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.cm ipen AUTARQUIA ASSOCIADA À UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO AÇÃO DA RADIAÇÃO IONIZANTE SOBRE HEMÁCIAS HUMANAS E SUAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA FRANCISCO FERNANDES AMÂNCIO Tese apresentada como parte dos requisitos para obtenção do Grau de Doutor em Ciências na Área de Tecnologia Nuclear - Aplicações Orientador: Prof. Dr. Heitor Franco de Andrade Júnior : São Paulo 1998

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AUTARQUIA ASSOCIADA UNIVERSIDADE DE SO PAULO

AO DA RADIAO IONIZANTE SOBRE HEMCIAS

HUMANAS E SUAS PROTENAS DE MEMBRANA

FRANCISCO FERNANDES AMNCIO

Tese apresentada como parte dos requisitos para obteno do Grau de Doutor em Cincias na rea de Tecnologia Nuclear - Aplicaes

Orientador: Prof. Dr. Heitor Franco de Andrade Jnior

5 :

So Paulo

1998

INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGTICAS E NUCLEARES

AUTARQUIA ASSOCIADA UNIVERSIDADE DE SO PAULO

AO DA RADIAO IONIZANTE SOBRE HEMCIAS

HUMANAS E SUAS PROTENAS DE MEMBRANA

FRANCISCO FERNANDES AMNCIO I ^\ mdl^S

Tese apresentada como parte dos requisitos

para obteno do grau de Doutor em Cincias

na rea de Tecnologia Nuclear - Aplicaes.

Orientador:

Prof. Dr.Heitor Franco de Andrade Jnior

SAO PAULO

1998

DEDICATORIA

Dedicado

IVIaria,

Rafael

Paula e

Felipe.

( F A P / S P

AGRADECIMENTO ESPECIAL

Aos meus pais, Jos Amncio Carlos (in memoriam) e

Maria Fernandes Amncio, mentores do nosso crescimento.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos a todos que direta ou indiretamente contriburam para o

desenvolvimento deste trabalho e, especialmente:

Ao Prof. Dr. Heitor Franco de Andrade Jnior, o Orientador, Conselheiro e

amigo de todas as horas.

Dra. Ana Maria Mendona de A. Melo, pela participao e incentivo.

Ao Prof. Dr. Paulo A. Silveira, pelas importantes sugestes durante os

exames de qualificao e seminrio de rea e pela franquia do seu laboratrio no

Hemocentro-do HC-FMUSP.

Ao Prof. Dr. Jos Roberto Rogero, pelas contribuies durante os exames

de qualificao e seminrio de rea e por haver me apresentado ao Prof. Heitor.

Ao pessoal do corpo tcnico, administrativo e auxiliares do IPEN-TBR-

TBM, pela substancial ajuda durante os primeiros passos.

s bibliotecrias da biblioteca Terezine A. Ferraz - Maria Tereza Zavitoski e

Doralice Lima Xavier, que foram nosso elo de ligao com o acervo.

Profa. Dra. Barbara Maria Rzyski,pela importante ajuda, quando foi

necessria a troca de irradiador, nos nossos experimentos.

Ao Eng Carios Gaia da Silveira pelo aporte tcnico especializado durante

as irradiaes.

Eng^ Elizabethe Sebastiana Ribeiro Somessari, pelo mesmo motivo.

Dra. Luiza Guglieimi, que gentilmente nos cedeu a cepa de mieloma

utilizada ma busca da produo de anticorpos monoclonais.

Ao Dr. Carlos Alberto Mayora Alta, pelo valioso assessoramento durante as

avaliaes de resposta imune, feitas por citometria de fluxo.

Sra.Katsue Yasumura, pelo apoio tcnico durante as avaliaes

citomtricas das hemcias irradiadas.

Srta.lara Keiko Yokomizo, pelo apoio tcnico recebido durante as

avaliaes de hemcias irradiadas por ectacitometria laser assistida.

Ao bilogo Luiz Roberto M. Mundel, pela valiosa ajuda durante a inoculao

de clulas em camundongos, bem como, durante a retirada de mielomas e

recuperao de lquido asctico

tcnica Roselaine P. A. Cardoso, pela dedicao e auxlio tcnico em

diferentes etapas do nosso trabalho.

biloga Isabel Cristina Alves, pelo suporte tcnico e dedicao no manejo

e manuteno dos animais experimentais.

Ao tcnico Almir Robson Ferreira, pelo suporte tcnico fotogrfico.

Ao doutorando Bruno A. Cardi, pelas discusses sugestes e ajuda em

diferentes etapas de nosso trabalho.

Ao doutorando Roberto Hiramoto, pelo mesmo motivo.

Ao bilogo Andrs Jimnez Galisteo Jr., pelo desvendar dos mistrios da

computao.

prof: Dra. Kaio OI

ABSTRACT

EFFECTS OF COBALT-60 IONIZING RADIATION ON HUMAN ERYTHROCYTE AND ITS MEMBRANE PROTEINS

Francisco Fernandes Amncio

Ionizing radiation has several uses, as sterilization and radiotherapy, by its

effects on living beings. Recently, it has been used, at relatively lower doses(25 Gy),

on blood for transfusions, mainly to eliminate undesirable graft vs host reactions, for

use in multi transfused or immunocompromized patients. Here, we study the effect of

larger doses of cobalt-60 ionizing radiation(25-1600 Gy) on human erythrocytes, by

citometric, physiologic, biochemical and immunological methods, looking for its effects

and its detection. The red cells presented a clear dose-dependent increase in its

volume, when irradiated in doses higher than 200 Gy, more significant in stored blood,

but without hemolysis. Osmotic fragility was increased only after irradiation of more

than 400 Gy. By ektacytometry, there was a lower deformability of irradiated red cells,

at low stress(0.3 Pa), similar to capillary flow, but without alteration in higher stress(3

Pa), found in cardiac chambers. By SDS-PAGE, it was demonstrated that irradiated

isolated erythrocyte membranes had aggregation of spectrin molecules, and decay of

bands with lower molecular mass. This effect could be attributed to the radiation-

induced hydroxyl radical, by specific scavenger studies. Those modifications were both

antigenic and immunogenic in experimental animals, and the induced antibodies

recognizes, by ELISA and immunoblot, both native or irradiated membrane proteins.

They recognize rather in-adiated whole erythrocyte than native ones, by

hemagglutination, indirect immunofluorescence or flow citometry assays. Our data

suggests that human red cells could be irradiated at higher doses than those usually

employed, with possible effect on other contaminant pathogens, without loss of viability

of its use in transfusions. After improvements, irradiation induced epitopes detection

could be a new tool in biological dosimetry.

RESUMO

AO DA RADIAO IONIZANTE DO COBALTO-60 SOBRE

HEMCIAS HUMANAS E SUAS PROTENAS DE SUPERFCIE

Francisco Fernandes Amncio

A radiao ionizante tem mltiplos usos, por seus efeitos sobre seres vivos,

como a esterilizao de materiais e radioterapia. Recentemente e em doses

relativamente baixas(25Gy), tem sido usada em sangue para transfuses, visando a

eliminao de reaes enxerto vs hospedeiro, em pacientes politransfundidos ou

imunosuprimidos. Aqui, estudamos os efeitos de doses maiores de radiao ionizante

do cobalto-60(25-1600Gy) sobre hemcias humanas, por mtodos citomtricos,

fisiolgicos, bioqumicos e imunolgicos, para determinao dos efeitos deste

processo e deteco de modificaes. Hemcias humanas A+ apresentaram um

aumento de volume dose-dependente, quando irradiadas acima de 200 Gy, mais

evidente nas obtidas de sangue estocado, sem hemlise significativa. Havia uma

maior fragilidade osmtica apenas em doses superiores a 400Gy. Por ectacitometria,

as hemcias irradiadas apresentavam uma menor deformabilidade em estresses (0,3

Pa) semelhantes ao fluxo capilar, embora inalterada em estresses maiores(3 Pa)

compatveis s cmaras cardacas. Por estudos de SDS-PAGE, foi possvel

demonstrar que haviam alteraes como agregaes de espectrina e

desaparecimento de bandas de massa molecular menor, em membranas purificadas

irradiadas. Estes efeitos estavam relacionados ao radical hidroxil, formado pela

radiao, demonstrado por captores especficos. Estas modificaes foram

antignicas e imunognicas em modelos de imunizaes em animais, tanto por ELISA

como por imunomarcao de protenas isoladas. Os anticorpos produzidos

reconheciam preferentemente hemcias integras irradiadas, por tcnicas de

hemaglutinao, imunofiuorescncia indireta e citometria de fluxo. Nossos dados

comprovam que as hemcias humanas podem ser irradiadas com doses superiores

aquelas usualmente utilizadas, com possvel efeito sobre patgenos contaminantes,

sem perda da viabilidade do material para uso em transfuses. Desde que aprimorada,

a deteco de eptopos modificados pela radiao pode oferecer uma nova ferramenta

dosimtrica.

