Colágeno: A molécula de múltiplas funções

Colágeno: A molécula de múltiplas funções
BIOLOGIA
Luiz Carlos Uchôa Junqueira
Laboratório de Biopatologia Celular,
Faculdade de Medicina,
Universidade de São Paulo

A palavra colágeno vem aparecendo ultimamente nos jornais e na televisão associada, sobretudo a cremes cosméticos ou injeções subcutâneas para corrigir rugas. Na realidade, colágeno é o nome de uma família de moléculas proteicas com importante papel no nosso corpo, como demonstram numerosos e recentes estudos. A análise desta família de moléculas, muito parecidas entre si, permite compreender a origem de várias doenças e contribui para o aperfeiçoamento das técnicas de produção e reprodução de células em larga escala fora do organismo. Esse conhecimento tem favorecido avanços significativos no campo da biologia e das ciências da saúde.

Se tirarmos a pele de um animal, veremos que a sua superfície interna é branca. Esta substância branca é o colágeno. Se aquecermos esta pele em água a altas temperaturas, o colágeno se dissolverá, formando um líquido viscoso que é utilizado como cola. Daí provém o nome: cola+geno (gerar). Esta cola usada na culinária e na indústria constitui a gelatina. Após tratamento químico que impede o seu apodrecimento, o colágeno da pele constitui o couro.

Estruturas fibrosas de colágeno e de elastina (substância que compõe as fibras que dão elasticidade a pele) desempenham no nosso corpo papel análogo ao dos vergalhões em uma construção, na qual as células seriam os tijolos. A molécula de colágeno é o resultado da associação de moléculas proteicas alongadas: são três cadeias de aminoácidos, presos como elos de uma corrente, que se enrolam uma às outras formando uma tripla hélice.

As moléculas de colágeno uma vez se unem formando fibras muito finas, as fibrilas, visíveis apenas sob microscópio eletrônico. As fibrilas se unem novamente, formando as fibras visíveis no microscópio óptico. O conjunto acaba adquirindo o aspecto de uma corda trançada por fibras finas dispostas em espiral. É uma estrutura tão firme que o colágeno mais forte do nosso corpo resiste mais a tensões do que um fio de aço.

Até o presente já foram identificados 14 tipos diferentes de colágeno no corpo de mamíferos. Destes, quatro - numerados de I a IV - são os mais conhecidos. Eles diferem entre si pela fórmula química, pelo modo de associação entre suas moléculas, pelas funções que desempenham e pelas doenças que a sua má-formação e a sua produção excessiva ou insuficiente podem causar. O colágeno I é o mais abundante e está presente na pele, nos ossos, nos dentes e nos tendões. Apresenta-se sob forma de fibras grossas, sendo por isso o mais resistente a tensões.

O colágeno II é encontrado nas cartilagens e produzido pelas células cartilaginosas. Como não forma fibras, só é visível com microscópio eletrônico. Associa-se a outras células da matriz extracelular, ligando-se fortemente à água. Ele funciona como uma esponja, cedendo água quando pressionado e voltando a forma primitiva quando a pressão cessa. Torna-se, assim, uma espécie de mola muito importante, que permite ao joelho, por exemplo, aguentar todo peso do corpo. Nas pessoas obesas, ele frequentemente se desgasta, o que causa problemas de locomoção.

O colágeno III é constituído por fibras nas artérias, no músculo dos intestinos e do útero e em órgãos como o fígado, o baço e os rins. É produzido pelas células musculares e outros tipos de células. As fibras deste tipo de colágeno apresentam certa elasticidade, e por isto são sempre encontradas em órgãos de forma variável, como intestino, útero e nas artérias.

O colágeno IV é formado por moléculas de colágeno que não se associam em fibrilas, mas prendem-se umas as outras pelas extremidades, formando uma rede semelhante a uma tela de arames. Ele se associa a várias moléculas não fibrosas da matriz extracelular e forma uma membrana contínua que separa certos tecidos. Em certas regiões desempenha o papel de filtro. Isto é bem evidente nos rins, onde filtra a urina a partir do sangue. É produzido pelas células epiteliais, musculares e pelas células dos capilares sanguíneos. Vê-se, portanto, que a família dos colágenos tem várias funções e que suas moléculas se dispõem de diferentes maneiras, de acordo com a função a ser desempenhada. Há fortes evidências de que estas moléculas foram modificadas durante a evolução dos seres multicelulares e se adaptaram gradualmente a várias funções que surgiram nesse processo.

