As células estaminais (tronco) são células indiferenciadas que podem desempenhar uma variedade de funções regenerativas no corpo humano. Podem, por exemplo, gerar ou substituir uma variedade de células através da diferenciação, regular o sistema imunológico e estimular outras células no seu ambiente natural.
As células-tronco (estaminais) estão presentes em todos os seres humanos desde o desenvolvimento do embrião/feto (células-tronco embrionárias) e ao longo de toda a vida de qualquer indivíduo até à morte (células-tronco adultas). Existem 5 tipos gerais de células-tronco definidas tanto pela sua origem como pela sua capacidade de gerar novas células.
- Totipotente: Também conhecida como óvulo fertilizado, esta célula desenvolver-se-á e transformar-se-á em todas as outras células, criando um ser humano.
- Pluripotentes: Estas células-tronco podem diferenciar-se em qualquer outro tipo de célula, no entanto, não têm a capacidade de criar um organismo inteiro da mesma forma que uma célula totipotente.
- Multipotente: Um pouco mais limitadas do que as células pluripotentes, atribuídas a uma determinada gama de tipos de células.
- Oligopotentes: Estas células estaminais são semelhantes às células estaminais multipotentes e também são capazes de se diferenciar numa gama específica de tipos de células.
- Unipotentes: Estas células-tronco só são capazes de se diferenciar num tipo de célula.
As células-tronco embrionárias (ESC) e as células-tronco adultas (ASC) são duas categorias muito diferentes de células com propriedades diferentes. Em qualquer indivíduo após o nascimento, a substituição e a regeneração celular ocorrem em dois contextos: renovação de células que morrem naturalmente (apoptose) e em resposta a lesões externas (causadas por fatores como lesões traumáticas, infecção, cancro, enfarte, toxinas, inflamação, etc.). As células-tronco envolvidas nesse processo de regeneração são as células estaminais adultas (também chamadas células-tronco somáticas).
Células-tronco adultas e células-tronco embrionárias
As células-tronco embrionárias estão presentes na massa celular interna do blastocisto, uma bola de células essencialmente oca que, no ser humano, se forma três a cinco dias depois de um óvulo ser fertilizado por um espermatozóide. No desenvolvimento normal, as células dentro da massa celular interna darão origem às células mais especializadas que dão origem a todo o corpo – todos os nossos tecidos e órgãos. As células estaminais embrionárias são pluripotentes, o que, como já foi referido, significa que podem dar origem a todos os tipos de células do corpo completamente formado, mas não da placenta e do cordão umbilical.
As células-tronco adultas (também designadas por células-tronco somáticas ) são mais especializadas do que as células-tronco embrionárias. Normalmente, estas células podem gerar diferentes tipos de células para o tecido ou órgão específico em que vivem. Existem muitos tipos diferentes de células-tronco adultas, todas com funções regenerativas específicas. Por exemplo, as células-tronco hematopoiéticas podem dar origem a glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas. No entanto, as células estaminais que formam o sangue não geram células do fígado ou dos pulmões, por exemplo, e as células estaminais de outros tecidos e órgãos não geram glóbulos vermelhos, glóbulos brancos ou plaquetas. Alguns tecidos e órgãos do corpo contêm pequenas reservas de células estaminais específicas de cada tecido, cuja função é substituir as células desse tecido que se perdem na vida quotidiana normal ou em caso de lesão.
Como é que as células-tronco atacam as lesões? – Homing
Na ciência das células-tronco, a palavra “homing” descreve a capacidade das células estaminais para encontrar o seu destino, ou “nicho”. Durante esse processo, os tecidos danificados ou inflamados pedem reparação enviando sinais, alguns dos quais funcionam como pistas para as células-tronco e atraem-nas para o tecido lesionado. Trata-se de um processo bastante rápido (medido em horas e não superior a 1-2 dias).
Como é que as células-tronco funcionam na reparação de tecidos? – Diferenciação direta e efeito parácrino
Uma vez que as células estaminais tenham viajado até ao local da lesão, podem iniciar a sua ação regenerativa atuando através de dois mecanismos diferentes: podem sofrer uma diferenciação direta para substituir directamente as células lesadas ou podem também promover a regeneração dos tecidos através do efeito parácrino.
O que é então o efeito parácrino? Na ciência das células-tronco, pode ser definido como o processo em que as células estaminais libertam fatores que atuam como sinais para as células circundantes, forçando-as a alterar o seu comportamento para iniciar o processo de regeneração. Durante esse processo, as células-tronco não contribuem para a renovação dos tecidos através de uma diferenciação direta.
