O Envelhecimento Cutâneo e a Imunidade

Robert Holtz
Bioinnovation Laboratories, Inc. Denver CO, EUA

Mecanismos Antivirais da Pele

Imunidade Antiviral e Imunossenescência

Comentários Finais

Referências

 

A Covid-19, nome abreviado de doença do coronavírus 2019, é causada por um recém-descoberto membro da família dos coronavírus, que recebeu o nome de SARS-CoV-2. Esse vírus foi oficialmente reconhecido como causa de infecções respiratórias inexplicadas e com ameaça de vida, em dezembro de 2019, na província de Hubei, China.

 

Trata-se de um vírus altamente contagioso. Em pouquíssimos meses, a Covid-19 espalhou-se por quase todos os continentes e foi declarada, pela Organização Mundial da Saúde (OMS)1, uma pandemia. No momento em que este artigo está sendo escrito, as estimativas mostram que já foram confirmados mais de 3 milhões de casos no mundo, dos quais mais de 200.000 evoluíram para óbito, segundo o Rastreamento de Notícias sobre Covid-19, da Microsoft.

 

O SARS-CoV-2 é um membro da família coronavírus. Essa não é a primeira vez que um membro dessa família é associado a uma epidemia com ameaça de vida. O SARS-CoV e O MERS-CoV são outros vírus dessa família que estão em atividade as últimas décadas, desde quando foram identificados.1 Embora esses dois coronavírus sejam perniciosos, o SARS-CoV-2 é muito pior do que eles em termos do número total de infecções, de casos fatais e de sua disseminação global1. Além disso, a crescente severidade do recente coronavírus merece que façamos uma pausa para pensar nos futuros casos de surtos virais.

 

Os coronavírus receberam esse nome devido ao seu formato, que foi verificado ao serem observados em microscópio eletrônico. Esses vírus são entidades esféricas ou levemente elípticas e cobertas por protuberâncias semelhantes a espinhos, tendo assim a aparência de uma coroa (o termo latino para coroa é corona). Essas protuberâncias em formato de espinhos são glicoproteínas que o vírus usa para se ligar às células-alvo e dar início a uma infecção.2 No SARS-CoV-2, supõe-se que em 2019 tenha ocorrido uma recente mutação em suas glicoproteínas, que teriam dado a ele maior capacidade de infestar rapidamente seres humanos.3

 

Nos seres humanos, o vírus SARS-CoV-2 tem como alvo as células que expressam a enzima-2 conversora da angiotensina (ACE2) em suas membranas de plasma.2,4

 

Certas áreas da glicoproteína em formato de espinho vão atacar a ligação de ACE2 da membrana da célula-alvo, possibilitando assim que outras áreas da glicoproteína viral iniciem a fusão da partícula viral com a célula-alvo. Portanto, a infecção das células-alvos potenciais depende de a célula-alvo ter a ACE2 em sua superfície e de que o vírus tenha acesso à célula.

 

O vírus pode sobreviver suspenso, como um aerossol em gotículas de água, e esse é o ponto mais comum da interação entre o vírus e as células-alvos contendo a ACE2 no trato respiratório. Por esse motivo, no início da pandemia, a Covid-19 era confundida com um novo tipo de doença respiratória. Porém, a ACE2 apresenta amplo padrão de expressão em muitos órgãos do corpo humano.4

 

É expressado em todo o sistema cardiovascular, no sistema endócrino e no sistema reprodutivo, e até mesmo no sistema tegumentar. Embora o contato inicial entre as células-alvos e o vírus ocorra principalmente no trato respiratório, há alguma evidência de que os sintomas da Covid-19 não se limitam esse sistema. Há estudos mostrando que as infecções pelo SARS-CoV-2 também causam diarreia, vômito, confusão mental, cefaleia e lesão cardíaca. Isso demonstra que, depois de o indivíduo ter sido infectado, o vírus pode disseminar-se e infectar diferentes sistemas de órgãos que também expressam a ACE2.5,6

 

