Estrutura, fisiologia e bioquímica da pele aplicadas à ciência cosmética.

Alexandre Ferreira

Mecanismos do Envelhecimento

- Parte I -

Vida x Envelhecimento

• Sistema

– Autopoiético

– Homeostático

Lipídeos

Ácidos Nucléicos Vitaminas

Íons inorgânicos

Proteínas

Aminoácidos

Carboidratos

O que é??

Aspectos Evolutivos

Hoje

4,4

Bi.aa

Oceanos

3,5

Bi.aa

Primeiras Células

4,6

Bi.aa

Formação

da Terra

2,0

Bi.aa

Respiração Aeróbia

570 M

i.aa

Organismos Pluricelulares

1,4

Bi.aa

Células Eucarióticas

2,3

Bi.aa

Fotossíntese

Quando se torna Importante

10 m

il a

nos

Hoje

2 m

il a

nos

200 mil anos

10

20

30

40

50

60

70

80

1 m

il a

nos

800 a

nos

100 a

nos

Envelhecimento

• Processo gradual

• Disfunção na atividade celular

• Perda de capacidade de tecidos e órgãos

• Comprometimento do organismo

• Doenças

• Morte

Vários Níveis

Células Tecidos Organismo

Órgãos

Ciclo Celular

G1

M

G2

S

G0

• Células Proliferativas • Células não proliferativas

• Células Senescentes

Lo

ng

a d

uração

Tipos de Células

Não Proliferativa Proliferativa

Cu

rta

du

ração

Envelhecimento Celular

• Células Não Proliferativas

– Acúmulo de material precipitado (lipofuscina)

– Alteração da estrutura e fisiologia celular

• Células proliferativas

– Bloqueio na progressão do ciclo celular

– ↓ capacidade de mitose

Células proliferativas

X XX XX X X X X X X X XX XX X X X X

Células Não proliferativas

- Alterações morfológicas

- Alterações fisiológicas

Tempo

Tecidual

• Alterações na composição celular (heterogênea)

• Alterações na matriz extracelular

• Células tronco

Organismo

• Disfunção dos órgãos

• Alteração da resposta hormonal

• Doenças crônicas

Controle Atividade Celular

Disfunção celular

• Devido a danos na maquinaria celular

• Desregulação da atividade celular

• Dois caminhos:

Estrutura do DNA

Transcrição

DNA moldePromotor

Região Promotora

Região Promotora

Ligação ao DNA

Específica

Sequencias Nucleotídeos

Princípio Básico do Envelhecimento

CélulasTecidos Organismo

Órgãos

MITOCÔNDRIAS

RL

Integração das Teorias

TELÔMEROSSISTEMA

IMUNOLÓGICO

ALTERAÇÕES

HORMONAIS

ALTERAÇÃO DA

EXPRESSÃO

GENES

NUCLEARES

UV

Tratamentos

• Preventivos

– Agem inibindo

– Antes do envelhecimento

– Inibir aparecimento dos sinais

• Restauradores

– Agem reparando danos

– Após envelhecimento

– Regredir sinais

Ação dos Radicais Livres

• Radicais Livres (RL) maiores responsáveis pelo envelhecimento

• Espécies químicas que apresentam elétrons desemparelhados que são altamente reativas

• Provocam alterações químicas em moléculas biológicas levando a perda de sua função

• Gerados naturalmente ou por ação de agentes externo

C C C

H

H

H

R R

H2O

O H

C C C

H H

R R

C C C

H H

R R

O

O

O2

Dano Oxidativo

Dano Oxidativo ao DNA

Guanina 8-Oxoguanina

Dano Oxidativo

Antioxidantes

RL

Estresse Oxidativo

• Aumento de RL que causa a oxidação de moléculas do organismo

Espécies Reativas de Oxigênio

• Radicais Livres de Oxigênio:

– Ânion Superóxido (·O2-)

– Radical Hidroxila (HO·)

– Radical Hidroperoxila (HOO·)

– Radical Peroxila (ROO·)

• Espécies Reativas de Oxigênio:

– Peróxido de Hidrogênio - H2O2,

– Oxigênio Singlete - 1O2

Fontes de RL

• Radiações - raios g, raios x, UV e IR

• Inflamações e macrófagos

• Poluentes

• Fumaça de cigarro

• Metais de transição (Reação de Fenton)

• Peroxidação de lipídeos

• Argininia nitro óxido sintetase, peróxido nitritos

• Transportadores de elétrons

Fontes de RL

• Mitocôndria maior fonte no organismo

• Centraliza o metabolismo aeróbico da célula

– Ciclo de Krebs

– Fosforilação oxidativa

• Cerca de 1 a 5% do oxigênio consumido no metabolismo aeróbico é convertido em RL