SUMRIO

1 - INTRODUO

2-OBJETIVOS

3 - MATERIAIS E MTODOS

3.1 MATERIAIS

3.1.1 Fontes de irradiao

3.1.2 Sangue

3.1.3 Animais

3.1.4 Reagentes

3.1.5 Meios de cultura de clula

3.2 MTODO

3.2.1 Purificao e in-adiao de hemcias humanas

3.2.2 Estudos citomtricos

3.2.3 Estudos de hemlise isosmtica e de resistncia globular

ao choque osmtico

3.2.4 Estudos da deformidade celular ao "stress" rotacional

3.2.5 Purificao de "ghosts"

3.2.6 In-adiao de "ghosts"

3.2.7 Irradiao na presena de captores especficos

(scavengers) para classe de radicais livres induzidos pela

radiao

3.2.8 Anlise de protenas (SDS-PAGE)

3.2.9 Produo de anticorpos

3.2.9.1 Policlonais

3.2.9.2 Monoclonais

3.2.10 Deteco de especificidade de anticorpos policlonais

produzidos contra "ghost" de hemcias irradiadas

3.2.10.1 Elisa

3.2.10.2 Western blot

3.2.10.3 Hemaglutinao

3.2.10.4 Reao de imunofluorescncia indireta (IFI)

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3.2.10.5 Citometria de fluxo 22

4 - RESULTADOS 24

4.1 Radiao de hemcias 24

4.2 Estudos citomtricos 24

4.3 Fragilidade osmtica 26

4.4 Purificao e irradiao de "ghosts" 28

4.5 Produo de anticorpos anti-"ghosts" de hemcias irradiadas 30

4.5.1 Imunizao de coelhos e camundongos 30

4.5.2 Deteco de anticorpos por hemaglutinao de hemcias

irradiadas 30

4.5.3 Deteco de anticorpos anti-ghosts de hemcias irradiadas

por ensaio imunoenzimtico(ELISA) 31

4.5.4 Deteco de anticorpos em hemcias integras por

imunofluorescncia indireta 32

4.5.5 Identificao de anticorpos em protenas separadas em

SDS-PAGE(Western-Blot) 34

4.6 Citometria de fluxo 35

4.6.1 Ensaio de citometria de fluxo com absoro prvia de

anticorpos. 37

5- DISCUSSO 39

6 - CONCLUSES 48

7 - BIBLIOGRAFIA 50

1 - INTRODUO

As radiaes e seus usos

A relao entre radiao e seres vivos sugere um pacto bem estabelecido

e antigo que foi se consolidando ao longo do tempo pelos diferentes mecanismos

da evoluo. Por este caminho podemos tentar compreender a estreita relao

existente entre radiao da luz visvel e fotossntese, Ultra Violeta e sntese de

vitaminas na pele dos mamferos(Kagan, et.al.1992) e at a bioluminescncia dos

microorganismos. Essa relao, no entanto, no sempre harmnica, pois a luz

visvel pode causar danos em maior ou menor grau quando associada a

substncias que potenciam os efeitos da luz como as furocumarinas e psoralen

(Kayagova, et. al.1997) por outro lado o homem por diferentes caminhos vem

quebrando o pacto inicial e favorecendo uma ao mais intensa dos componentes

do Ultra Violeta, reconhecidamente mutagnicos.

Do ponto de vista das radiaes ionizantes, o grau de disperso com que

ocorrem os materiais radioativos na natureza, impe uma radiao de fundo,

cujas energias so perfeitamente compatveis com o desenvolvimento dos

sistemas biolgicos. O conhecimento da tecnologia das radiaes permitiu

concentrar essa radiao primitivamente dispersa, tornando disponvel uma

modalidade desta energia, cuja aplicabilidade, para fins pacficos se estende aos

mais diversificados ramos de atividade humana. Em face das suas caractersticas,

tais como poder de penetrao e capacidade de modificao da matria, as

radiaes ionizantes, do tipo gama, encontram aplicabilidade na agricultura,

indstria de laminados, conservao de alimentos(Osterholm & Potter,1997).

Alm disso, tambm auxiliam na produo de equipamentos de preciso, aferio

de soldas em poos de petrleo submarinos, dentre outros usos.

Os efeitos das radiaes sobre a matria dependem primordialmente da

absoro de energia. Essa interao pode ocon-er de forma direta, quando o fton

incidente absorvido pela matria, diretamente gerando a ionizao ou

energizao da molcula; ou de forma indireta, quando molculas do meio

absorvem a energia e sofrem modificaes fsicas que propiciam a gnese de

novas entidades qumicas reativas, de vida mdia mais longa, por vezes

biolgicamente nocivas(Riley, 1994). Da mesma forma, as radiaes ionizantes.

ao promoverem excitaes e ou ionizaes de molculas, direta ou indiretamente,

exercem um grande poder modificador sobre os seres vivos, podendo inclusive ter

auxiliado na gerao da vida(Draganic etal, 1985). As ionizaes promovidas, via

radiao gama ao serem absorvidas pela matria, so basicamente feitas

mediante interao com eltrons orbitais por um efeito fotoeltrico ou efeito

Compton. Para energias superiores a 1,02 MeV, podem ocorrer interaes com o

ncleo atmico, determinando a formao de pares(Seltzer, 1993).

Nos sistemas biolgicos, onde a gua um elemento preponderante, os

+efeitos da radiao so na sua maioria indiretos e devidos radilise da

gua(Schuessler & Shilling 1984) que forma radicais fortemente reativos capazes

de transferir a energia adquirida para molculas orgnicas(Hagen, 1989). A

espectrometria de massa da gua revela a presena das espcies qumicas HO^

HO , H2O e pequenas quantidades de H2 e O (Butler, Land & swailow. 1984). A

absoro da radiao ionizante por essas espcies qumicas pode promover

ionizaes, conduzindo a novos arranjos estruturais e originando espcies

primria em soluo, do tipo:

OH, e-aq,H , H202.H2,HO

Na interao desses radicais com as molculas orgnicas, os radicais

hidroxilas atuam como poderosos oxidantes, enquanto o eltron aquoso, funciona

como um poderoso agente redutor (Feldberg & Carew, J.A. 1981). Pela sua

prevalncia e reatividade a maioria dos efeitos biolgicos da radiao,

relacionados ao dano de protenas ou cidos nucleicos tem sido relacionada

ao deste radical livre( Butler et .al, 1984, Davies etal, 1987).

Na Biologia e na Medicina, as radiaes ionizantes encontram as mais

diversificadas aplicaes, pelos seus vrios efeitos. Materiais descartveis de uso

mdico, materiais cirrgicos(Grecz et al, 1987) e biolgico(Mair, 1988) so

mantidos em condies estreis pela irradiao com doses timas de radiao

ionizante, geralmente acima de 20kGy. A radiao X continua sendo um

excelente auxiliar em procedimentos diagnsticos, enquanto a radiao gama

encontra aplicabilidade no tratamento de carcinomas(cobaltoterapia). A

capacidade de induzir modificaes estruturais em protenas (Schuessier &

Shilling, 1984), lipdios (Bonnefont-Rousselot et al, 1993) e cidos

nucleicos(Seach et al, 1996), tem recomendado seu uso na inativao de

venenos para uso em imungenos(Nascimento et al 1996) ou no processamento

de antgenos (Edelman et al, 1993) ou inativao de microorganismos

patognicos(Kim Thayer, 1995).

O sangue humano.

O sangue Inumano tem inmeras aplicaes em Medicina, servindo para

repor as perdas de seus vrios constituintes em pacientes com choque

hemorrgico ou insuficiente produo de alguns de seus elementos. Em sua

composio encontramos duas fraes principais, um meio liquido, plasma,

constitudo de protenas e sais, e uma parte celular, composta de hemcias,

leuccitos e plaquetas. Todas as clulas do sangue possuem um ancestral

comum, clulas pluripotentes, das quais se originam por diferenciao celular,

sendo que cada um apresenta funes especficas. Assim, os leuccitos, clulas

nucleadas do sangue, tambm so divididos em vrios grupos celulares, sendo

principais os neutrfilos, clulas de defesa inespecficas, e os linfcitos

responsveis pela resposta imune especfica. As plaquetas, fragmentos celulares

dos megacaricitos, so responsveis pela manuteno da integridade vascular,

atuando tanto mecanicamente como no sistema de coagulao(Nakauchi &

Gachelin, 1993)

O maior contingente celular do sangue composto de hemcias. Estas

clulas anucleadas so repletas de hemoglobina, protena responsvel pelo

transporte de oxignio, circulando por todo o organismo. Estas clulas so

formadas na medula ssea, apresentando uma maturao bem conhecida que

termina na produo macia de hemoglobina. Durante a sua maturao, ocorre a

perda do ncleo e a aquisio de uma forma bicncava caracterstica, mantida

por um interessante citoesqueleto. Esta arquitetura celular, forma um conjunto

bastante flexvel permitindo que uma clula de 8|i atravesse repetidas vezes por

capilares de 3,5|im, perfazendo um percurso de quase 500 Km durante sua vida

til de aproximadamente 100 dias(Hoffbrand & Petit, 1993).