Além desses efeitos notados nos sistemas digestivo, nervoso central e cardiovascular, a Covid-19 é suspeita de infectar o sistema tegumentar. Na verdade, a atual literatura tem relatado mais estudos de caso de pessoas diagnosticadas com Covid-19, mostrando sinais de que a doença pode causar ampla gama de lesões cutâneas.7,8 Por enquanto, os estudos que tratam dos efeitos cutâneos da Covid-19 são de natureza descritiva geral, e os exatos tipos de células presumivelmente infectadas pelo SARS-CoV-2 na pele ainda não foram especificamente identificados. Contudo, essa situação pode ter se alterado no período entre o momento em que escrevi este artigo e o momento de sua publicação, tendo em vista o enorme esforço mundial em realizar pesquisas sobre o vírus. Porém, a pele tem um sistema renina-angiotensina plenamente funcional, e estudos histológicos já demonstraram que a expressão da ACE2 pode ser detectada na camada basal da epiderme e em células das glândulas sebáceas,9 sugerindo que, afinal, queratinócitos da epiderme e células sebáceas podem estar sob risco de uma infecção pela Covid-19.

 

Enquanto o mundo se debate para descobrir vacinas para prevenir infecções e medicamentos para ajudar na recuperação das pessoas que contraíram o vírus, talvez haja alguns caminhos para que a indústria de cuidados com a pele possa ajudar a limitar os efeitos cutâneos do SARS-CoV-2 (e, por extensão, de outras infecções virais comuns na pele). Tal e qual a maioria das células do corpo, as células da pele têm um sistema imunológico inato, dotado de componentes especificamente destinados a lidar com infecções virais. A literatura tem evidências de que esses sistemas são efetivos nos jovens e evidências de que, à medida que os seres humanos envelhecem, a efetividade do sistema imunológico inato vai declinando,10 fenômeno conhecido como imunossenescência.

 

Embora já tenham sido descritos aspectos da imunossenescência, existem pouquíssimas pesquisas sobre os mecanismos específicos que causam esse fenômeno e, menos ainda, estudos que examinam sua possível prevenção.

 

Tendo em vista a atual preocupação mundial com infecções virais, este pode ser o momento mais oportuno para preencher essa deficiência em nosso conhecimento básico sobre a pele humana e sobre como o envelhecimento a faz perder a capacidade de responder a infecções virais.

 

 

Mecanismos Antivirais da Pele

 

É sabido que a pele é a camada mais externa do corpo e que, em sua forma mais básica, é uma barreira física entre o ser humano e os patógenos externos, como os vírus. E mais: apesar dessa proteção, há maneiras pelas quais os vírus podem evitar essa barreira física e ter acesso às células viáveis da pele. Entre os exemplos de como os vírus podem ter acesso a essas células, estão: a entrada no organismo por meio de um trauma físico da pele e a entrada indireta por meio dos tratos respiratório ou digestivo. Uma vez que o vírus tem acesso à sua célula-alvo, ele se liga a ela e inicia o processo de fusão com a célula, para poder introduzir sua carga de ácido nucleico em seu citoplasma.

 

A informação genética viral pode ser armazenada como DNA ou como RNA, que, por sua vez, podem ter uma ou duas fitas. As informações genéticas do SARS-CoV-2 são armazenadas como uma fita única do RNA (+ssRNA) com cerca de 30 kb de comprimento.1 Nos seres humanos, as células criaram mecanismos protetores contra esses tipos de ataque viral e, dentro das células, a primeira linha de defesa são receptores especiais que reconhecem ácidos nucleicos estranhos (ácidos nucleicos de uma célula não hospedeira).

 

Já sobre os vírus de RNA, existem poucas famílias de receptores protótipos. Os receptores do tipo Toll (TLR) desempenham um papel na resposta imunológica e, em termos de células da pele, os TLR3, TLR7 e TLR9 reagem aos ácidos nucleicos virais. Esses receptores se localizam na membrana do plasma ou nas membranas endossômicas citoplásmicas. O TLR3 reage ao RNA viral de fita dupla, enquanto o TLR7 reage contra o RNA viral de fita única.11

 

Embora a família de receptores TLR seja ligada à membrana, também existem receptores dentro do próprio compartimento citosólico. Esses últimos receptores incluem receptores como RIG-1 (gene 1 induzível por ácido retinoico) e MDA5 (gene 5 associado com a diferenciação do melanoma). O RIG-1 pode interagir tanto com o RNA de fita simples quanto com o de fita dupla, mas o MDA5 reage apenas com o RNA de fita dupla.11 Esses poucos sensores de ácido nucleico viral são apenas uma pequena amostra dos inúmeros outros tipos que existem em nossas células.