O Metabolismo Aeróbico

Ciclo de Krebs Fosforilação Oxidativa

Metabolismo Aeróbico

e- e- e- e-H2OO2 ·O2

- H2O2H+

H+HO·

Fe2+Superóxido

dismutase

Moléculas

orgânicas

Reação de Fenton

Fe3+ + OH-

Expressão Gênica

ALTER

AÇ

ÃO

CÉLU

LA

S,

TEC

ID

OS

E Ó

RG

ÃO

S

SenescênciaCelular

Câncer

ApoptoseNecrose

MORTE CELULAR

Aldeídos

RL

DA

NO

DA

NOD

AN

O

LIPÍDEO

DNA

PROTEÍNA

Antioxidantes

Estimulo ao Reparo do DNA

Alt

eração

Anti-oxidantes

• Mecanismo:

– Combate a formação de RL

– Compostos com propriedades anti-oxidantes

• Uso:

– Combater o envelhecimento intrínseco e Foto-envelhecimento

– Suplementação por via sistêmica ou tópica

• Situação:

– carece de provas experimentais

Antioxidantes

• Proteínas e Enzimas

– Superóxido dismutase, catalase, glutationaperoxidase, peroxirredoxina, tiorredoxinaperoxidase

• Vitaminas

– Vitamina C e E, Carotenóides

• Metabólitos

– Melanina, Ácido Urocânico, Glutationa, Tiorredoxina, NADH, Bilirubina, Ácido Úrico

Mecanismos anti-oxidantes

• Compostos que doam hidrogênio

• Compostos que sequestram oxigênio singlete

• Enzimas

• Quelantes de metais

Indutores de Reparo do DNA

• Mecanismo:

– Reparar o DNA danificado pelo UV

– Induzir mecanismos de reparo do DNA

• Uso:

– Combate o Foto-envelhecimento e o Câncer de Pele

– Antes ou depois da exposição solar

• Situação:

– mostrada eficiência em testes in vitro

Indutores de Reparo do DNA

• T4 endonuclease V

– enzima de bactéria entregue ás células depois de encapsuladas em lipossomos

– aumenta o reparo do DNA

– aumenta o bronzeamento induzido por UV

– diminui a incidência de câncer

• Fragmentos sintéticos de DNA contendo dímeros de timina

– induz melanogêneses

– induz o mecanismo natural de reparo de DNA

Célula

Desregulação Catabólica

Complexo de Golgi

LISOSSOMO

• Organelas

Autofagia• Células• Partículas

Fagocitose• Macromoléculas

Endocitose

Macromoléculas

LipofuscinaEnzimas Hidrolíticas

Monômeros

RL

DANO

↑[ ] Fe2+

Células Longa Duração

Cardiomiócitos

Neurônios

Lipofuscina

RLD

AN

O

Expressão Gênica

DA

NO

ALTER

AÇ

ÃO

CÉLU

LA

S,

TEC

ID

OS

E Ó

RG

ÃO

S

DA

NO

Aldeídos

LIPÍDEOPROTEÍNA

Lipofuscina

↑Fe2+

Antioxidantes

Quelantes

Catabolismo

Restrição Calórica

+

Estimuladores de Catabolismo

+

DNA

Síntese proteica

Síntese Proteica

Dobramento

Dobramento Associação

Primária QuartenáriaTerciária

Agregados

Lipofuscina

FUNCIONAL

Chaperonas

Dobramento

Maioria

Dobramento Automático

Chaperonas

• Maioria, mas nem todas, são Hsps

Distribuição intracelular

Proteínas extracelulares

Hsp47 x Colágeno

• Hsp47 (Coligina / proteína J6)

• Família das Serpinas(serine protease inhibitors)

• Papel no dobramento do Colágeno

• Estrutura quartenária: Trímeros

EstruturaEstrutura quartenária: Trímeros

Funções

Hsp47

↓

• Formação da tripla hélice

• Inibição de agregação• Correção de regiões desdobradas

+

ESTRESSE

Heat Shock Proteins

• Proteínas intracelulares induzidas por (sintetizadas como resposta ao) choque térmico

– Induzida por vários tipos de estresse

• Estresse osmótico

• Estresse oxidativo

• Radiações

• São chaperonas

Chaperonas

• Proteínas que exercem função no dobramento correto de proteínas

Ação

ATP

DEGRADAÇÃO

Dobramento

Agregados

Lipofuscina

Calor

Estresse

RL

DANOS

HSP ↑

Hormesis

+

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Alexandre HP Ferreira, Ph.D.

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