Caminhos da Cardiologia

O Coração Endócrino. A Descoberta do Peptídeo Natriurético Atrial

Marcelo V. Caliari, Washington L. Tafuri
Belo Horizonte, MG

Luiz V. Décourt
Coordenador

O artigo seguinte focaliza, com pormenores, as etapas sucessivas que conduziram a uma descoberta de alta relevância em fisiologia e em patologia cardiovasculares. Em buscas que se desenvolveram por cerca de 10 anos, uma equipe canadense chefiada por A. J. de Bold conseguiu resultados que constituíram - como o próprio pesquisador acentuou - verdadeiro desafio a um conceito muito bem estabelecido: o de que as células miocárdicas sempre se apresentaram essencialmente diferenciadas para os fenômenos de excitação, de condução e de contração e não para a secreção. E, agora, revelam-se também como órgão endócrino.

Em curto comentário sobre "A descoberta do fator natriurético atrial" deBold ressaltou três razões primárias para a alta posição do seu trabalho básico (Nature, 1985), já citado 360 vezes na literatura, até 1991: "First, the concept that the heart has an endocrine function was astonishing. Second, the published experiments were as reproducible as they were dramatic (...) Third, the discovery of an "atrial natriurese factor" (ANF) brought a fresh new endocrine parameter to the attention of the many basic clinical scientists interested in blood volume, pressure regulation, high blood pressure, and chronic congestive hear/failure".

As investigações ulteriores evidenciaram, de fato, o significativo papel do peptídeo em inúmeras situações mórbidas, capacitado a favorecer assim, o entendimento de peculiaridades fisiopatológicas de real interesse. No presente trabalho, Caliari e Tafuri expõem de forma lógica, atraente e compreensiva, as etapas sucessivas na descoberta do fenômeno, trazendo aos leitores uma expressiva página da história atual da cardiologia.

Aristóteles acreditava que a urina era formada na bexiga e que os rins não eram órgãos essenciais. O primeiro a supor uma participação renal na formação de urina foi Galeno, que não só disse que a mesma era formada nos rins, como também era transportada pelos ureteres e armazenada pela bexiga ¹ .

Em 1662, Bellini descreveu os grandes ductos papilares que levaram o seu nome, mas foi Malpighi, em 1666, que descobriu a verdadeira natureza do córtex renal, o qual continha minúsculos túbulos, enrolados e tortuosos, que se comunicavam com os ductos de Bellini e minúsculos corpúsculos esféricos (corpúsculos de Malpighi) conectados a um destes túbulos. Malpighi interpretou estes corpúsculos como glândulas que secretavam urina, a qual passaria do sistema tubular pare a pelve renal, a uretra e a bexiga. Foi Bowman, em 1842, quem descreveu os corpúsculos de Malpighi não como glândulas, mas como unidades constituídas de uma cápsula (cápsula de Bowman) e um tufo capilar no seu interior. Também verificou que, na cápsula, fundiam-se duas arterioles e um túbulo, sugerindo que qualquer líquido filtrado nos capilares poderia passar do espaço capsular para a luz tubular ¹ . Ludwig introduziu em 1844 o conceito de ultra-filtração glomerular baseado em forças físicas, no qual um ultrafiltrado destituído de proteínas e elementos figurados do sangue seria formado através da pressão hidrostática fornecida ao sangue pelos batimentos cardiacos ¹ .

A participação de processos secretórios na formação de urina foi primeiro sugerida por Bowman e, mais tarde, retomada por Heidenhain em 1874; ambos acreditavam que a secreção ocorria nos tufos capilares. Enfim, a reabsorção tubular foi proposta por Cushny em 1917, que afirmou existirem forças de natureza química responsáveis pela reabsorção em diferentes níveis para cada substância ¹ . Assim, no século XIX, acreditava-se que três processos estavam envolvidos na formação de urina: ultra-filtração glomerular, reabsorção tubular e secreção tubular. Mas a comprovação da participação de cada um destes processos foi obtida através de evidências acumuladas entre as décadas de 1930 a 1960 ^2-5 .

A constituição da urina, bem como o seu volume, está diretamente relacionada com a regulação do volume e concentração osmolar do líquido extracelular. Tais componentes, por sua vez, estão sob a influência de mecanismos neuro-humorais, receptores de volume, mecanismos efetores renais e osmo-receptores. Assim, a constância dos fluídos corpóreos resulta do importante papel renal de excretor final de água e solutos. Peters relatou pela primeira vez, em 1935, que um aumento no volume sangüíneo circulante provocava uma resposta diurética ⁶ . A partir de então, tentou-se explicar como essa mudança na função renal poderia ser provocada por um volume sangüíneo alterado.