 

Assim que esses receptores do ácido nucleico viral são ativados, eles iniciam uma cascata de sinalização usando inúmeros intermediários de proteína citoplasmática. Em certos casos, a cascata de sinalização envolve organelas, como mitocôndrias e peroxissomos12, para atingir o núcleo e promover um dos principais sinais inflamatórios que indicam a presença de infecção viral: a formação de interferon.11 O processo inato de resposta à infecção viral até esse ponto é comumente chamado de fase inicial. As células conseguem produzir muitos tipos diferentes de interferon, como os tipos alfa, beta, gama e lambda. Embora sejam todos considerados interferons, eles funcionam usando diferentes tipos de receptores de interferon: Tipo I: alfa e beta; Tipo II: gama, e Tipo III: lambda.10 Esses interferons liberados podem atuar de maneira autócrina e parácrina para ativar outras defesas, tanto na célula original infectada quanto nas células circunvizinhas, sendo que os diferentes tipos de receptores de interferon vão convergir, ativando um conjunto comum de proteínas de defesa, comumente conhecidas como ISGs (genes estimulados por interferon). Esses genes incluem centenas de produtos finais de proteína. Essa indução dos genes ISGs é considerada a última fase da resposta viral inata. As proteínas ISG apresentam grande variedade de funções para a abordagem de vírus de RNA. A Tabela 1 dá apenas uma visão rápida de seu amplo espectro de atuação.

Como podemos perceber observando essa tabela, as proteínas da defesa viral têm a possibilidade de estancar a infecção em diferentes níveis: fazendo a prevenção da translação do RNA viral, degradando-o ou cobrindo-o com proteínas sequestrantes; realizando a destruição dirigida de certas proteínas virais que são produzidas por autofagia; causando a oclusão total da síntese da proteína celular; ou realizando a prevenção da liberação dos vírus recém-sintetizados. Em condições normais, essas defesas virais podem ser muito efetivas, porém, às vezes, isso simplesmente não funciona. Pelo fato de os seres humanos terem desenvolvido muitas camadas de defesas antivirais intracelulares, os vírus também evoluíram e desenvolveram mecanismos para escapar dessas defesas.13 Os métodos usados pelos vírus para driblar essas defesas podem ser incrivelmente complicados ou elegantemente simples, e as pesquisas para vencer esses métodos de evasão viral normalmente envolvem culturas de vírus. Isso é algo que a maioria dos laboratórios de nossa indústria não está capacitada para realizar. No entanto, nossa indústria pode examinar outros meios pelos quais as defesas antivirais podem ser vencidas, estudando mais a fundo a imunossenecência no envelhecimento da pele.

 

 

Imunidade Antiviral e Imunossenescência

 

Talvez a mais trágica observação em relação às atuais infecções da Covid-19 é que elas são mais fatais em indivíduos mais idosos do que nos jovens. Essa observação foi feita na atual epidemia viral e já na literatura. Nesse caso, a ativação dos sensores do ácido nucleico viral intracelular (TLR e RIG-1), a subsequente liberação de interferons e a produção das proteínas de defesa antiviral em culturas de monócitos foram todas reduzidas a células de indivíduos idosos versus células de indivíduos mais jovens.14,15

 

Observações semelhantes a essa já tinham sido feitas em relação a células de pele envolvidas em respostas imunológicas virais, como queratinócitos e células de Langerhans.10 Além dessas observações, da imunossenescência com o avanço da idade, pouco progresso tinha sido feito para identificar e realmente entender o mecanismo envolvido com esse declínio da função imunológica com a idade. Esse é um assunto perfeitamente adequado para a nossa indústria, como especialistas em skin care, e para a de testes in vitro.

