Espaço
Científico Cultural
Memórias de um Cientista Amador
Alberto Mesquita Filho
19 de agosto de 2000
A Bomba de Sódio
Mensagem enviada para a
Ciencialist em 19/08/00
Olá Takata
Lendo sua resposta ao Milton, relativa à expressão genética, lembrei-me de uma teoria sobre outro assunto, ainda que relacionada ao tema, e que desenvolvi na década de 70. Tentei apresentar esta teoria como tese de mestrado, com o que o orientador (Prof. Gerard Malnic) a princípio concordou, mas não foi possível pois naquela época o Instituto de Ciências Biomédicas não permitia teorias como tema de tese de mestrado (um absurdo que não sei se ainda vigora mas, enfim, estamos no Brasil onde tudo é possível). Contentei-me então em apresentá-la em cursos, congressos, simpósios e palestras que ministrei não apenas na FMUSP mas também em várias Faculdades de Medicina, juntamente com a temática relacionada e para a qual com freqüência era convidado. Deixei alguma coisa relacionada ao assunto publicada, em meio a temas outros, quase que como uma nota prévia, mas não estou de posse dos originais, de maneira que vou apelar apenas para minha memória. Vou apresentar aqui os pontos principais da teoria e gostaria de ouvir, não apenas de você mas também dos outros biólogos que escrevem para a Ciencialist, a opinião sobre o exposto e também se os paradigmas, a se contraporem à minha teoria, ainda não foram revogados pela comunidade científica.
A história é a seguinte. Admitia-se, na década de 70:
a) A membrana celular é totalmente permeável ao gás carbônico;
b) A célula, para sobreviver, necessita manter seu meio interno, o que é feito de várias maneiras a incluírem um bombeamento de sódio para o exterior em troca por potássio;
c) Este bombeamento ou troca Na/K dá-se às custas da energia produzida pela queima de substratos, principalmente carboidratos, energia esta disponível sob a forma de ATP.
d) As reações necessárias para o processo estariam na dependência da enzima chamada Na-K-ATPase, a catalisar a transformação do ATP em ADP, liberando assim a energia necessária para o transporte dos íons. Existiam na época muitas experiências a comprovarem o papel desta enzima no processo. A inativação ou o "enfraquecimento" da ação da enzima, por mecanismos vários, bloqueava o bombeamento.
O postulado a, aceito para a maioria das células, já estava bastante comprometido, na década de 70, a partir da demonstração de que os túbulos renais, em determinadas, condições apresentavam elevadas concentrações de gás carbônico. Admitia-se mesmo, nestas condições, uma impermeabilidade total da membrana de determinadas células renais para o gás carbônico. Uma dúvida apresentava-se: Poderia isso ser expandido para outras células?
O postulado b é o que se observa na prática e não há como contestá-lo. Já o postulado c pareceu-me um pouco estranho. Ou seja, a célula gastar uma quantidade imensa de energia simplesmente para transportar sódio para o exterior e potássio para o interior. E isto parecia-me tanto mais absurdo quanto mais imaginava o trabalho executado por eritrócitos de mamíferos que sequer possuem o ciclo de Krebs e que, não obstante, deveriam gastar neste mecanismo quase tanto ATP quanto outra célula qualquer, utilizando apenas a via oxidativa direta, cujo rendimento é ínfimo. Será que o principal gasto da energia que consumimos pela alimentação estaria a disposição da manutenção do meio interno intracelular? A natureza não poderia dispor de um meio mais econômico? E havendo, não seria o caso de, com a licença do Jocax, utilizarmos aqui a Navalha de Occam?
Pensemos então: Se aceitarmos como postulado inicial a impermeabilidade total da membrana celular ao gás carbônico, em que isso poderia nos auxiliar? Ora, o gás carbônico é produzido no ciclo de Krebs que se segue à glicólise. Se ele estiver aprisionado na célula, sua concentração aumentará e o metabolismo energético acabará sendo bloqueado. Sabemos também que gás carbônico mais água dá ácido carbônico que em solução aquosa dissocia-se liberando o íon bicarbonato. Se a concentração de bicarbonato aumentar, haverá um gradiente facilitando o transporte de bicarbonato para o exterior da célula. E é sempre possível imaginar que se um determinado íon tiver um gradiente a favorecer seu transporte, a membrana poderá utilizar este gradiente para transportar outros íons. Trata-se apenas uma questão contábil o que, aliás, é outro postulado que também aceitava-se como verdadeiro na década de 70. Logo seria possível utilizar este gradiente, com o bicarbonato gerado pelo metabolismo, para efetuar a troca sódio-potássio e, sem com isto gastar ATP. Digo mais: o metabolismo, ao produzir ATP, produziria o bombeamento Na/K concomitantemente.
Mas, e o postulado d que, na realidade, é uma hipótese comprovada experimentalmente? Parece haver algum "furo" no raciocínio! Ou não?