Foi verificado significante aumento no volume urinário durante a respiração de ar contendo 5 a 7% de CO ₂ e na respiração à pressão negativa ^7,8 . No primeiro caso, a diurese foi atribuída à hiperventilação que levaria a modificações na pressão intratorácica e, no segundo, a um aumento no volume sangüíneo intratorácico. Em ambos os casos, foi proposto que o aumento do volume sangüíneo intratorácico ativaria receptores atriais de volume que, por sua vez, transmitiriam impulsos aferentes através do vago até o hipotálamo, onde haveria inibição da secreção de vasopressina ⁹ .

Estudando os efeitos da imersão corporal em água, foram observadas diurese e natriurese interpretadas como conseqüentes de uma redistribuição do volume sangüíneo, aumento no volume sangüíneo central, inibição do sistema renina-angiotensina-aldosterona e da liberação de vasopressina^10,11 . Na verdade, também na imersão, ocorre o estabelecimento de uma pressão negativa, devido à pressão da água exercida sobre a parede torácica e abdominal ¹⁰ . DeWardener e col verificaram que a injeção endovenosa de salina no cão provocava diurese e natriurese e propuseram existir um fator plasmático, chamado de terceiro fator, que seria responsável por esses efeitos ^{12, 13} . Alguns autores isolaram do plasma duas frações de aproximadamente 500 e 10.000 daltons, com efeitos diurético e natriurético de ação rápida e longa, respectivamente¹⁴ . A fração de baixo peso molecular inibe a atividade da bomba de Na+ K+ ATPase e, talvez fosse este o mecanismo de indução da natriurese. Esta relação entre o provável fator natriurético e a bomba de Na+ K+ ATPase tem sido usada como marcador da sua presença ¹⁵ .

Na tentativa de encontrar o órgão responsável pela síntese do terceiro fator, foram feitos extratos de vários órgãos, como os rins e o coração, os quais foram injetados em animais. Foi observado maior efeito natriurético e diurético com extrato hepático ¹⁴ , enquanto outros verificaram maior atividade no hipotálamo ¹⁶ .

Em 1956, Henry e col obtiveram intense diurese após inflarem um balão de borracha no átrio esquerdo de cães ¹⁷ . Foi proposto que a distensão atrial levaria à inibição da liberação de vasopressina e à conseqüente diurese. Pela sua grande distensibilidade e pela presença de receptores de volume, os átrios corresponderiam à hipótese formulada por Peters de que haveria algum tipo de mecanismo próximo ao coração que regulasse a quantidade de sangue circulante ⁶. Três anos depots, Anderson e col em experimento similar ao de Henry, obtiveram, não somente a diurese mas também uma diminuição da secreção de aldosterona⁸.

Perfundindo rins isolados de cães com sangue obtido de outros cães nos quais foi distendido o átrio esquerdo, foi observada intensa natriurese, sugerindo a presença de alguma substância circulante e responsável pelo efeito natriurético¹⁹ .

Em resumo, nos experimentos comentados anteriormente e correlacionados com a tentativa de explicar a natriurese e diurese obtidas através de modificações do volume sangüíneo circulante, pelo menos três fatores poderiam estar envolvidos: um componente neural ⁹ , uma substância inibidora da bomba de Na+ K+ATPase ¹⁵ e uma outra correlacionada com o sistema reninaangiotensina-aldosterona ^18,20 .

Além do experimento de Henry, em 1956 aconteceu outro fato marcante: Bruno Kisch descreveu pela primeira vez a presença de pequenos corpos osmiofílicos esféricos, isolados ou aglomerados, no citoplasma de miocardiócitos atriais de cobaia ²¹ . Foi sugerido que estes corpos seriam originados através de uma condensação de produtos de secreção da célula ²² . Estudando o sistema de condução cardíaco do rato, Bompiani e col encontraram os corpos osmiofílicos em células do feixe de His e sugeriram uma possível relação entre eles e a condução do estímulo nas células do feixe²³. A injeção de reserpina produziu diminuição do número de corpos osmiofílicos e esta observação levou Palade a pensar que estes corpos constituíam acúmulos intracelulares de catecolaminas originados do complexo de Golgi ²⁴ .