 

Modelo in vitro

Do ponto de vista de um modelo in vitro, a resposta imunológica viral inata pode ser ativada em células de cultura sem o uso de vírus reais. Existe uma abundância de ligantes sintéticos comercialmente disponíveis, que podem ativar sensores de ácido nucleico viral. Podem ser citados: 5’ppp-dsRNA e 3p-hpRNA (específico para RIG-1); Poly(I-C) (RIG-1, MDA5 e TLR3, dependendo do peso molecular); Poly (A:U) (específico para TLR3); e gardiquimod e imiquimod (específicos para TLR7). A incubação de células da pele, como queratinócitos ou células de Langerhans, com esses ligantes dará início à primeira fase da resposta viral, passará pela fase de liberação de interferons e culminará com a fase de resposta viral – que é a expressão das proteínas de defesa viral ISG.

 

Tanto a produção de interferon quanto a expressão da proteína de defesa viral ISG podem ser facilmente medidas com o uso de ensaios do tipo ELISA, disponíveis no mercado. Além disso, muitas das etapas envolvidas na sinalização baseiam-se na ativação do receptor via ácidos nucleicos virais na fase inicial, ou na expressão da ativação do gene-alvo nuclear, ou seja, na produção de interferon na fase inicial ou na expressão de ISG na fase final, que também podem ser medidas por técnicas in vitro. Assim temos uma base para um sistema de testes que nos permite adicionar, ao modelo, diferentes fatores associados com o envelhecimento, para ver o impacto desses fatores na capacidade da célula responder aos vírus. Em essência, esse modelo básico pode nos possibilitar testar sistematicamente quais fatores levam à imunossenescência da pele.

 

Fatores de envelhecimento da pele

Depois de estabelecer o modelo, o próximo passo será a adição de fatores associados com o envelhecimento da pele. A senescência replicativa e a senescência induzida por esforço (UV) já foram usadas para examinar a função imunológica em queratinócitos,16 como envelhecimento cronológico com células de Langerhans.17

 

Esses tipos de modelo de envelhecimento seriam um bom ponto de partida para examinar os fatores que contribuem para a imunossenescência viral. Os modelos de senescência replicativa e de senescência induzida por esforço são modelos comuns de envelhecimento, com células de pele comercialmente disponíveis, de doadores de todas as faixas etárias, e o envelhecimento cronológico também pode ser examinado nesse caso. Portanto, combinando modelos in vitro já as existentes vias para resposta viral e para envelhecimento, é apenas uma questão de fazer os experimentos para determinar os fatores que contribuem para a imunossenescência viral.

 

 

Comentários Finais

 

Seria óbvio que, depois de terem sido determinados os fatores que causam a imunossenescência, o próximo passo fosse desenvolver produtos para os cuidados com a pele que mitiguem os efeitos do envelhecimento da pele e deem a estes a capacidade de responder aos vírus.

 

Tendo em vista que nossa indústria já desenvolveu um significante número de produtos projetados para minimizar os efeitos do envelhecimento, deveria ser possível que já estivessem em desenvolvimento outros produtos para evitar efetivamente a imunossenescência. Só nos falta ter um modelo disponível para demonstrar que esses produtos são efetivos para essa finalidade.

 

E, talvez, como benefício adicional de examinar a imunossenescência viral na pele, os resultados dessa investigação possam nos levar a encontrar uma possibilidade de aplicá-los de maneira mais ampla, no sentido de proteger a imunossenescência viral no corpo todo. Isso seria certamente benéfico para ajudar gerações mais idosas a permanecerem por mais tempo fazendo parte de nossas vidas.

 

NE: Na versão original deste artigo, o autor o dedicou a Paul Winkel, um parente que perdeu a batalha contra a Covid-19 em 17 de abril de 2020. Nós, da edição brasileira, igualmente fazemos uma homenagem aos mais de 100 mil conterrâneos que também perderam essa batalha. Suas ausências estão sendo sentidas.

