Chip mimetiza o útero bovino para estudar fatores que comprometem a gestação

Com o objetivo de investigar fatores que podem comprometer o sucesso gestacional em bovinos, pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) usaram uma espécie de chip para mimetizar o ambiente do endométrio – tecido que reveste a parte interna do útero.
O trabalho foi conduzido pelo biólogo Tiago Henrique Camara De Bem, pós-doutorando na Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos da Universidade de São Paulo (FZEA-USP), e por mais quatro cientistas da Universidade de Leeds, no Reino Unido. Os resultados foram divulgados na revista Endocrinology.
A equipe focou em investigar alteração das concentrações de insulina e glicose nas células maternas (epiteliais e estromais) e as possíveis consequências para o desenvolvimento gestacional inicial. As células epiteliais são as mais externas do endométrio e, portanto, estão em contato direto com o embrião. Já as estromais estão na parte interna do endométrio, são células de suporte que têm entre suas funções guiar o crescimento, a diferenciação e o desenvolvimento das células epiteliais.

O grupo descobriu que altas concentrações de glicose alteraram 21 genes codificadores de proteínas em células epiteliais e 191 em células estromais, com mudanças quantitativas também no secretoma das proteínas (conjunto de proteínas secretadas no meio de cultivo que, nesse caso, mimetiza o fluido do endométrio). “Conforme alteramos a quantidade de glicose e de insulina no meio de cultivo, estressando as células, podemos ativar ou desativar os genes.”
A alteração das concentrações de insulina modificou a secreção quantitativa de 196 proteínas, embora tenha resultado em mudanças limitadas no tocante à transcrição gênica. “Trata-se de uma possível composição proteica do fluido uterino, ou seja, do que essas células estariam secretando de proteína para o embrião. Vimos que esse conjunto de moléculas está relacionado com vias de sinalização bastante importantes para o sucesso inicial da gestação em bovinos, relacionadas ao metabolismo, à matriz celular e outros determinantes. Todas essas descobertas evidenciam um mecanismo pelo qual as alterações na glicose e na insulina maternas podem alterar a função uterina.”
De Bem teve o apoio da FAPESP por meio de Bolsa de Pós-Doutorado, projeto desenvolvido no Laboratório de Morfofisiologia Molecular e Desenvolvimento sob a supervisão do professor Flávio Vieira Meirelles. Também contou com Bolsa Estágio de Pesquisa no Exterior (BEPE).

De acordo com o biólogo, o Brasil é referência na produção de embriões de bovinos no mundo, mas as taxas de perdas de gestações ainda são altas. “Aqui, grande parte dos embriões é produzida por fecundação in vitro. Os oócitos [gameta feminino] são coletados, maturados, fecundados, cultivados e transferidos para receptoras sincronizadas. Mas em 40% dos casos a gestação se perde na terceira ou quarta semana”, afirma, lembrando que os bovinos têm período gestacional de aproximadamente nove meses, como os humanos.

O estresse provocado por diversos fatores (ambientais, nutricionais, de processo produtivo, entre outros) pode gerar instabilidade na comunicação entre a mãe e o embrião e, consequentemente, na gestação. Ele revela que o problema maior, no caso dos bovinos, acontece com as vacas leiteiras de alta produção. Nessa categoria, o período pós-parto inicial é frequentemente associado ao estresse metabólico resultante do balanço energético negativo que acomete as fêmeas nesta fase.
“A glicose, por exemplo, é um substrato básico para o metabolismo celular e a célula precisa dela para desempenhar suas funções. As vacas em lactação estão sob desafio metabólico, produzindo leite. O consumo de energia delas é grande, pois precisam manter as funções básicas do organismo, além de todas as funções da produção de leite. E o status do metabolismo da mãe interfere muito na reprodução. Daí nossa preocupação em entender esses fatores causadores de estresse metabólico para o ambiente que receberá o embrião.”

De Bem ressalta que a pesquisa foi uma parceria com a equipe da professora Niamh Forde, da Faculdade de Medicina da Universidade de Leeds, que também assina o artigo. “Ela investiga o reconhecimento materno da gestação em bovinos. Eu estou interessado em investigar os sinais que o embrião manda para a mãe. Achamos que seria uma boa colaboração e tivemos essa ideia de desenvolver um ‘endométrio no chip’ que permitisse um cultivo multicelular, ou seja, de mais de um tipo de célula do endométrio.”
O chip é como se fosse uma lâmina histológica, mas dividido em câmaras, que são compartimentos em que os cientistas fizeram a semeadura de dois tipos celulares. A divisão é constituída de uma membrana porosa que permite a troca de informações entre os dois tipos celulares cultivados nas diferentes câmaras, mas não permite que um tipo passe para baixo e o outro para cima. Trata-se de um chip comercial adaptado para simular um endométrio.
“Na câmara superior foram colocadas as células epiteliais. Na inferior, as células estromais. São dois tipos de célula fartamente encontradas no endométrio. O meio da câmara superior ficará enriquecido com fatores que as células epiteliais estão produzindo e secretando, representando o secretoma do endométrio”, explica o pesquisador.
O chip permitiu que fosse feita uma infusão constante do meio de cultivo. “Cultivamos as células por três dias, injetando meio de cultivo durante as 72 horas [um microlitro por minuto], contendo três diferentes concentrações de glicose ou duas diferentes concentrações de insulina. Ou seja, fomos mandando nutrientes bem devagarinho, em um fluxo que mimetiza a melhor fisiologia do meio. Isso nos garantiu que as células fossem expostas às mesmas concentrações de insulina e glicose durante todo o período do experimento”, conta.