Se for verdade o que disse acima, uma célula, para manter o seu meio interno (no caso, concentrações de Na e K intracelulares) deve produzir gás carbônico a partir da glicose. Mas se este metabolismo, que também produz ATP, superar o gasto energético (gasto de ATP com outras atividades celulares), a concentração de ATP aumentará e, concomitantemente, diminuirá a concentração de ADP e a célula não terá ADP suficiente para manter seu metabolismo funcionando e, consequentemente, seu meio interno. Perceba aqui a importância do ADP, sob prisma que estou propondo, para o perfeito funcionamento do metabolismo celular.
Pensemos no seguinte: Uma célula, por um motivo qualquer, teve a sua enzima Na-K-ATPase "enfraquecida", seja pela redução de sua concentração, seja por outro motivo qualquer. Ora, uma enzima catalisa uma reação nos dois sentidos e esta, em particular, tanto pode favorecer a formação de ATP quanto de ADP, dependendo unicamente das condições termodinâmico-químicas presentes no caso. Se a célula, para manter seu meio interno através da bomba de sódio, é forçada a produzir ATP, de alguma forma ela deverá gastar esse ATP para que possa continuar produzindo-o; e se o sistema de transformação de ATP em ADP, com liberação de energia para os vários trabalhos celulares, estiver bloqueado, a célula não só deixará de produzir trabalho como também a manutenção de seu meio interno. Moral da história: a célula que não trabalha (ou que não gasta seu ATP) não sobrevive.
Até aqui não entrei no âmago da questão, ou no que me fez lembrar desta teoria. Em sua mensagem você fala em diferenciação celular a partir das células embrionárias. E diz também que não se sabe exatamente como ocorre esta diferenciação. Isto lembrou-me do que chamo desdiferenciação, ou seja, como uma célula normal pode, em certas condições, adquirir algumas das características das células embrionárias. Acredito que as células embrionárias gastem a maior parte de sua energia na multiplicação celular.
Pensemos então numa célula qualquer e que por um mecanismo ainda não bem conhecido, diferenciou-se e passou a trabalhar produzindo uma certa substância X (por exemplo, uma célula endócrina). A célula diferenciada seria então aquela que de alguma maneira "aprendeu" a produzir algum outro tipo de trabalho que não a divisão celular. Digamos então que esta célula, destinada a produzir X, por algum motivo sofreu uma intoxicação a dificultar a produção de X (ação de um possível agente cancerígeno). Esta célula doente deixará de trabalhar no ritmo adequado para a manutenção de seu meio interno. Se a intoxicação for intensa a célula morrerá. Se a intoxicação for gradativa a célula adoecerá e tentará, de alguma outra forma, gastar o ATP com trabalhos outros. Mas que trabalho outro seria esse? Ora, essa célula, "em algum lugar do passado", teve toda a sua maquinaria adaptada à multiplicação celular. Que tal retornar a suas origens? O organismo onde ela está instalada certamente, e a longo prazo, "não irá ficar nada satisfeito", mas para a célula, a curto prazo, é melhor virar uma célula cancerosa do que morrer. Ou não?
Existiria alguma maneira de testar essa teoria? Como na época eu exercia a medicina e trabalhava em nefrologia, não foi difícil situar-me experimentalmente. Em 1970 foi publicado um artigo no Lancet (não lembro o número) cuja leitura deixou-me estupefato. Pacientes cancerosos e com insuficiência renal foram hemodialisados em meio de potássio zero (o autor relata uns 7 casos). Curiosamente, após algumas sessões de diálise e, como que por acaso (o autor não explora o assunto), a biópsia feita dos tecidos lesados revelou inúmeras células cancerosas necrosadas. Poderíamos então pensar, como vimos acima, que uma célula cancerosa é aquela que já tem o seu meio interno bastante comprometido, e portanto, seria uma célula deficiente em potássio. Ao extrairmos potássio do organismo, pela hemodiálise, estaríamos acentuando a depleção e com isto matando algumas das células cancerosas, como o estudo sugere.
Pensei na época em reproduzir o trabalho com detalhes mais voltados à teoria. Por problemas éticos, demorei cerca de 5 anos a convencer a comissão ética do HC de que o trabalho se justificava. Iria trabalhar com pacientes terminais, aguardando o óbito, e a única manobra seria a hemodiálise destinada exclusivamente a depletá-los em potássio. Após esse tempo o meu chefe (Prof. Magaldi) veio efusivamente dizer que havia convencido a comissão ética de que o trabalho seria inócuo e até mesmo dotado da chance de mudar a perspectiva terminal dos pacientes. Um mês após meu chefe morreu e o convencimento não valeu de nada. Tive de começar tudo de novo. Um ano após (1980), por motivos outros, larguei da medicina. E minha tese não saiu. :-(
Perdoem-me os biólogos pelas possíveis falhas mas faz mais de 15 anos que não estudo o assunto.
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Alberto
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