 

 

Referências

 

1. Cascella M, Rajnik M, Cuomo A et al. On-line. Features, evaluation and treatment coronavirus (COVID-19). in: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih. gov/books/NBK554776/. Acesso em: 6/4/2020

 

2. Song W, Gui M, Wang X, Xiang Y. Cryo-EM structure of the SARS coronavirus spike glycoprotein in complex with its host receptor ACE2. PLOS Pathogens 14(8), 2018. Disponível em: https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1007236. Acesso em: 6/8/2020

 

3. Angeletti S, Benvenuto D, Bianchi M, Giovanetti M, Pascarella S, Ciccozzi M. On-line. COVID2019: The role of the nsp2 and nsp3 in its pathogenesis. J Med Virology, 2020. Disponível em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jmv.25719. Acesso em: 6/8/2020

 

4. Li MY, Li L, Zhang Y, Wang XS. Expression of the SARS-CoV-2 cell receptor gene ACE2 in a wide variety of human tissues. Infectious Diseases of Poverty 9(45), 2020; Disponível em: https://doi.org/10.1186/s40249-020-00662-x. Acesso em: 6/8/2020

 

5. Huang C, Wang Y, Gu X et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan China. Lancet, 2020. Disponível em: https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(20)30183-5/fulltext. Acesso em: 6/8/2020

 

6. Chen N, Zhou M, Wei Y et al. (2020). Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: A descriptive study. Lancet, 2020. Disponível em: https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(20)30211-7/fulltext. Acesso em: 6/8/2020

 

7. Ahouach B, Harant S, Bachmeyer C et al. On-line. Cutaneous lesions in a patient with COVID-19: Are they related? Brit J Derm, 2020. Disponível em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/bjd.19168. Acesso em: 6/8/2020

 

8. Galván Casas C, Català A, González-Cruz C et al. On-line. Classification of the cutaneous manifestations of COVID-19: A rapid prospective nationwide consensus study in Spain with 375 cases. Brit J Derm, 2020. Disponível em: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/bjd.19163. Acesso em: 6/8/2020

 

9. Grzegrzolka J, Swiatko K, Podhorska-Okolow M. ACE and ACE2 expression in normal and malignant skin lesions. Folia Histochemica et Cytobiologica 51(3):232-8, 2013

 

10. Handfi eld C, Kwock J, Macleod AS. Innate antiviral immunity in the skin. Trends in Immunol 39(4):328-340, 2018

 

11. Nelemans T, Kikkert M. Viral innate immune evasion and the pathogenesis of emerging RNA virus infections. Viruses 11(10), 2019

 

12. Ferreira AR, Marquez M, Ribeiro D. (2019). Peroxisomes and innate immunity: Antiviral response and beyond. Intl J Mol Sci 20:2795, 2019

 

13. Chan YK, Gack MU. (2016, Jun). Viral evasion of intracelular DNA and RNA sensing. Nature Rev Microbio 14(6):360-73, 2016

 

14. Metcalf TU, Wilkinson PA, Haddad EK et al. Human monocyte subsets are transcriptionally and functionally altered in aging in response to pattern recognition receptor agonists. J Immunol 199(4):1405-1417, 2017

 

15. Pillai PS, Molony RD, Iwasaki A et al. Mx1 reveals innate pathways to antiviral resistance and lethal influenza disease. Science 352(6284):463-6, 2016

 

16. Perera RJ, Koo S, Nickoloff BJ et al. Defi ning the transcriptome of accelerated and replicatively senescent keratinocytes reveals links to diff erentiation, interferon signaling and Notch-related pathways. J Cell Biochem 98(2):394-408, 2006

 

17. Cumberbatch M, Dearman RJ, Kimber I. Influence of aging on Langerhans cell migration in mice: Identification of a putative deficiency of epidermal interleukin-1beta. Immunology 105(4):466-77, 2002

 

 

Publicado originalmente em inglês, Cosmetics & Toiletries 135(7):52-58, 2020

Este artigo foi publicado na revista Cosmetics & Toiletries Brasil, 32(4): 38-42, 2020

Novos Produtos