A produção de colágeno é o resultado de uma complexa sequência de eventos bioquímicos no interior das células, seguidos por outros fora delas. Esta sequência de eventos explica como é possível haver uma grande variedade de moléculas de colágeno. Explica também porque várias doenças decorrem da síntese defeituosa destas moléculas, pois quanto maior o número de etapas necessárias, maior a probabilidade de defeitos.

Algumas dessas doenças já são desconhecidas, e é muito provável que seu número aumente consideravelmente no futuro, seja porque ocorreram em outros tipos de colágeno, seja porque envolverão mais etapas da síntese dos tipos já conhecidos.

Além da produção de moléculas defeituosas, outras causas de doenças é a produção diminuída ou exagerada de colágeno. A síndrome de Ehler Danlos é um exemplo de produção diminuída do colágeno I. A pele dos pacientes fica fina e friável, rasgando-se facilmente, e os ligamentos das articulações são frouxos. Numa forma benigna, ele se manifesta nas contorcionistas. Uma variante desta síndrome caracteriza-se pela falha na síntese de colágeno III. Os óbitos decorrem da ruptura das artérias e do intestino. Outro exemplo de produção defeituosa de colágeno I é a osteogênese imperfecta. Nos casos graves, o processo começa na fase intra-uterina, com fraturas nos ossos do feto, processo que se exacerba durante e logo após o parto, levando à criança a morte precoce.

A produção excessiva de colágeno do tipo I pode provocar a esclerose múltipla progressiva (EMP). A produção aumenta gradualmente, atingindo, sobretudo a pele dos membros superiores, da face e do esôfago. A quantidade produzida é tão grande que o colágeno forma uma camada dura na pele das mãos, deformando os dedos e impossibilitando seus movimentos. Quando ocorre na face, o paciente parece estar usando uma máscara, tal a dificuldade em contrair músculos faciais.

A formação de queloides é o resultado da produção excessiva de colágeno em cicatrizes. É mais comum e intensa em negros e dificulta as cirurgias reparadoras - principalmente de queimaduras -, pois a tentativa de corrigir os queloides faz com que apareçam em maior número.

Já há algum tempo, revistas, jornais e televisão vêm dando publicidade ao uso de cremes de colágeno, que, dizem as notícias, teriam a capacidade de revitalizar a pele e de acabar com as rugas ou atenua-las. Como não existe nenhum trabalho científico publicado que demonstre, com bases sólidas, esses resultados, fica bem claro que seu uso não é vantajoso.

O mesmo acontece com as injeções de colágeno, recomendadas contra as rugas. A experiência demonstrou que o colágeno injetado debaixo da pele, sob forma de gelatina, realmente forma uma almofada subcutânea que distende a pele, reduzindo localmente as rugas. Entretanto, o que também se verificou é que após alguns meses o colágeno é reabsorvido e as rugas voltam a aparecer. Trata-se, portanto, de um tratamento provisório que teria de ser repetido com frequência, aumentando a possibilidade de uma reação imunológica indesejável.

Esse entusiasmo pelo uso do colágeno foi acompanhado do investimento de vultosas somas na comercialização e publicidade desses produtos. Isso deu oportunidade ao surgimento de inúmeros charlatões: durante certa época, o colágeno servia para tudo, e chegou a aparecer um cientista que preconizava na imprensa o seu uso como anticoncepcional. O triste de tudo isto é que o método químico de preparação do colágeno é muito simples e barato. Nós o preparamos, como rotina, desde 1978. Mas isso não impediu que fosse importado do exterior por preços elevadíssimos e para usos que resultaram em nenhuma utilidade.

Por outro lado, o colágeno isolado ou associado a outros componentes da matriz extracelular apresenta a capacidade bem demonstrada de estimular a reprodução e a atividade das células, como no caso de produção de pele a partir de células de um paciente. Os estudos do efeito da matriz extracelular sobre a produção de medula óssea estão bem adiantados. È de se prever para um futuro próximo a sua produção em laboratório, para enxerto de doentes de leucemia ou em vitimas de irradiação, como as do acidente de Goiânia com césio radioativo.

É bem possível que, com o tempo, ampliem-se os bancos de células já existentes, como a do Instituto nacional do Câncer (Rio de Janeiro), armazenando-se células com características imunológicas definidas. Isso permitirá a produção de tecidos com determinadas características, de modo a eliminar a necessidade de certos tipos de transplantes e os problemas de rejeição que estas cirurgias envolvem.

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