A malária e o cálcio

Em 2011, a Organização Mundial da Saúde (OMS) recebeu mais de 23 milhões de notificações dessa doença no mundo, sendo mais de 20 milhões no continente africano. Já no Brasil, 267 mil casos foram relatados nesse mesmo período, causando 70 mortes. A taxa de morte dessa doença em um grupo de 100 mil pessoas na América é de 0,2. É muito baixo quando comparado com mais de 71,5 mortes por 100 mil registrados na África.

Essa é a malária. Depois de muito trabalho[1], achei esse mapa das áreas de risco da malária no Brasil. Em 2011, 45 municípios brasileiros tinham um IPA de alto risco. O IPA é a Incidência Parasitária Anual e é determinado pelo número de testes positivos realizados em uma localidade dividido pelo número total de habitantes dessa localidade. Esse valor é multiplicado por mil.

IPA da malária registrado em 2011. Quanto mais escuro o verde, maior o índice
(dados: Ministério da Brasil).

É nítido que a doença, no Brasil, se resume praticamente à região Norte. Isso ocorre por causa do habitat do mosquito transmissor da malária, do gênero Anopheles. O ciclo da malária dentro do organismo humano é longo e o protozoário da malária (do gênero Plasmodium) recebe vários nomes em cada etapa. Entretanto, uma das coisas mais interessantes a serem observadas é que a maior parte do ciclo do protozoário ocorre dentro das células do nosso corpo. Os merozoítos (uma das formas que o Plasmodium apresenta dentro do corpo humano) se multiplicam nas células do fígado. Os trofozoítos (outra forma do Plasmodium) se desenvolve nas hemácias, as células vermelhas do sangue. Embora existam outras formas, tanto no organismo humano como no mosquito, o importante é saber que a maior parte de seu desenvolvimento dentro da gente acontece no interior das células.

E como esse bichinho filho da mãe consegue entrar dentro das células? Para facilitar o entendimento, gostaria de convidar o querido leitor a acompanhar o desenho que fiz especialmente para essa postagem e que simplifica bem o que acontece.

Desenho simplificado ilustrando a interação do Plasmodium com a hemácia.
O texto abaixo explica a imagem.

O desenho é uma simplificação da simplificação. Estou contando apenas a etapa em que o Plasmodium interage com a hemácia, apenas. A interação entre a hemácia e o Plasmodium acontece mediante a diversos receptores existentes nas membranas celulares de ambas as células (tanto da hemácia humana como do protozoário). Esse padrão de reconhecimento permite que o protozoário crie um vacúolo dentro da célula a partir da membrana celular da hemácia.

Isso quer dizer que o Plasmodium está dentro da hemácia, mas não dentro do citoplasma da mesma. O protozoário cria o que chamamos de vacúolo parasitóforo. Isso permite que o Plasmodium viva dentro da hemácia, se multiplique sem maiores problemas.

Entretanto, o protozoário tem um desafio para frente: como receber material para sua própria sobrevivência, sabendo que ele está "isolado" dentro de um vacúolo que está dentro de uma célula? O artigo que li para a disciplina que estou cursando na faculdade falava exatamente disso, dando destaque especial para um íon importante na manutenção celular: o cálcio.

O cálcio é um íon de extrema importância para o funcionamento celular. Entretanto, duas condições são necessárias para que o cálcio não se transforme em um vilão celular: as concentrações de cálcio no interior da célula (principalmente nas células eucarióticas, que são desde os protozoários, plantas, fungos e animais) precisam ser baixo, muito baixos. Já a concentração de cálcio no lado de fora da célula precisa ser alto. Como eu disse, o cálcio é utilizado pela célula como sinalizador e ativador de muitos processos celulares, desde a contração dos músculos do corpo (incluindo as do coração), o processo de transmissão de impulsos elétricos pelos neurônios e a divisão celular. Esses processos são disparados quando a célula permite a entrada de cálcio dentro de si, aumentando por breves períodos a concentração desse íon no interior celular. Como o lado de fora a concentração é maior que o lado de dentro, o cálcio simplesmente entra por difusão celular.

Entretanto, como disse acima, a concentração de cálcio aumenta por breves períodos de tempo. O que faz a célula para mandar esse excesso de cálcio para fora novamente? O processo de difusão não permite mandar íons de um lado com baixa concentração para um de alta concentração. Para isso a célula gasta energia enviando, de modo "forçado", o cálcio para fora de si. Ela o faz por meio de bombas existentes em sua membrana celular. Essas bombas se utilizam de ATPs[2] para mandar para fora o cálcio excedente. Relativamente simples o entendimento desse processo.