A natureza catecolaminérgica dos corpos osmiofílicos foi estudada por muitos autores através do uso de agentes simpaticomiméticos, bloqueadores simpáticos e parassimpáticos e uma variedade de compostos que influenciam o metabolismo das catecolaminas^25-29. Bloom e col verificaram que os átrios de ciclóstomos possuíam maior quantidade de catecolaminas do que os átrios de mamíferos, proporcionalmente ao número de corpos osmiofíicos presentes nos miocardiócitos atriais ²⁵ . Em 1964, Jamieson e Palade chamaram os corpos osmiofílicos de grânulos específicos atriais, verificaram que a reação cromafim pare aqueles grânulos era negativa e que os mesmos não incorporavam o precursor imediato da noradrenalina, a dopamina ³⁰ .

Para Viragh e Porte, os corpos residuais eram precursores dos grânulos específicos atriais ³¹ , mas os grânulos não continham fosfatase ácida ³⁰ . Huet e col foram os primeiros a demonstrar que os grânulos específicos atriais eram constituídos por um material de natureza protéica, através da incorporação pelos mesmos de H ³ leucina e H ³ fucose: também encontraram material eletrondenso marcado no retículo endoplasmático granular e complexo de Golgi ³² . A partir do trabalho de Huet e col, foram feitos vários outros estudos, confirmando a natureza protéica dos grânulos específicos atriais ^33-33 .

Em 1976, Marie e col fizeram a observação histórica de que o número de grânulos específicos atriais do rato variava de acordo com a oferta de água e sódio e com a administração de desoxicorticosterona³⁹ . Estes resultados foram confirmados por deBold ⁴⁰ e fizeram surgir a hipótese de que os grânulos específicos atriais poderiam estar correlacionados com o mecanismo de sensibilidade atrial, quanto às alterações do volume sangüíneo e com o equilíbrio hídrico e eletrolítico.

Através da injeção endovenosa de extrato atrial de rato em animais da mesma espécie, deBold e col observaram intensa natriurese e diurese. Denominaram a substância responsável por estes efeitos, e ainda não isolada, de fator natriurético atrial (ANF)⁴¹ . DeBold decidiu isolar frações de ultracentrifugação dos átrios de rato, ricas em grânulos específicos atriais, e injetar estas frações em ratos, observando intensa natriurese e diurese ⁴² . Estava comprovada a existência de um hormônio de natureza protéica e desencadeador de natriurese e diurese, no interior dos grânulos específicos atriais. Um ano depois verificou-se que o ANF também provocava efeito relaxante na musculatura lisa ⁴³ e esta propriedade seria utilizada como importante marcador na purificação do ANF⁴⁴ .

Diferentes grupos de pesquisadores isolaram o ANF através de extratos atriais do homem e de outros animais e realizaram o seu seqüenciamento^45-52 . Verificaram tratar-se de um grupo de peptídeos que foi denominado de cardionatrina⁴⁷ , cardiodilatina⁴⁸ , atriopeptina⁴⁶ , auriculina⁵⁰ e polipeptídeo/peptídeo natriurético atrial (PNA)⁵¹ .

Assim, na década de 1950, ocorreram dois fatos marcantes que levariam à descoberta do ANP: a diurese obtida por Henry e col ¹⁷ após inflar um balão de borracha no átrio esquerdo de cães e a descrição dos grânulos específicos atriais por Kisch ²¹ . Atualmente, está bem estabelecido que uma grande parse dos miocardiócitos atriais e raros ventriculares sintetizam um hormônio peptídico de função natriurética e diurética chamado ANP e o acumulam nos grânulos específicos atriais. Dessa maneira, o órgão que William Harvey acreditava ser o centro mecânico da circulação, com a função de impulsionar o sangue em direção aos vasos sangüíneos ⁵³ , passava a ser também uma glandula endócrina ^54-58 . Sabe-se hoje que a produção de ANP não se restringe somente aos átrios e, a cada ano, ocorre a descoberta de novos sítios secretores ⁵⁹ . Através destes achados, iniciou-se uma série de questionamentos relativos a prováveis interações do ANP com outros sistemas, como por exemplo, o imune e o nervoso ^60,61 . Por outro lado, começa a se consolidar a idéia de um novo sistema endócrino, constituído por células produtoras de ANP, situadas principalmente nos átrios e, em menor grau, em vários tecidos espalhados pelo organismo.

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Instituto de Ciências Biológicas da UFMG e Instituto de Ciências Exatas e Biológicas da UFOP
Correspondência: Marcelo Vidigal Caliari - UFMG - Instituto de Ciências Biológicas
Depto de Patologia Geral - CEP 31270-010 - Belo Horizonte, MG
Recebido para publicação em 22/6/93
Aceito em 16/9/93