O sangue como um rgo transplantado

Quase sempre associada a atos religiosos, rejuvenescimento ou

prolongamento da vida a idia e a prtica das transfuses de sangue tem um

passado emprico e folclrico, repleto de insucessos, at os primrdios do sculo

XX, quando os grupos sanguneos e uma soluo anti-coagulante adequada

foram descobertos(Greenwalt, 1997)

Em doentes agudos ou com choque hemorrgico, estas preparaes

mostraram-se salvadoras, permitindo a recuperao de inmeras vidas. Com o

aprimoramento da armazenagem, solues e materiais para uso em transfuses,

hoje possvel usar sangue ou seus subprodutos at quarenta e dois dias aps a

coleta, na maior parte dos centros hospitalares. Em pacientes crnicos, com

doenas hematolgicas ou em grupos especiais de pacientes com altos volumes

de sangue transfundido, leuccitos contaminantes e grupos sanguneos de menor

importncia passaram a ser um novo problema. Antes de Landstainer, as

transfuses davam sucesso aleatrio, pois a incompatibilidade para os grupos

sanguneos de maior prevalncia levava a hemlise rpida das hemcias

transfundidas, com suas conseqncias(Greenwalth, 1997). A descoberta de

outros fatores presentes na superfcie de hemcias levou a deteco de novas

sndromes relacionadas a incompatiblidade sangunea, com doena hemoltica,

em fetos e neonato, relacionadas ao antgeno Rh da superfcie de

hemcias(Bowman, 1997). Embora cercada de medidas profilticas corretas, este

tipo de terapia est sujeita a vrios problemas como os decorrentes de reaes

entre o hospedeiro e o sangue transplantado, com poucos estudos sobre a

resposta dos leuccitos transplantados contra o hospedeiro at 1960. Os

mecanismo envolvidos nessa forma de resposta imune, so hoje estudados como

doena do enxerto versus hospedeiro(Leitman & Holland, 1985). Os primeiros

estudos sobre a doena relatam a ocorrncia de uma sndrome, descrita em

animais experimentais irradiados e que ocorria seis semanas aps receberem

infuso de macerados celulares homlogos de bao, linfonodos ou timo, ou

clulas da medula ssea, para regenerao dos efeitos da radiao. Os animais

apresentavam perda de peso, aumento do bao, diarria, anemia e diminuio

dos leuccitos circulantes(Bekkum, 1965). Aps esse perodo, foram descobertos

os antgenos de histocompatibilidade, responsveis pela cooperao entre clulas

da resposta imune(Bodmer e al, 1966). Hoje, sabemos que esta forma de

resposta em geral causada pela maior ou menor histocompatibilidade do

hospedeiro em resposta a proliferao celular de linfcitos T maduros

provenientes do doador(Thomas e al, 1975), embora uma certa discusso tenina

havido(Persijn etal, 1982).

Usos do sangue e seu derivados

Diversas condies clnicas podem recomendar o uso do sangue total ou

de seus derivados, de forma ocasional ou em tratamentos continuados. Dentre as

mltiplas indicaes da hemoterapia, situam-se as desordens do recm nascido

de carter imuno-hematolgico, que requerem transfuses, at na vida intra-

uterina(Winkelstein & Kiss, 1997) ou ainda, doenas sistmicas do sangue,

transplante de rgos ou determinadas intervenes cirrgicas, onde o volume do

sangue utilizado muito elevado(Utley e al, 1995). Assim, alm do sangue total,

so utilizados rotineiramente nos centros hospitalares, a administrao de plasma

concentrados de plaquetas ou de hemcias, inclusive com medidas padronizadas

para seu uso(Hillmann e al, 1979). Desde que o doador seja absolutamente

saudvel, apenas os fatores supracitados relativos a novos antgenos ou clulas

apresentadas ao doador so considerados.

O risco da transfuso

A transfuso sangnea, embora seja de uso corriqueiro, continua sendo

uma medida que envolve nscos. Recentemente, tornou-se uma prtica usual a

transfuso homloga(Blais, 1996) como forma de prevenir os riscos das

incompatibilidades entre grupos sanguneos e outras reaes imunolgicas

adversas.

Reaes hemolticas, clinicamente importantes decon-entes das

transfuses, esto com maior freqncia associadas ao sistema ABO e Rh(Mair

& Benson, 1998). Reaes associadas a outros sistemas so raras e ocasionais.

Contaminaes operacionais, decon-entes do manuseio do sangue pode

ocorrer nas diferentes fases do processo, por bactrias, fungos e

microorganismos saprofitas, sendo isolados de frascos contaminados, cepas do

gnero Pseudomonas, Enterobacter e Bacillus. A fonte pode ser o prprio sangue,

assepsia incorreta ou material esterilizado incorretamente. O uso de antisspticos

pode no ser eficaz na preveno das diferentes formas de infeco (Soerensen,

1975), mas as contaminaes bacterianas geralmente so de mais fcil

identificao, por apresentarem freqentemente intenso crescimento(Burstain et

al, 1997).

Por outro lado, infeces parasitrias podem ser veiculadas, por ocasio

das transfuses ou durante a utilizao de concentrados de plaquetas ou de

hemcias. Assim, a existncia de protozorios no sangue perifrico durante o

perodo de coleta torna possvel a transmisso da malria, sendo descritos casos

de malria aps transfuso em reas endmicas e reas no

endmicas(Soerensen 1975). Outras parasitoses onde o parasita se mantm no

sangue sem crescimento evidente, como a doena de Chagas, toxoplasmose,

leishmaniose visceral e outras, podem ser veiculadas durante as

transfuses(Shulman, 1994). Bactrias com comportamento semelhante, como

Treponema pallidum, podem representar um risco para transfuses, embora estes

agentes sejam mais frgeis, sendo eliminados por armazenagem prolongada do

sangue em temperaturas de 4C, mas continua a existir o risco potencial da

transmisso da sfilis via transfuso, caso hajam menores tempos de

conservao, o que freqente(van der Shuis et al, 1985).

As infeces virais so tambm um importante e crucial problema, sendo

um fator de risco maior nas transfuses. Os vrus so agentes submicroscpicos

de difcil eliminao e alta transmisso em materiais biolgicos, sendo facilmente

veiculados pelo sangue, mesmo aps cuidadosa armazenagem(Tyler & Fields,

1996; Chamberland, 1998). Doenas como as hepatites virais B e C,

Mononucleose infecciosa, Citomegalovirose e AIDS podem se propagar por esse

caminho(Gurtler, 1994). As avaliaes sorolgicas, destinadas a manter um

estoque de sangue isento de todas as formas de contaminao, pelo descarte de

material com contato prvio com o agente, requerem o emprego de recursos

laboratoriais tecnicamente sofisticados(Poleski, 1996), bem como pessoal

especializado, o que resulta em custo social e econmico, pelo descarte do

material doado possivelmente contaminado.(Schmunis etal, 1998).

Radiao e sangue

Leuccitos tm sido utilizado como modelo para identificar a exposio

radiao, problema recente, motivado pelo aumento da capacidade humana de

concentrar material radioativo ou produo de radiaes com elevados nveis

energticos.(Muller & Streffer, 1991). Neste aspecto, o estudo dos efeitos da

radiao concentram-se na agresso s clulas nucleadas, tanto por leso do

DNA (Mill etal, 1996; Anonimous, IAEA, 1986) quanto pela induo de apoptose

em linfcitos e outras clulas (Haimovitz Friedman et al, 1994), resultando em

morte celular.

Dentre os diversificados usos das radiaes ionizantes na rea mdica, a

in-adiao de sangue e derivados tem sido indicada como forma de eliminar

problemas relacionados com a rejeio do tipo transplante versus hospedeiro,

causa de insucesso nas transfuses especialmente em politransfundidos ou

imunosuprimidos. Acidentes desta natureza esto relacionados com falhas no

sistema imune do receptor, que se revela incapaz de eliminar linfcitos

transfundidos. Irradiar sangue, portanto uma prtica rotineiramente adotada

pelos mais aparelhados bancos de sangue em todos os continentes. Neste caso,

o alvo principal dentre os diferentes componentes do tecido sanguneo so os

linfcitos, por estarem diretamente envolvidos com os mecanismos das rejeies

(Fagiolo et al, 1983). Os esquemas de irradiao do sangue foram portanto muito

bem estudados, atendem aos propsitos estabelecidos e obedecem a legislaes

recomendadas pela FDA. As doses recomendadas so de 2500 cGy (Cable,

1966; Butch & 1996) com estocagem nunca superior a 28 dias aps a irradiao.

As hemcias, no entanto, so sabidamente mais radioresistententes do que

linfcitos e plaquetas.

A manuteno dos estoques de sangue e derivados requer avaliaes

laboratoriais onerosas, para prevenir a veiculao de diferentes microorganismos

patognicos encontrados no sangue. Essa vigilncia implica em investimentos

elevados. Entretanto, uma possvel reduo dos custos e ganho de qualidade do

sangue e derivados pode advir do incremento da dose usualmente adotada pelos

bancos de sangue (Sweeney et al, 1994). Foi desaito que radiao ionizante nas

doses de 200Gy produziu sensvel reduo da parasitemia em Plasmodium

falciparum(}NaW\ et al, 1983.), e Toxoplasma gondii (Dubey et al, 1996, Hiramoto,

1998), com esterilizao, donde se vislumbra a possibilidade de ampliao dos

benefcios da irradiao do sangue com reduo dos custos e ganho de

qualidade.

A relatada radioresistencia presente nas hemcias(Button et al, 1981) nos

pareceu uma atraente caracterstica biolgica, necessitando de avaliaes mais

aprofundadas quanto a extenso e fixao dos danos radioinduzidos. Assim,

8

averiguaes sobre mudanas moleculares ocorridas na membrana

conseqentes ao uso das radiaes ionizantes, capazes de interferir na

habilidade de modificao espacial celular, das hemcias, quando

fisiologicamente solicitadas pela hemodinamica prpria de cada compartimento

corpreo, a ser irrigado, durante a circulao sangunea (Stuart & Nash, 1990;

Nash & Gratzer, 1993) . Modificaes desta natureza, poderiam ser mensuradas

em simuladores adequados do tipo ecktacitometro. Laser assistido, que pelas

suas avanadas caractersticas tecnolgicas, conseguem submeter as clulas a

diferentes nveis de presso rotacional, similares aos experimentados pelas

hemcias quando no meio circulante (Mohandas & Chasis 1993).

A questo da armazenagem do sangue irradiado, bem como os limites de

irradiao tambm poderia ser revista, quanto aos aspectos relativos a fragilidade

osmtica e perdas inicas referidas na literatura (Arseniev et al, 1994). Para tanto,

avaliaes citomtricas, associadas a variaes da osmolaridade do meio

poderiam nos levar a proposio de novos parmetros para irradiao e

conservao do sangue e derivados.