Por que o efeito parácrino é tão importante?
Num grande número de estudos sobre transplantes de células estaminais, os investigadores observaram que os tecidos danificados dos doentes eram reparados após o transplante de células-tronco de um dador. No entanto, depois de analisar os tecidos recém-gerados, observou-se que as células do dador estavam ausentes. Os cientistas conseguiram então demonstrar que as células-tronco do dador segregavam fatores que desencadeavam a reparação do tecido pelas próprias células do doente. Foi demonstrado que a maior parte do processo de regeneração foi realizada através de sinalização parácrina e não através de diferenciação direta.
O mecanismo parácrino revelou-se muito benéfico. As vantagens de um efeito parácrino são agora muito evidentes. O fato mais importante é que, apesar de as células-tronco do dador terem um tempo de vida muito limitado, têm um efeito duradouro na regeneração dos tecidos, que continua muito depois do esgotamento total das células estaminais do dador.
Vários tipos diferentes de células-tronco podem invocar uma resposta parácrina, como as células-tronco mesenquimais do cordão umbilical e as células-tronco do sangue do cordão umbilical.
O que podem as células-tronco conseguir através da diferenciação direta e do efeito parácrino?
- Reparação de tecidos danificados: as células-tronco têm a capacidade de ativar o estado dormente das células estaminais no corpo humano e têm um efeito reparador nos tecidos e órgãos danificados causados pela peroxidação e resíduos metabólicos. O equilíbrio entre radicais livres e antioxidantes é necessário para o bom funcionamento fisiológico. Se os radicais livres ultrapassarem a capacidade do organismo para os regular, surge uma situação conhecida como stress oxidativo. Os radicais livres alteram assim negativamente os lípidos, as proteínas e o ADN e desencadeiam uma série de doenças humanas. As células estaminais podem também intervir no stress dos radicais livres para restaurar a sua função normal.
- Secreta fatores nutricionais: As células-tronco podem promover a proliferação e diferenciação dos tecidos danificados e restaurar as funções fisiológicas dos tecidos e órgãos.
- Regular a função imunológica: Através da secreção de fatores solúveis e do contato direto para regular a proliferação das células imunitárias e a sua atividade, as células-tronco são capazes de reduzir a resposta inflamatória.
- Regular a função metabólica: Utilizando a capacidade de diferenciação multidireccional, as células-tronco podem aumentar a eficiência do sistema metabólico, acelerando assim o funcionamento do organismo e a excreção de resíduos metabólicos para promover a absorção de nutrientes, de modo a manter a função fisiológica normal.
Além disso, os estudos indicam que o efeito parácrino é amplificado porque as células dadoras são atraídas para os tecidos danificados que necessitam da sua ajuda. As células danificadas do doente segregam citocinas, proteínas reguladoras que atuam como mediadores para gerar uma resposta imunitária que atrai as células do dador. Por sua vez, as células do dador segregam o seu próprio cocktail de proteínas que estimulam as células estaminais do doente e ajudam a reduzir a inflamação, a promover a proliferação celular e a aumentar a vascularização e o fluxo sanguíneo nas áreas que necessitam de cicatrização. As células com efeito parácrino podem também segregar fatores que inibem a morte de células doentes devido a lesões ou doenças.
Um terceiro efeito parácrino importante é a sua capacidade de “amortecer” a resposta imunitária que ocorre durante a rejeição de um transplante ou durante uma doença auto-imune. Neste caso, as células podem ser utilizadas diretamente ou em conjunto com outras células-tronco para fins terapêuticos. Por exemplo, a aplicação de células mesenquimatosas juntamente com células estaminais do sangue durante um transplante de medula óssea parece reduzir a doença do enxerto contra o hospedeiro.
Uma vantagem da utilização de células, em vez de medicamentos, para promover a regeneração é que as células transplantadas responderão ao seu ambiente e segregarão os fatores à medida que forem necessários e na concentração adequada. As células podem ser consideradas como “fábricas de medicamentos” que se adaptam à medida que o tecido é reparado. Estudos pré-clínicos demonstraram a eficácia das células mesenquimais e das células do sangue do cordão umbilical no tratamento de doenças neurais, cardíacas, renais e musculares. Foram realizados alguns estudos convincentes sobre o efeito neuroprotector das células do sangue do cordão umbilical.