Tecido de pepino-do-mar Psolus fabricii sobrevive por anos em água do mar

Para várias gerações, cientistas sustentaram a ideia de que um tecido animal retirado do corpo tinha apenas um destino possível: a decomposição.

Mesmo quando algumas células conseguiam resistir por pouco tempo em condições laboratoriais perfeitas, no fim o tecido deixava de viver. Essa premissa orientou a biologia e a medicina por quase dois séculos.

Hoje, um pequeno pepino-do-mar do Atlântico Norte está colocando essa noção à prova.

Pesquisadores descobriram recentemente que tecido destacado do pepino-do-mar Psolus fabricii consegue permanecer viável por anos em água do mar comum.

Mesmo separados do animal, esses fragmentos cicatrizam ferimentos, absorvem nutrientes, reorganizam a própria estrutura e seguem ativos muito tempo depois do corte.

Tecido de pepino-do-mar sobrevive

O resultado surpreendeu a equipa porque os fragmentos não ficaram em ambiente estéril de laboratório. Em vez disso, permaneceram em água do mar corrente, repleta de microrganismos, sedimentos e detritos orgânicos.

“Não conseguimos fazer crescer um pepino-do-mar novo e completo ainda, mas estamos a ver um crescimento e uma diversificação de células literalmente anos depois de este tecido ter sido removido”, disse Rachel Sipler, cientista sénior de investigação no Bigelow Laboratory for Ocean Sciences.

“É como um lagarto que perde a cauda. Sabemos que alguns lagartos conseguem crescer caudas novas; estamos a falar sobre se a cauda consegue crescer um lagarto novo.”

Manter tecido vivo é difícil

Desde os anos 1800, cientistas tentam manter tecidos animais vivos fora do organismo. Se isso funcionasse de forma consistente, ajudaria a investigar doenças, testar fármacos e observar células sem ferir animais ou pessoas.

O problema é que tecidos são delicados. Depois de removidos, normalmente ressecam, infeccionam ou perdem a sua organização. Mesmo os sistemas modernos de cultura de tecidos dependem de condições estéreis e de misturas nutritivas preparadas com cuidado.

Algumas células isoladas, por outro lado, podem durar indefinidamente. As células HeLa, recolhidas de uma paciente com cancro do colo do útero em 1951, dividem-se sem parar. Células estaminais também conseguem multiplicar-se por longos períodos.

Ainda assim, tecido vivo é bem mais complexo do que células separadas. Tecido real depende da comunicação entre músculos, nervos, tecido conjuntivo e camadas de revestimento.

Preservar essa arquitetura fora do corpo tem-se mostrado extremamente difícil.

Especialistas em regeneração do mar

O estudo voltou-se para os equinodermos, grupo marinho que inclui estrelas-do-mar, ouriços-do-mar, estrelas-serpentes e pepinos-do-mar. Esses animais são conhecidos por capacidades regenerativas fora do comum.

Estrelas-do-mar voltam a formar braços. Alguns pepinos-do-mar conseguem expelir órgãos internos e depois substituí-los. Certos ouriços-do-mar exibem pouco envelhecimento mensurável ao nível celular.

Os investigadores já tinham observado que tecidos de equinodermos se comportavam de modo diferente dos tecidos de outros animais. Em alguns testes, explantes tiveram desempenho fraco em meios laboratoriais ricos em nutrientes.

Com isso, surgiu a hipótese de que a própria água do mar natural poderia conter o que esses tecidos necessitam.

Conheça Psolus fabricii

O Psolus fabricii é um pepino-do-mar pequeno, de tonalidade avermelhada, encontrado em águas do Ártico e do Atlântico Norte. Ele fixa-se a rochas com fileiras de pés tubulares e captura partículas de alimento com tentáculos ramificados.

Essas estruturas costumam sofrer danos na natureza, o que as torna excelentes para estudos de regeneração.

A descoberta começou quando os pesquisadores notaram que tecido de pé tubular descartado não se tinha decomposto após várias semanas. Em vez disso, parecia saudável e funcional.