A maioria dos estudos envolvendo radiaes e seus efeitos sobre sistemas

biolgicos, foram direcionados aos danos molcula de DNA, devido

implicaes decorrentes, como alteraes na sntese de protena, herana

biolgica e morte celular (Muller & Streffer, 1991).

Embora igualmente afetadas, as protenas foram apenas ocasionalmente

avaliadas com finalidades dosimtricas, sendo a radiao usada mais como

tecnologia para finalidades especficas (Nascimento et al, 1996). Os efeitos da

radiao sobre protenas do soro foram estudados de forma externa, com doses

elevadas de radiao, com deteco de agregao e perda de algumas fraes

(Schuessier & Schilling, 1984). Para uma avaliao dosimtrica, as alteraes

induzidas pela radiao ionizante sobre protenas de membranas seriam um

modelo ideal, pelo menor nmero de protenas envolvido e maior acessibilidade

para uso de sondas como anticorpos, quer em protena isolada ou clulas

irradiadas.

O estudo da fixao dos danos induzidos pela radiao ionizante a

membrana de hemcias humanas um alvo ideal como modelo experimental

para dosimetria biolgica dos efeitos da radiao, pelas suas peculiaridades

celulares. Assim, a facilidade de obteno do tecido sanguneo, a simplicidade da

9

metodologia de purificao de hemcias e purificao de "ghosts", a ausncia de

outros organoides celulares,a presena de um nico sistema de membranas

aliada ao conhecimento acumulado sobre a sua estrutura e fisiologia, auxiliam na

compreenso do fenmeno.

Detalhado estudo dos mais expressivos polipeptdeos encontrados na

membrana dos eritrocitos humanos, foi conduzido, usando eletroforese em gel de

poliacrilamida SDS-PAGE, determinando-se o perfil eletrofortico das protenas

isoladas de "ghosts" de membrana, comparando a eficincia de corantes e

relatando a presena de agregados de protena quando estas foram tratadas com

solventes orgnicos cidos, ou quando submetidas a elevao de temperatura na

presena de baixas concentraes de SDS(FairiDanks etal, 1971).

A formao de ligaes intermoleculares ou cross-links nas maiores

protenas de membrana foi estudada quando ficou demonstrado que este tipo de

ligao ocorria em protenas tratadas com formaldedo, e glutaraldedo, formando

agregados de alto peso molecular(Steak, 1984). Posteriormente, foi encontrada a

formao de agregados de alto peso molecular quando protenas isoladas ghost

de hemcias foram irradiadas com raios X, sendo que a maioria destes

resultavam da agregao de pequenas fraes de espectrina, provavelmente

determinadas por pontes dissulfidcas S-S, como mecanismo molecular para a

formao destas ligaes (Schuurhuis et a/, 1984)

Em estudo semelhante, modificaes estruturais em protenas de

membranas in-adiadas foram observadas(Todo et al, 1982). Foi demonstrado por

SDS-PAGE, que a espectrina uma protena de grandes dimenses e que possui

duas sub-unidades pesando 240 kDa e 215 kDa respectivamente e que era o alvo

principal com maior radiosensibilidade aos raios X, quando comparado com

outras menores protenas de membrana. Esse fenmeno se acentuou de forma

proporcional ao aumento da dose de radiao. sugerido que a extenso da fibra

de espectrina , cerca de 1000 angstrons favorece a ao dos radicais livres. Foi

tambm sugerido que a banda 3, uma protena 88 KDa, no se modifica com a

ao da radiao ionizante at a dose mxima utilizada nos seus experimentos,

400Gy em condies aerbicas. Outras observaes relativas as modificaes

estruturais de protenas de membranas irradiadas foram feitas em hemcias

ntegras, com o auxlio da microscopia .de contraste de fase. Neste caso

possvel observar que modificaes conformacionais da membrana comeam a

10

acontecer na dose de 400Gy, sendo no entanto descartada a formao de

agregados, por haver trabalhado em altas concentraes de SDS (Todo et al,

1982).

As abordagens encontradas na literatura especializada abrangem aspectos

resultantes das modificaes radioinduzidas, em protena s isoladas de hemcias

e avaliam seu comprometimento estrutural. Outros estudos se debruam sobre

modificaes espaciais das hemcias irradiadas, visveis em suspenso aquosa,

luz da microscopia eletrnica. Entretanto o potencial modificador das radiaes

ionizantes tem sido pouco aproveitado no sentido de avaliar o comportamento de

hemcias irradiadas quando no meio circulante e em diferentes patamares de

presso, desencadeadas pelo estreitamento e alargamento dos vasos, bem como

pelas bombas e vlvulas propulsoras encontradas no seu trajeto. Embora o

rastreamento dessas clulas irradiadas seja de difcil execuo no sistema

circulatrio, o uso de simuladores adequados pode simplificar essa tarefa e ainda

fornecer dados numricos confiveis (Treicheler 1993).

Os estudos relativos aos efeitos das radiaes ionizantes, comtemplam de

forma isolada a ao dessas radiaes sobre protenas, de membranas, a

peroxidao de lipdios ou ainda o efeito dessas radiaes sobre as hemcias

intactas, em alguns aspectos de sua fisiologia. Esses estudos no entanto se

concentram sobre modificaes fsicas estmturais detectveis por diferentes

ensaios. So esparsas as referncias aos aspectos fisiolgicos das hemcias

irradiadas(Helszer etal, 1980). Foi estudada a fisiologia das hemcias in-adiadas,

em associao com radicais livres e uma mistura de scavengers, com enfoque

principal em medidas das variaes de permeabilidade da membrana, feitas em

"ghosts" irradiados e re-selados(Kong et al, 1981). No encontramos na literatura

levantada referncias aos efeitos das radiaes ionizantes sobre a gerao de

novos eptopos em protenas estruturais de membrana e/ou suas implicaes

quanto a deformabilidade das hemcias aps radiao, frente a modificaes de

presso que ocorrem no meio circulante.

Uma outra atraente abordagem relativa a radiao ionizante e seus efeitos

sobre protenas de membranas, e que no foi convenientemente estudada,

consiste no estabelecimento de uma sonda imunolgica capaz identificar

hemcias irradiadas no meio circulante pela produo de anticorpos dirigidos

contra eptopos especficos de superfcie de membranas induzidos pela radiao.

11

Nesse trabalho nos propusemos a estudar os efeitos das radiaes ionizantes

sobre protenas de superfcie de hemcias irradiadas, enfocando esses dois

aspectos ainda no contemplados pela literatura especializada.

12

2 - OBJETIVOS

Geral

Em nossos estudos, pretendemos avaliar os efeitos de doses progressivas de

radiao ionizante de Cobalto-60 sobre hemcias humanas, procurando

alteraes em sua estrutura, fisiologia e propriedades antignicas.

Especficos

a. Avaliar as alteraes de volume e concentrao de hemoglobina em hemcias

submetidas a radiao ionizante, entre 25 e 1600 Gy.

b. Avaliar a resistncia da membrana a choque hiposmtico e a deformabilidade

de hemcias humanas submetidas a radiao ionizante.

c. Avaliar modificaes introduzidas em protenas de membrana de hemcias

humanas, submetidas a diferentes doses de radiao ionizante, avaliando os

tipos de radicais livres promotores de eventuais modificaes, pelo uso de

captores especficos.

d. Avaliar modificaes nas propriedades antignicas em protenas de

membranas de hemcias irradiadas, tanto em sua forma ntegra ou

dissociada.

e. Identificar e quantificar alteraes antignicas em hemcias irradiadas, por

mtodos de hemaglutinao, imunofluorescncia e citometria de fluxo.

13

3 - MATERIAIS E MTODOS

3.1 - Materiais

3.1.1 - Fontes de irradiao

Foram utilizados dois tipos de fontes de irradiao, com determinao

prvia da sua capacidade de exposio e eventuais interferncias do meio, com o

apoio da Profa.Dra. Barbara Ryzki(IPEN/CNEN-SP). Utilizou-se a fonte de

in-adiao uniforme GammaCell 220(Atomic Energy of Canada) com uma taxa de

dose de 380 Gy/hora, e a fonte panormica(Yoshizawa Kiko Co.Ltd.), com taxa de

dose 280 Gy/hora, sob rotao constante.

3.1.2 - Sangue

O sangue humano utilizado para preparao das hemcias, foi obtido de

duas formas: Sangue fresco de dois doadores voluntrios, saudveis,

cooperantes durante o todo o perodo; e sangue estocado de bolsas de sangue

A+ em soluo conservante CPDA-1 (Knight e al, 1993), fornecidas pela

Fundao HemoCentro de So Paulo, com pelo menos 02 semanas de

estocagem, testado para ausncia dos patgenos habituais transmitidos pelo

sangue.

3.1.3 - Animais

Todos os animais utilizados nos experimentos foram fornecidos pelo

Biotrio Central da Faculdade de Medicina da USP, mantidos e manipulados de

acordo com as normas preconizadas para pesquisa(NIH), sendo sempre utilizado

o nmero mnimo recomendado pela variao provvel do experimento, calculada

pelo programa Epi-Info 4.0 (Centers of Disease Control, Atlanta, GA, USA).

3.1.4 - Reagentes

Todos os reagentes utilizados nos experimentos foram de qualidade pr-

anlise, obtidos de fontes comerciais idneas, sendo as solues preparadas com

gua estril de alta qualidade, obtida em sistema Milli Q(Millipore). Quando

necessrio, a procedncia de um determinado reagente ser explicitada no texto.

14

3.1.5 - Meios de cultura de clula

Os meios de cultura, de congelamento, reagentes de dissociao, fatores

de crescimento e antibiticos utilizados na manuteno de mielomas, fuso,

manuteno de hibridomas e armazenamento de clulas a -190C, foram

fornecidos por SIGMA(St.Louis, USA) e estocados de acordo com as

especificaes do fabricante.

