Estudo mostra que sialilação reduzida de mucina prejudica transporte de muco nos pulmões

Com cada respiração, um humano pode inalar milhares de micróbios nocivos para os pulmões. O muco, a substância úmida gelatinosa que reveste as vias aéreas, é uma das primeiras linhas de defesa e auxilia na remoção desses micróbios. Ele aprisiona bactérias, vírus, poeira e pólen para proteger os pulmões, e o muco é movido para cima e para fora das vias aéreas pelo batimento de pequenas projeções semelhantes a pelos chamadas cílios.

Mas o que acontece quando o corpo produz muito muco que é muito espesso, viscoso e desidratado para se mover e limpar adequadamente? Muco muito espesso e pegajoso ao longo do tempo pode obstruir as vias aéreas, sobrecarregando os mecanismos de limpeza do muco, resultando em um ambiente fértil para micróbios aprisionados. Esses processos fisiopatológicos contribuem para o desenvolvimento de doenças muco-obstrutivas, incluindo fibrose cística, ou FC.

Uma equipe de pesquisa da Universidade do Alabama em Birmingham liderada por Jarrod W. Barnes, Ph.D., professor associado do Departamento de Medicina da UAB, e Steven M. Rowe, MD, professor da Divisão de Medicina Pulmonar, Alergia e Cuidados Críticos do Departamento de Medicina da UAB, investigou a formação defeituosa de muco. Eles mostram em pesquisa que aparece em Relatórios científicos como uma única modificação de açúcar no muco afeta sua expansão e transporte.

O muco é um hidrogel composto principalmente de água e matéria sólida, incluindo grandes moléculas de proteína revestidas de açúcar chamadas mucinas, o principal componente do muco. A pesquisa se concentrou na adição e remoção de uma modificação terminal de açúcar com carga negativa, chamada ácido siálico, de MUC5B, uma das principais proteínas de mucina encontradas nas vias aéreas. Uma alta densidade aniônica de MUC5B ajuda na polimerização e empacotamento do muco, mas relatórios anteriores mostraram uma forma menos negativa “baixa” carregada da mucina na FC e na asma.

Os pesquisadores da UAB descobriram que reduzir os níveis de ácido siálico do MUC5B foi suficiente para gerar essa forma de baixa carga e potencialmente patológica.

Quando os pesquisadores reduziram o ácido siálico em MUC5B, eles observaram uma mudança na mobilidade eletroforética para a proteína indicativa de uma forma com carga mais baixa. Imagens de microscópio eletrônico de transmissão mostraram que a redução da sialilação contribuiu para polímeros MUC5B emaranhados (mais compactos) quando comparados aos níveis normais de sialilação de mucina que facilitam a linearização e a expansão.

A redução na carga negativa, ao bloquear a sialilação de α-2,3 especificamente, influenciou a estrutura do muco e afetou seu transporte em células epiteliais brônquicas humanas e em modelos de traqueia de rato de uma via aérea intacta. Assim, os autores relatam que “a carga de mucina pode ter significância patológica em doenças muco-obstrutivas por meio do aumento da compactação do muco e do comprometimento do transporte”.

O estudo também descobriu que pacientes com FC têm uma expressão reduzida de uma enzima chamada ST3Gal1, que adiciona ácido siálico α-2,3 às proteínas mucina. No entanto, o tratamento com corretores de proteína reguladora da condutância transmembrana da fibrose cística elexacaftor, tezacaftor e ivacaftor recuperou parcialmente a expressão de ST3Gal1.

Ao mostrar um papel crucial da sialilação da mucina nas propriedades e no transporte do muco, o estudo identificou uma possível estratégia terapêutica para o tratamento da fibrose cística e de outras doenças muco-obstrutivas potencialmente debilitantes, como doença pulmonar obstrutiva crônica ou DPOC, discinesia ciliar primária e bronquiectasia não fibrocística.