Com isso em mente, voltamos ao Plasmodium: como esse parasita consegue o cálcio que ele precisa? A resposta é simples: a própria hemácia fornece o ambiente de alta concentração de cálcio dentro do vacúolo parasitóforo.

Antes que você comece a xingar a natureza dizendo que a hemácia é burra por ajudar o parasita a viver, vamos entender o processo. Lembra que o vacúolo parasitóforo é formado pela membrana da própria hemácia? E lembra que é nessa mesma membrana que existem as bombas que mandam o cálcio fora? Pois bem, é assim que o Plasmodium consegue o cálcio que precisa.

Não ficou muito claro? Outro desenho que fiz especialmente para você (sério mesmo) ilustra o que acontece.

Desenho explicando o mecanismo ao qual o vacúolo ganha cálcio da hemácia.
O texto abaixo explica em detalhes.

Viram? Quando o vacúolo é formado (com a membrana da hemácia), algumas bombas de cálcio que ficam nela acabam indo junto para constituir a formação desse vacúolo. Com isso, quando a hemácia precisa tirar cálcio dentro de si, tantos as bombas "normais" como as bombas que estão formando o vacúolo parasitóforo são utilizadas pela célula. Com isso, a concentração de cálcio externo ao protozoário ficará cada vez maior. Isso é tudo aquilo que ela precisa para viver!

O artigo cita ainda que experimentos em que retiravam o cálcio dentro do vacúolo inativavam as atividades do Plasmodium. A autora ainda avisa que isso deva ocorrer quase do mesmo jeito com outros parasitas visto que eles possuem os mesmos tipos de necessidades de cálcio que o Plasmodium.

Esse simples artigo de duas páginas nos mostra o quão é incrível os mecanismos que o mundo biológico toma para poder realizar todos os processos que vemos. Estudos assim permitem não apenas entender o mecanismo biológico de sobrevivência, mas termos mais conhecimento para pensarmos em métodos de tratamento mais eficazes contra esse mal que aflige milhões de pessoas em todo o mundo.

Informações extras:
[1]: até comentei da minha insatisfação em meu Facebook. Quando eu estava fazendo o levantamento de dados para escrever as poucas linhas que começam a postagem, realizei buscas na OMS e no Portal da Saúde (do Ministério da Saúde do Brasil). Enquanto o site da Organização Mundial da Saúde é simples e direto ao ponto (a ponto de eu encontrar diversos tipos de informações sem digitar uma palavra sequer), o site brasileiro é confuso e complexo. Os dados são complicados para serem acessados. Por fim acabei tendo de usar o Google para achar um artigo que queria... dentro do site do Ministério da Saúde. =/

[2]: a atividade biológica funciona, podemos assim dizer, no modo de economia de energia. Praticamente todos os processos em que a energia não é necessária, a célula assim o fará. Entretanto alguns processos (como o que cito no texto) precisam de energia para acontecerem. É aí que entra o ATP. O adenosina trifosfato (ATP) fornece energia para as atividades metabólicas através das ligações químicas entre os fosfatos. Quando tal processo precisa de energia, o ATP se quebra, virando adenosina difosfato (ADP) + um fosfato (Pi). A energia liberada dessa quebra permite que o processo continue. Os ADPs ganham o Pi novamente através de energia. E essa energia provém dos alimentos que consumimos, principalmente. Tanto a glicose como os ácidos graxos fornecem a energia necessária para a produção de ATPs.

Com informações de:
GARCIA, C. R. S. Desafios da fisiologia celular na era pós-genômica. Cienc. Cult. [online]. v. 56, n. 1, pp. 4-5, 2004.
MINISTÉRIO DA SAÚDE. Secretária de Vigilância em Saúde. Boletim Epidemiológico. Situação epidemiológica da malária no Brasil, 2000 a 2011. v. 44, n. 1, 16 p., 2013. Disponível em: <http://bit.ly/1gGpjlo>. Acessado em: 23 out. 2013.
WHO. Cases: reported cases by country. Malaria: number of reported cases. Disponível em: <http://bit.ly/1eKmH1s>. Acessado em: 23 out. 2013.
WHO. Deaths: reported deaths by country. Malaria: number of reported deaths. Dsponível em: <http://bit.ly/16whrcD>. Acessado em: 23 out. 2013.
WHO. Selected infectious diseases: Malaria - number of reported cases by WHO region. Disponível em: <http://bit.ly/17getPh>. Acessado em: 23. out. 2013.
WHO. HIV/AIDS, Malaria and TB: Malaria by WHO region. Disponível em: <http://bit.ly/1ab3OSB>. Acessado em: 23 out. 2013.
A imagem do mapa do Brasil é uma divulgação de dados do Ministério da Saúde (primeiro artigo). Os dois desenhos foram feitos por mim, protegidos por CC.

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