3.2 - Mtodos

3.2.1 - Purificao e irradiao de hemcias humanas.

Hemcias humanas A+ mantidas em soluo conservante CPDA-1 e a 4

C foram lavadas em 10 volumes de salina tamponada com fosfato (PBS= NaCI

0,15 M tampo fosfato de Na 0,02 pH 7,2) estril, por centrifugao a 1000 g por

10 minutos, desprezando-se o sobrenadante e a camada superior do precipitado,

de cor mais clara e com maior contedo de leuccitos(creme leucocitrio). O

processo foi repetido at que o esfregao corado pela soluo de Giemsa

mostrasse a ausncia de elementos nucleados. Hemcias assim purificadas

foram diludas em PBS formando uma suspenso a 10% concentrada. Alquotas

de Iml dessa suspenso foram acondicionadas em tubos plsticos estreis e

expostas radiao gama em fonte de ^Co. Quando irradiadas em fonte

panormica, as amostras, mantidas em refrigerao, foram posicionadas em

dispositivo giratrio, "Speed controller"-modelo 4555-3 Cole-Parmer Chicago

Illinois a uma velocidade de 8 RPM, para manter a uniformidade da radiao. A

atividade da fonte era de 2371, 046 MBq. a taxa de dose era de 0.315 KGy/h a 25

cm da fonte. A exposio foi efetivada sem barreira, com doses de 10, 15, 25, 40,

100, 400, 800e 1600Gy.

As irradiaes de hemcias, tambm foram processadas em irradiador tipo

Gamma Cell (Atomic Energy of Canad), com doses de 400, 800, e 1600 Gy.

Adequaes de geometria e tempo de exposio foram feitas para atender as

caractersticas tcnicas de construo e atividade de cada equipamento.

Nenhuma distoro dos resultados foi registrada, para as mesmas doses, pelos

nossos sistemas de aferio, quando se utilizou um ou outro irradiador.

15

3.2.2 - Estudos citomtricos

Os estudos citomtricos de hemcias foram feitos em sangue total ou

hemcias livres de plasma e suspensas em PBS. Para isto, o sangue estocado

teve suas hemcias purificadas por centrifugao a lOOOg por 10 minutos, livres

da camada supenor das hemcias, do creme leucocitrio e do plasma, sendo

suspensas em salina tamponada com fostato de sdio(PBS) e recentrifugadas. A

partir desta suspenso de hemcias lavadas ou de sangue total irradiado, as

hemcias foram analisados em um sistema automtico Technicon H3-RTX(Miles,

USA), por anlise de aproximadamente 50000 clulas isoladas, com

determinao do volume por impedncia e da hemoglobina por microcolohmetria.

O sistema fornece os seguintes parmetros analisados:

a. Concentrao de hemoglobina corpuscular mdia (g/dl)

b. Hemoglobina total por clula ( em pg)

c. Volume celular(em femtolitros)

d. Distribuio relativa das clulas em relao ao seu volume e sua concentrao

de hemoglobina

e. Porcentagem de clulas hipocrmicas(HB< 20 pg/clula)

3.2.3 - Estudos de hemBise isosmtica e de resistncia globular

ao choque osmtico

A fragilidade osmtica das hemcias foi feita atravs de uma tcnica

simplificada da reao usualmente feita em tubos(Wu,S.G.1998). Assim, em uma

microplaca de 96 poos contendo, em cada poo, 10 /I de uma suspenso de

20% de hemcias em PBS, foram distribudos 200^1 de solues

proporcionalmente decrescentes de PBS(1 - 0,05), . Aps agitao e incubao

por 30 minutos, para sedimentao das hemcias ntegras, 100 fi\ do

sobrenadante era retirado e colocado em placa idntica com fundo ptico. A

densidade ptica a 540 nm foi determinada em um leitor de microplacas. A

D.0.540 nm do poo com 1x PBS e a do poo com 0,05x PBS foram

considerados respectivamente O e 100% de hemlise. A curva de sensibilidade foi

determinada por anlise de modelos no lineares sigmoidal com comparao de

curvas em pacote estatstico GrapPad Prism verso 2.0, obtendo-se a proporo

16

mdia de PBS que determinava liemlise 50%, com respectivo intervalo de

confiana de 95% de sua medida.

3.2.4 - Estudos da deformabilidade celular ao estresse

rotacional.

O ndice de elongao de hemcias no inradiadas e irradiadas em

diferentes doses foi avaliado sob diferentes presses rotacionais ou estresses de

cisalhamento ("shear stress") em ektacitmetro -Laser Assited Optical Rotational

Cell Analyzer ( Lorca) verso 1.0. As amostras foram preparadas em soluo de

PBS pH 7.4 com osmolaridade de 300 m osm/kg. A soluo continha NaCI 140

mM, Na2HP04 18.4 mM NaHa PO4I.3 mM. e 300g de polyvinylpyrrolidone(PVP)

diludas em 6 litros de PBS e mantidas em refrigerao em alquotas de 5ml at o

momento do uso. A viscosidade e temperatura da soluo foram de 37 C e 31+ 2

mPa*s, respectivamente. Amostras de 2 1 de sangue no in^adiado, irradiado em

diferentes doses, fresco ou estocado foram avaliadas quanto aos seus ndices de

elongao em diferentes nveis de "shear stress". Foram considerados dois nveis

de estresses, um considerado baixo de 0,3 Pa e outro mais elevado de 3,0 Pa,

respectivamente 10 e 100x o stress especfico de repouso. A deformabilidade da

hemcia foi expressa em seu ndice de elongao nos dois nveis acima

especificados, com respectivo intervalo de confiana de 95%.

3.2.5 - Purificao de "ghosts"

O isolamento de fraes contendo membranas de hemcias ou "ghosts" foi

realizado atravs de hemlise hipotnica das hemcias lavadas seguida de

centrifugao diferencial a 4 C, de acordo com o descrito por Dodge et.al.(1963).

Uma suspenso de hemcias a 50%, previamente lavada em PBS e livre de

clulas nucleadas foi diluda em 20 vol de gua estril. Aps agitao, a

suspenso foi centrifugada a 1500 rpm por 10 minutos para a retirada de clulas

ntegras e de restos celulares maiores. O sobrenadante foi recentrifugado a

15000g por 30 minutos, sendo desprezado o lquido superior e mantido o

precipitado frouxo esbranquiado. Estes "ghosts" foram suspensos em PBS

durante 12 horas a 4C, para resselagem e novamente submetidos ao processo

de choque osmtico. Todo o processo de centrifugaes foi repetido, at que o

precipitado de ghost apresentasse o mnimo de hemoglobina, exibindo cor branca

17

amarelada. O precipitado foi ento diludo em PBS e sua protena determinada

pelo mtodo descrito por Bradford(1976). As amostras foram aliquotadas e

estocadas a-70 C at o momento de uso. Em algumas preparaes, foram

adicionados inibidores de proteases(fenilmetilsulfonilfluoreto 0,1 mM e

benzamidina 1 mM) em todas as solues utilizadas.

3.2.6 - Irradiao de " ghosts"

Protenas de ghost de hemcias, isoladas como acima descrito, foram

acondicionadas em tubos plsticos estreis, em alquotas de 1 ml, nas mesmas

condies experimentais descritas para as hemcias. Inicialmente, as protenas

foram irradiadas no irradiador Gamma Cell nas doses de 400, 800 e 1600 Gy, na

taxa de dose descrita, mas com sua sada de operao para recarga, as demais

amostras foram irradiadas no in'adiador panormico, na mesma condio descrita

acima para as hemcias integras.

3.2.7 - Irradiao na presena de captores especficos

(scavengers) para classes de radicais livres induzidos pela radiao.

Protenas de ghosts de hemcias, aps estocagem, foram suspensas antes

da irradiao, em solues contendo diversos captores especficos para classes

de radicais livres induzidos pela radiao, para determinao de classe de

radicais envolvidos no efeito encontrado. Para tanto, foram utilizados os seguintes

captores, isolados ou em associao, sempre na concentrao de 10 mM final:

Captor Tipo de radical

Butanol(ref) Hidroxila (OH')

Nitrato de sdio(ref) Electron aquoso ( e')

Ac.ascrbico(ref) Ambos

Aps a suspenso, as fraes foram irradiadas na presena de captores, a

uma dose padronizada de 800 Gy, na fonte panormica nas condies acima

descritas. Para cada frao testada, o controle no irradiado foi mantido em iguais

condies ambientais.

3.2.8 - Anlise de Protenas(SDS-PAGE)

18

A anlise de peso molecular das protenas de ghost no irradiada e

irradiadas com diferentes doses de radiao foi feita atravs de eletroforese em

gel de poliacrilamida, na presena de dodecil sulfato de sdio (SDS-PAGE), de

acordo com Laemmli(1970). O sistema descontnuo utilizado apresentou na parte

de resoluo uma concentrao de 7,5% de poliacrilamida, sendo que, na rea de

empilhamento, a concentrao utilizada era de 4%, sendo mantida constante a

relao entre polmero e agentes de ligao. A amostra proteica continha 2Qag de

protena total em 15^1 a 2Qal de tampo de amostra contendo 4 M de uria, para

solubilizar mais eficientemente protenas de membranas, e 5% de ^-mercapto-

etanol, para ruptura de eventuais pontes dissuifdricas. As amostras, previamente

aquecidas por 5 minutos a 100C, foram aplicadas e a eletroforese feita em

tenso da fonte constante de 150 V, em sistema Bio-Rad Mini Protean II. Aps a

chegada da frente de solvente ao fim do gel, a condida era interrompida e as

protenas separadas fixadas e identificadas por dois tipo diferentes de colorao.