A equipa recolheu pepinos-do-mar adultos perto de Terra Nova e retirou deles pequenos explantes de tecido. Os fragmentos foram colocados em placas de cultura dentro de tanques abastecidos com água do mar natural.

Não foram usados antibióticos nem condições estéreis.

Cicatrização sem um corpo

Na primeira semana, todos os explantes de pé tubular permaneceram vivos.

Em dois dias, células danificadas deixaram de aparecer nas bordas do ferimento. No sexto dia, o tecido ao redor já tinha fechado completamente a lesão.

Observações microscópicas revelaram ondas de divisão celular e de morte celular programada perto da área ferida.

Células imunitárias chamadas celomócitos deslocaram-se para as regiões lesionadas, removeram material danificado e libertaram resíduos na água do mar ao redor.

O tecido separado comportou-se quase como um sistema vivo independente.

Alimentação a partir da água do mar

Os pesquisadores também procuraram entender como os explantes conseguiam manter-se ativos por tanto tempo.

A equipa expôs os tecidos a água do mar contendo aminoácidos e amónio marcados com nitrogênio-15. Alguns dias depois, os explantes mostraram forte enriquecimento em nitrogênio-15.

Ou seja: os tecidos estavam a absorver nutrientes diretamente da água do mar.

Outro padrão também chamou atenção. Aos poucos, os explantes começaram a degradar a própria camada muscular. Como pés tubulares destacados já não precisavam de movimento, converter músculo em energia pode ter ajudado a sustentar a sobrevivência.

“A água do mar natural é praticamente a abordagem menos limpa, com maior diversidade microbiana, que poderíamos adotar experimentalmente”, disse Sipler.

“Mesmo assim, esse ambiente rico, cheio de bactérias e de toda essa matéria orgânica, estava a alimentá-los e a permitir que este tecido cicatrizasse e crescesse.”

Uma história de sobrevivência que quebra recordes

Com o passar do tempo, os explantes mudaram. As feridas tornaram-se impercetíveis, o tecido conjuntivo aumentou e fibras de colagénio formaram feixes densos.

Ao fim do primeiro ano, os explantes já eram maiores do que o tamanho original.

Alguns fragmentos resistiram por mais de três anos. Tecidos de tentáculos ainda reagiam ao toque, estendendo-se ou retraindo-se, o que indica que as redes nervosas continuavam ativas.

Os investigadores repetiram a experiência com tecidos de estrelas-do-mar, estrelas-serpentes, ouriços-do-mar e outras espécies de pepinos-do-mar. A maioria durou apenas semanas ou meses. Nenhuma igualou a resistência de Psolus fabricii.

Os cientistas suspeitam que compostos antimicrobianos especiais, chamados psolusósidos, possam proteger os tecidos contra microrganismos nocivos.

Mudando ideias sobre tecido vivo

A descoberta pode tornar-se útil para pesquisas sobre regeneração, respostas imunitárias, poluição e testes de fármacos.

Como equinodermos partilham vias biológicas importantes com vertebrados, algumas descobertas podem, mais adiante, influenciar a medicina humana.

O que significa estar vivo?

Andrea Bodnar, diretora científica do Gloucester Marine Genomics Institute, comentou o significado mais amplo do trabalho.

“Esta descoberta destaca que o oceano guarda inovações biológicas profundamente inesperadas”, disse ela.

“O facto de explantes de tecido de um pepino-do-mar conseguirem cicatrizar, reorganizar-se e sobreviver de forma independente por anos em água do mar natural sugere um modelo inteiramente novo de resiliência biológica e regeneração de tecidos.”

O estudo também levanta uma questão mais profunda sobre o que, afinal, significa estar vivo. Um pé tubular separado deveria morrer. Em vez disso, esses tecidos recuperam-se, absorvem nutrientes, defendem-se de microrganismos e persistem por anos por conta própria.

Por enquanto, fragmentos de um pepino-do-mar mantidos em tanques de água do mar perto de Terra Nova continuam a desafiar uma das suposições mais antigas da biologia.