa também verificou uma atividade protetora contra as agressões da radiação UV em células da epiderme, em culturas de fibroblastos revelaram eficiência no aumento de números de fibroblastos na derme. Ensaios in vitro infelizmente não correspondem aos in vivo, contudo se tratando de pesquisas investigativas que diz respeito á permeação cutânea. Ativos cosméticos podem ter a influencia de regeneração por meio celular, como exemplo peptídeos e ácido glicólico, a nível celular a ação e a resposta bioquímica mais comum são os estímulos à síntese proteica.
Deparamo-nos com diversas duvidas relacionada aos cosméticos que poderiam estimular a síntese da telomerase e que conseguem proteger o DNA durante o processo de mitose, impossibilitando o encurtamento dos telômeros. A experiência de cada um e a sua formação profissional nos direciona acreditar em uma ação divergente do que é proposto no produto antienvelhecimento, o que justifica esse fato é a ausência de publicações cientificas, e indo mais além as empresas cosméticas titulares das pesquisas e desenvolvimento publicarem confidencialmente seus resultados (2).
Segundo a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) os produtos cosméticos devem ter sua atuação unicamente tópica, mas, sabe-se que cerca de 80% dos produtos encontrados no mercado dermatológico, estético e cosmético nacional e internacional são avaliados como cosmecêuticos (19).
A cosmética é uma das áreas da dermatologia em geral que tem de modo extraordinário evoluído nos últimos anos, o surgimento de tecnologias, novos procedimentos, de produtos cosméticos, cosmecêuticos. Está em constante crescimento, o qual se faz necessária a busca e utilização de métodos objetivos para concretizar os resultados dos estudos científicos (20).
O maior interesse é entender de que maneira a telomerase é regulada com condições normais, principalmente em razão da sua potencialidade como alvo terapêutico, um grande numero de diferentes mecanismos tem sido avaliado como responsáveis no controle da expressão da enzima telomerase. Tanto o comprimento dos telômeros quanto os níveis da telomerase apresentam intimo efeito no comportamento das células-tronco, mas não podemos precisar com exatidão os papeis dos telômeros e da telomerase em células-tronco especificas, algumas áreas ainda devem ser exploradas, sendo elas as diferentes vias de sinalização que interliga a atividade da telomerase e o comprimento do telômero com a funcionalidade das células-tronco. Para um melhor entendimento devem-se buscar mecanismos para caracterizar o encurtamento dos telômeros e a atividade da enzima telomerase em compartimento in vivo de células-tronco durante o envelhecimento. Percebe-se que a relação telomerase e ciclo celular é extremamente complexa, apesar do aumento de dados literários, compreender o mecanismo de auto renovação das células tronco, possibilitará manipular métodos de maneira segura e expressiva, utilizando-se de meios que permitam a extensão ou manutenção induzida do comprimento telomérico possa ser aplicada na pratica (12).
Elucidar esses fatores permitirá grandes avanços nas terapias reparativas da pele, existem sim diversos ativos antienvelhecimentos que são incorporados nas formulações cosméticas e tem seus benefícios comprovados, mas, envelhecimento; encurtamento telomérico; telomerase e cosmetologia genética são um enorme campo em aberto a pesquisas e de futuro promissor, que devem ser alicerçadas em eficácia e segurança.
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