Inicialmente, o gel fixado era corado com Coomassie Brilliant Blue G 250,

evidenciando as bandas proteicas em azul(Wilson,1983). Caso a definio das

bandas fosse insuficiente ou a marcao de bandas minoritrias pouco visvel, o

gel era corado pela precipitao de prata coloidal (Men-il 1984). Aps a colorao,

o gel foi fotografado em sistema digital(UltraLum UV-Vis Transilluminator, Carso,

CA, USA), sendo aps isso processada sua secagem entre duas folhas de

celofane especial, aps prvia exposio em soluo de 10% de metanol e 1 % de

glicerol em gua, mantido em estufa a 37C. Padres adequados de alto peso

molecular foram utilizados em poos demarcados. Aps a secagem do gel,

imagens digitalizadas foram obtidas em mapeador computadorizado ou

digitalizador de imagem, sendo reproduzidas em papel.

3.2.9 - Produo de anticorpos

As propriedades antignicas de protenas de ghost modificadas por

radiao ionizante foram avaliadas atravs da produo de anticorpos policlonais

em coelhos e camundongos, alm da tentativa de produo de anticorpos

monoclonais especficos.

3.2.9.1 - Policlonais

19

Coelhos jovens, Albinos New Zeland foram imunizados com protenas de

ghost expostas radiao, de acordo com o protocolo descrito a seguir. Na

primeira sensibilizao, 0,5 mg do antgeno foi suspenso em Iml de PBS e

emulsificado com 1 ml de adjuvante completo de Freund. Aps sonicao, 1,5 ml

do antgeno (333|ig) foi inoculado em trs diferentes pontos do dorso do animal.

Seguiram-se mais duas injees semelhantes em intervalos regulares de 15 dias,

exceto que o adjuvante utilizado era o incompleto de Freund e a partir da Quarta

no mais se utilizava adjuvante. Dada a ttulo de reforo "Booster", uma nova

dose era feita dois dias antes da avaliao da produo de anticorpos.

Camundongos albinos BALB/c machos pesando entre 23 e 28 gramas

foram sensibilizados em trs ocasies com antgeno de protena de ghost de

hemcias humanas irradiadas. O protocolo de imunizaes foi semelhante ao

utilizado em coelhos, com uma primeira dose com adjuvante completo de Freund,

a segunda com adjuvante incompleto e terceira sem adjuvante, mas com uma

menor quantidade de protena, nunca maior que 50 |ig/dose. As sensibilizaes

ocorreram em intervalos regulares de 15 dias. Em todas as ocasies, 150 ^1(300

pg) do antgeno foi utilizado para cada 2 ml da preparao e 0,2 ml do composto

antignco foi inoculado em cada animal, por via intraperitoneal. Uma quarta

sensibilizao "Booster" foi efetivada com antgeno diludo em PBS nas mesmas

concentraes j descritas, com inoculao intraperitoneal.

3.2.9.2 - Monoclonais

Anticorpos monoclonais contra antgenos de superfcie de hemcias

irradiadas foram procurados. Neste sentido, clulas de mieloma de

camundongo(P3X63AgU.1) foram cultivadas em meio DMEM com 4,5% de

glicose e suplementado 10% de soro fetal, 8 azaguanina, L-glutamina e

gentamicina. Aps intensa proliferao celular armazenamos em nitrognio

lquido 8 tubos plsticos de 1ml contendo 4x10^ clulas em cada tubo.

Clulas de bao de camundongos BALB/c sensibilizados contra protenas

de ghost foram obtidas em condies estreis. Aps lise dos eritrocitos com

NH4CI, essas clulas foram fundidas com clulas de mieloma na proporo de 10

clulas de bao para uma de mieloma e na presena de Polietileno Glicol - PEG.

As clulas fundidas foram depositadas em placas de cultura de 96 poos, com

20

100 fi\ da suspenso de cultura de hibridoma por poo, contendo OPI-HT. Aps a

fuso, as clulas foram incubadas em estufa a 37 C em atmosfera de CO2 a 5%.

Decorridas 24 horas, foi adicionado 100/I do meio seletivo OPI-H2T e as

culturas foram novamente incubadas nas condies descritas.

A seleo dos hibridomas foi feita sete dias aps a fuso.Os hibridomas

selecionados foram transferidos para placas de cultura de oito poos e em

seguida cultivados em garrafas em meio sinttico DMEM com 4,5% de glicose e

suplementado com 15% de soro fetal bovino, glutamina, gentamicina 100 x OPI e

lOOxHT.

A deteco de anticorpos foi feita por ELISA. Os hibridomas foram

colocados em meio de congelamento composto de 5% de DMSO e 95% de soro

fetal bovino, aliquotados em tubos plsticos de Iml e postos em "freezer" -70 C

por12 horas. Em seguida, os hibridomas foram estocados em nitrognio lquido.

3.2.10 - Deteco de especificidade de anticorpos policlonais

produzidos contra "ghosts" de hemcias irradiadas

3.2.10.1 - ELISA

O ensaio de ELISA foi conduzido de acordo o mtodo proposto por

(Kemeny & Challacombe,S.J.1988) para ensaio de captura, utilizando microplacas

de alta ligao a protenas. Para sensibilizao das placas, utilizamos protenas

de ghosts de hemcias irradiadas ou nativas, suspensas em tampo carbonato de

sdio 0,05M pH 9,5, na concentrao de 10 \ig/rr\\ de protena determinada pelo

mtodo de Bradford. Esta soluo denatura as membranas e expe as protenas

de maneira uniforme, livres de bicamada lipdica. As placas foram sensibilizadas

com 100 |il de cada soluo por 18 hs a 4 C, seguidas de trs lavagens com PBS

contendo 0,2% de Tween 20(PBST) por 5 minutos. As placas sensibilizadas

tiveram seus stios de ligao eventualmente livres, bloqueados por incubao

com leite desnatado a 5% em PBST por 2 horas imediatamente antes do uso.

Todas as demais solues e lavagens foram feitas em leite desnatado a 1 % em

PBST, exceto o revelador da atividade enzimtica. Soros de camundongos

previamente imunizados com ghosts de hemcias normais ou hemcias

21

irradiadas com 1600 Gy, conforme descrito, foram diluidos a 1/100 e aplicadas

aos poos. Aps 3 lavagens, anticorpo anti-imunoglobulina de camundongos

conjugado a peroxidase, preparado no laboratrio e com ttulo de 1/1000, foi

adicionado por 1 hora a 37 C aos poos, com controles adequados. A revelao

da presena de anticorpos anti-protenas de ghost de hemcias foi feita pela

adio de soluo de citrato de sdio 0,05 M pH 5,8, contendo o-fenilenodiamina

0,4 mg/ml e H2O2 0,03%. A cor dos poos aps incubao por 1 hora e

interrupo da reao pela adio de 1 volume de cido sulfrico 10%, foi

determinada espectrofotometricamente a 492 nm em um leitor automtico de

microplacas.

3.2.10.2-Western blot

Uma abordagem mais especfica na identificao de anticorpos anti-

protenas de ghost irradiado foi conduzida pela tcnica do Western- Blot.

Protenas isoladas por eletroforese como descrito, foram transferidas

eletroforeticamente para membrana de nitrocelulose em sistema convencional tipo

Trans-Blot SD Semi - Dry Transfer Cell (BIO RAD). Tiras recortadas aps pr

colorao com Ponceau S foram bloqueadas com leite desnatado a 2% em PBST

por 18 hs. Estas tiras foram ensaiadas com diluies de soros de camundongos

imunizados com as diferentes preparaes. Aps lavagem cuidadosa com PBST,

anticorpos ligados foram revelados pela incubao com anticorpo de coelho anti-

imunoglobulina de camundongo conjugado a peroxidase produzido no laboratrio,

por 2 hs a temperatura ambiente e com agitao oscilante contnua. Aps

lavagem cuidadosa em PBST, o conjugado ligado foi revelado com tampo

fostato de sdio contendo Diaminobenzidina (DAB)1 mg/ml e H2O2 0,03%. O

protocolo seguiu basicamente os procedimentos propostos por Hudson & Hay,

1985. Aps secagem, as tiras reagidas foram digitalizadas eletronicamente em

Scanner HP4p e estocadas.

3.2.10.3 - Hemaglutinao

Hemcias humanas A+ normais ou irradiadas com 800 Gy foram fixadas

em 20 volumes de PBS contendo 4% de formaldedo, assim permanecendo por

18 horas a 4 C, com agitao ocasional. A suspenso foi centrifugada e

resuspensa em PBS contendo 1% de formaldedo. A suspenso de uso, contendo

22

1% de hemcias A+ fixadas e lavadas em PBS, foi preparada no momento do

uso. Diluies seriadas do soro teste , alm de soro padro foram preparadas em

placas plsticas de fundo em V, com um volume final de 100 fx\, sendo

adicionadas 25 f da suspenso a 1 % de hemcias lavadas irradiadas ou no.

Aps agitao, a placa foi deixada em repouso por uma hora para sedimentao

das hemcias. A reao foi considerada positiva nos poos onde a ligao

antgeno-anticorpo formou um manto no fundo, sendo a reao negativa

caracterizada pela formao de um ponto central, formado pela sedimentao das

hemcias, nos poos onde no ocorreu ligao antgeno-anticorpo

3.2.10.4 - Reao de Imunofluorescncia Indireta. IFI

A busca da presena de anticorpos no soro de coelho sensibilizado com

protenas de ghost in^adiado de hemcias tambm foi efetivada por

imunofluorescncia indireta. Nesses ensaios, hemcias humanas A+ normais ou

irradiadas com 800 Gy foram colocadas na superfcie de lminas de

imunofluorescncia e aps secagem foram estocadas sob refrigerao a -20 C

at o momento do uso. Em seguida, foi adicionado soro de camundongos

sensibilizados com ghost irradiado de hemcias, em diferentes concentraes,

tendo como controles soro de camundongos no sensibilizados de hemcias

posteriormente adicionado sobre as hemcias, previamente aderidas lmina.

Aps incubao, as lminas foram cobertas com conjugado anti-imunoglobulina

de coelho ligado a fluorescena, produzido no Laboratrio de Protozoologia do

IMTSP ou comercial(Sigma Co. St.Louis, USA). Aps lavagem e montagem na

presena de Azul de Evans, para colorao de fundo, as lminas foram

observadas em microscpio de fluorescncia, com filtros adequados a

fluorescena, sendo considerados positivos os poos onde mais de 25% das

hemcias apresentavam uma clara fluorescncia de membrana.

3.2.10.5 - Citometria de fluxo

As reaes de imunofluorescncia permitem a visualizao das ligaes

antgeno anticorpo, entretanto, a mensurao do fenmeno observado um

critrio pessoal do observador, sendo, portanto, um ensaio semiquantitativo, de

difcil interpretao matemtica. Portanto, para obtermos uma confirmao

quantitativa confivel do fenmeno j identificado com soro de coelhos,

23

procedemos uma avaliao da presena de anticorpos anti-ghost irradiado em

camundongos BALB/c direcionados contra protenas de superfcie de hemcias

humanas irradiadas, utilizando a citometria de fluxo. As hemcias humanas

utilizadas foram irradiadas com doses de 25 e 100 Gy com respectivos controles

de hemcias no irradiadas. O soro utilizado foi de animais sensibilizados com

ghosts irradiados conforme descrito anteriormente, utilizado em diluies

progressivas(25, 100 e 200 vezes). Soro total de animal no sensibilizado foi

utilizado como controle. A ligao do anticorpos sobre a superfcie de hemcias

foi revelada pela incubao com anticorpo anti-imunoglobulina de camundongo

marcado com fluorescena. Todas as reaes foram conduzidas em suspenso

de hemcias, sendo procedida a lavagem por centrifugao em microcentrfuga.

Em cada fase, pelo menos 5 lavagens foram efetuadas entre cada reao e

entre a leitura final. Os experimentos foram conduzidos em citmetro Becton

Dickson Lysys II verso 2.0, em canais de fluorescena. No pnmeiro bloco de

experimento, soro total no irradiado foi confrontado com hemcias no

in-adiadas, irradiadas com 25Gy e com lOOGy. No segundo bloco, soro irradiado

diludo 25 vezes foi confrontado com hemcias no irradiadas, irradiadas com 25

Gy e com 100 Gy. No terceiro e quarto blocos o soro foi diludo 100 e 200 vezes

respectivamente e confrontados com hemcias no irradiadas, irradiadas com

25Gy e lOOGy. A fluorescncia de cada clula foi mensurada, considerando

10.000 clulas por reao. Parmetros estatsticos, tais como mdia, mediana e

desvio-padro foram fornecidos, bem como o histograma de cada reao. Para

verificao da especificidade da reao, soro positivo foi previamente absorvido

com vasto excesso de suspenso de hemcias irradiadas ou no antes do

experimento final.

24

4 - RESULTADOS

4.1 - Irradiao de hemcias

Em nossos ensaios, um dos principais achados, mas de difcil

demonstrao, foi a radioresistencia das hemcias, quando mantidas em

ambiente isosmtico. Assim, no houve alteraes morfolgicas significativas das

hemcias humanas, estocadas ou frescas, quando submetidas irradiao de at

1600 Gy, observadas microscopia de fase ou coradas por Giemsa. Como este

processo apresentava baixa capacidade de resoluo e para a determinao de

alteraes mais sutis, utilizamos abordagens mais sofisticadas que

demonstraremos a seguir.

4.2 - Estudos citomtricos

Para estes estudos, analisamos inicialmente hemcias frescas submetidas

a radiao por ^Co em citmetro automtico, conforme descrito em mtodos,

sendo seus valores mostrados na Figura 1.

Volume

150-,

125-

3 O >

100-

75

' Concentrao de hemoglobina

Hemoglobina celular

r40

1 r~ 10

h30 I O

(O o o-5"

"D

-20 S

100 1000 -10

10000

Dose total de irradiao ^Co (Gy)

Figura 1. Valores de citometria celular de hemcias frescas irradiadas com diferentes doses de

Co. Faixas representam a disperso dos valores obtidos de hemcias no irradiadas mantidas

em mesmas condies, para volume e concentrao celular de hemoglobina. As barras

representam o desvio padro de cada medida, para 50000 clulas. A linha estimada da regresso

no linear do volume pela dose de radiao tambm mostrada como linha contnua

25

O sangue recm-coletado e submetido a radiao ionizante apresentou

crescente liipocromia, em funo do incremento da dose de radiao. Um

aumento de volume das hemcias, ou macrocitose, foi observado, de forma

proporcional ao aumento da hipocromia. Estes fenmenos tornaram-se evidentes

somente para doses iguais ou supenores a 800Gy. Lise celular no foi observada

durante o experimento. O incremento do volume obedeceu a um modelo

polinomial de segunda ordem( y= 88,19 + 0,0174*X - 6.116x10"^X^) com r =

0,9942 e p

100-

- Volume Concentrao de hemoglobina

- Hemoglobina celular

r40

Dose total de irradiao ^Co (Gy)

10000

Figura 2. Valores de citometria celular de hemcias estocadas em CPD-1 por pelo menos 2 semanas e irradiadas com diferentes doses de ^Co. Faixas representam a disperso desvalores

obtidos de hemcias no irradiadas mantidas em mesmas condies, para volume e concentrao

celular de hemoglobina. As barras representam o desvio padro de cada medida, para 50000

clulas. A linha estimada da regresso no linear do volume pela dose de radiao tambm

mostrada como linha contnua

26

Como pode ser observado na Figura 2, o comportamento do sangue

estocado foi semelliante porm de maior amplitude que o observado com

hemcias frescas. Assim, a armazenagem do sangue favoreceu a intensificao

dos fenmenos de macrocitose e hipocromia, sem no entanto promover a lise

celular. O aumento do volume celular obedeceu um modelo polinomial de

segunda ordem, de maneira equivalente, obedecendo a equao Y= 88,72 +

0,04855*X - 1,96x10"^X^), com r de 0,9798 e p

27

Como pode ser observado, a fragilidade osmtica aumentou

proporcionalmente a dose aplicada, significativa somente em doses acima de 800

Gy. O modelo de anlise no linear mostrou uma correlao exponencial entre a

dose de radiao e a fragilidade osmtica, seguindo a equao Y= 5 2 , 1 5 ' ^ ^ ^ ,

com r de 0,8302 e p=0,011

Os eventos acima mostraram que haviam alteraes significativas nas

hemcias irradiadas, no evidenciveis em hemlise isoosmtica. No sentido de

verificar o comportamento destas hemcias em condies hemodinmicas,

procedemos a anlise de seu comportamento em stress rotacional, conforme

descrito em mtodos. Diante da complexidade dos resultados, que envolvem

curvas de ndices de elongao em diferentes condies de stress rotacional,

aliadas ao grau vahado de exposio radiao, tornana a anlise muito

complexa pelo que optamos pela apresentao dos ndices de elongao em dois

nveis de stress, um apenas 10 vezes o stress esttico e outro de 100 vezes o

stress esttico, que pode ser visto na Figura 4.

0.4n o t> (D o - c o o o 0.2 o o "O

c 0 . 1 -

0.0 1

I

10 100 1000 10000

60/ Dose total de Irradiao do Co(Gy)

Figura 4. Anlise da defonnabilidade de hemcias armazenadas submetidas a diferentes doses de radiao ionizante de ^Co. Os nveis de defonnabilidade so expressos em ndice de

elongao, basicamente uma relao de raios menor e menor de cada hemcia analisada. As

barras representam o desvio padro de medida de pelo menos 50 hemcias em cada nvel de

stress. As reas pontilhadas representam a faixa de intervalo de confiana encontrada em

hemcias no irradiadas.

Como pode ser claramente observado, as hemcias irradiadas apresentam

o mesmo tipo de deformabilidade que as hemcias normais em nveis elevados

28

de stress(3 Pa). No entanto, a irradiao acima de 400Gy promove uma

diminuio proporcional nesta deformabilidade em nveis mais baixos de

stress(0,3 Pa), com um modelo exponencial seguindo a equao Y= 0,1540 "

O.CX307326-X ^2 de 0,9401 e p

29

alm do aparecimento de uma faixa de agregados, de difcil visualizao na parte

superior do gel. O fato tambm ocorreu com as bandas de espectrina, na parte

superior do gel

A faixa de banda 3 mostrou um decrscimo significativo tambm, mas

havia problemas de protelise parcial no gel, sendo visvel a diminuio de um de

seus produtos especficos ao nvel de 65 kDa No houve degradao no

especifica de protenas em peptdeos pequenos, pelo no aumento de rastro na

parte inferior do gel. Estes fatos sugerem que a irradiao de ghosts promoveu,

numa forma dose dependente, a agregao de protenas em produtos de alto

peso molecular.

Influncia de captores de radicais livres sobre os efeitos da radiao

ionizante em protenas de ghosts de hemcias irradiados.

Para identificar qual o radical livre induzido pela radiao envolvido no na

agregao de protenas, procedemos a eletroforese das protenas na presena de

captores de radicais livres em gel de acrilamida na concentrao de 7,5%,

visando identificar as protenas de maior peso molecular. Na faixa 1, pudemos

comprovar os efeitos da radiao anteriormente demonstrado, com realce para a

diminuio da intensidade das bandas de espectrina. Na anlise do perfil

eletrofortico na presena de vasto excesso de captores, ficou demonstrado que

a presena do captor butanol foi capaz de prevenir a formao de agregados, ao

contrrio do captor nitrato, sugerindo o envolvimento do radical OH* na formao

dos agregados. O captor ascrbico tambm inibiu eficientemente esta formao,

com manuteno das bandas de espectrina, sugerindo que apenas o e" no

estava influindo nesta reao.

30

8* PM

200

116 66

45

Figura 6: Composio eletrnica da eletroforese de protenas irradiadas e no irradiadas em presena de captores de radicais livres. O asterisco representa a amostra irradiada. Amostra

1 reentrle. Amostra 2:+BLitanol. Amostra 3: + Nitrato. Amostra 4:+Ascorbato. .Amostra 5:+Birtanol

e Ascorbato. Amostra 6: Butanol e Nitrato. Amostra 7 + Ascorbato e Nitrato. Amostra 8:

Associao de todos.

4.5 - Produo de anticorpos anti-gAioste de hemcias Irradiados

Os achados antenores mostraram alteraes nas protenas do ghost de

hemcias aps irradiao e para a identificao desta alteraes, optamos pela

utilizao de sondas imunolgicas, ou seja, anticorpos especficos, visando uma

anlise mais fina desta modificaes.

4.5.1 - Imunizao de coelhos e camundongos

Coelhos e camundongos foram imunizados com ghosts de hemcias

irradiados, como descrito em Mtodos, visando a produo de anticorpos mais

especficos, evitando-se a produo de anticorpos contra elementos

citoplasmticos, principalmente hemoglobina, majontrios em preparaes de

hemcias ntegras.

4.5.2 - Deteco de anticorpos por hemaglutinao de hemcias

irradiadas

Aps a produo dos anticorpos, sua deteco era fundamental e foram

utilizadas diversas abordagens para este fim. A primeira delas consistiu na reao

de hemaglutinao de hemcias irradiadas ou no conforme descrito em

31

Mtodos. Neste ensaio, utilizamos sangue de coelhos imunizados e o resultado

pode ser visto na Figura 7.

Figura 7. Composio eletrnica de microplaca da reao de hemaglutinao onde se observa resposta positiva entre soro imune de coelho e a superfcie de hemcias humanas inradiadas ou

no. Linha A: Hemcias irradiadas com 1600 Gy. Linha C Hemcias irradiadas com 800 Gy. Linha

E - Hemacias inradiadas com 400 Gy. Linha G Hemcias in-adiadas com 200 Gy. Linhas B.D,F e

H. Hemcias humanas no in-adiadas. Soro de coelho foi diludo em base 2 at coluna 11. Coluna

12 PBS.

Como pode ser observado, o soro do coelho imunizado foi capaz de

aglutinar preferencialmente as hemcias irradiadas, com um ttulo mximo de 128

em hemcias irradiadas com 1600 e 800 Gy, caindo para 64 em hemcias com

dose menores de radiao. Para hemcias normais, o ttulo encontrado foi de 8,

mostrando inespecificidade da reao.

4.5.3 - Deteco de anticorpos anti-ghosts de hemcias

irradiadas por ensaio imunoenzimtico (ELISA)

Como os coelho tiveram baixa resposta na produo de anticorpos

especficos, apesar de mltiplas imunizaes, com inespecificidade da reao,

optamos pela produo de anticorpos em camundongos, com deteco

imunoenzimtica dos anticorpos, tendo em vista o pequeno volume de soro obtido

dos animais. A imunizao foi feita como descrito em Mtodos, assim como a

reao imunoenzimtica. Os resultados obtidos em um camundongo tpico podem

ser vistos no Quadro 1.

Nela pode ser constatado que os camundongos foram eficientes na

produo de anticorpos contra ghosts de hemcias, principalmente os imunizados

32

com ghosts de hemcias irradiadas, que produziram anticorpos em maior

quantidade que os imunizados com ghosts no in-adiados. Entretanto, a

sensibilizao da placa com ghosts irradiados produziu uma menor quantidade de

epitopos expostos, identificveis na reao. No houve possibilidade de

identificao de maior quantidade de anticorpos especficos.

Quadro 1. Ensaio imunoenzimtico tpico de um soro de camundongos

imunizados com ghosts de hemcias irradiados ou no, diluidos 100 vezes. Os

valores de anticorpos so expresso em DO final da reao.

Extrato de ghosts utilizados para

sensibilizar a placa

Hemcias nativas Hemcias irradiadas

com 1600Gy

Camundongos Ghosts de

hemcias nativas 0,617/0,679 0.487/0.307

Imunizados Ghosts de

hemcias inradiadas

com 1600 Gy

1.028/1.036 0,787/0.805

Com No imunizados 0,006/0,072 0,030/0,074

4.5.4 Deteco de anticorpos em hemcias ntegras, por

imunofluorescncia indireta

Buscando um maior refinamento e confirmao dos resultados obtidos,

confrontamos hemcias ntegras irradiadas e no irradiadas com soro de

camundongos imunizados com ghosts de hemcias irradiados, por uma tcnica

de deteco que fosse mais sensvel que a hemaglutinao, utilizando a

imunofluorescncia indireta como descrito em Mtodos. A reprografia

computadorizada das microfotografias obtidas desta preparao pode ser vita na

Figura 8.

Como pode ser observado, havia uma clara fluorescncia positiva das

hemcias irradiadas com 800 Gy nesta preparao, ao contrrio do que ocorria

com hemcias no irradiadas, mantidas em igual condio. A reao perdia

especificidade se a concentrao de anticorpos fosse aumentada pela menor

'vr.it'^r / 5 F

http://'vr.it

33

diluio do soro, mas em diluies de at 1/160, o ensaio foi reprodutivo em

vrias preparaes e vrias imunizaes de camundongos. Ocasionalmente,

hemcias isoladas apresentavam fluorescencia menos intensa, sugerindo uma

variao da quantidade de epitopos induzidos pela radiao em clulas isoladas.

Ainda assim, o ttulo encontrado em hemcias nativas mostrava apenas uma

predominncia dos anticorpos produzidos contra epitopos induzidos pela

radiao.

Figura 8: Reao de imunofluorescncia Indireta entre soro de camundongo imunizado com

hemcias irradiadas, na diluio 1/160, em hemcias humanas armazenadas normais ou

irradiadas com radiao gama na dose de 800Gy. A- hemcias no irradiadas, B- hemcias

in-adiadas. X630

34

4.5.5 - Identificao de anticorpos em protenas separadas em SDS-

PAGE(Westem-Blot)

Para aprimorarmos a utilizao de anticorpos policlonais, buscamos uma

melhor caracterizao, identificando antgenos pela tcnica de transferncia

eletrofortica (Western-Blot) conforme descrito em Mtodos, utilizando protenas

de ghosts irradiados e no irradiados, tranferidas eletroforeticamente para

membranas de nitrocelulose, seguida de reao com soros de camundongos

imunizados com ghosts irradiados e reveladas com conjugado anti-lgG de

camundongo. Os resultados podem ser vistos na Figura 9

Figura 9: cpia digitalizada de reao de anticorpos de camundongos imunizados com ghost e hemcias irradiados contra protenas de ghost de hemcias irradiados transferidas ps-

eletroforese. Faixa 1: Soro de camundongo imunizado com ghost irradiados, 2- Soro de

camundongo imunizado com ghost no irradiado. 3. Soro de camundongo controle e 4 Soro de

camundongo contra fita no transferida.

A avaliao dos resultados demonstrou que o soro de animais imunizados

com ghost, irradiado ou no, reconheceu bandas de protenas de ghost de

35

hemcias irradiadas. No foi possivel identificar bandas especificas produzidas

pelo antgeno irradiado, sendo predominante a reao com protenas de alto peso

molecular.

4.6 . Citometria de fluxo

Em face dos bons resultados obtidos com as reaes utilizando hemcias

integras e a diculdade de clarificar os ensaios com antigenos solubilizados ou

separados, procuramos aprimorar aquelas tcnicas pela citometria de fluxo, como

deschto em Mtodos, considerando o poder de discriminao quantitativa

oferecida por esse tipo de ensaio. O conjugado utilizado permitia identificar

quantitativamente a presena de anticorpos ligados superfcie das vrias

preparaes, sendo mostrado os histogramas de distribuio de fluorescncia na

Figura 10, r !

i 3 1 E i

D

\ ^ l

B i

'i [ A \

. 1 1 Canal de intensidade de fluorescncia

Figura 10: Distribuio da fluorescncia especfica de 10000 hemcias irradiadas ou no, desafiadas com anticorpo anti-protenas de superfcie de hemcias humanas produzidos em

camundongos (SHI). A- Hemcias no irradiadas com soro normal de camundongo {SNC).B-

Hemcias irradiadas com 25Gy e SNC. C- Hemcias irradiadas com lOOGy e SNC. D- Hemcias

no irradiadas e SHI.E- Hemcias in-adiadas com 25Gy e SHI e F- Hemcias irradiadas com 100

Gy e SHI.

A distribuio relativa de hemcias no mostrou diferenas significativas

quando ensaiadas com soro normal de camundongo, mantendo um padro de

fluorescncia de canais de menor intensidade. J a distribuio das diferentes

hemcias, quando reagidas com soro imune mostrou uma maior freqncia nos

canais de maior intensidade, sendo que esta distribuio tendeu a ser mais

36

elevada quando se elevaram as doses de irradiao. Os dados quantitativos

desta reao podem ser vistos na Tabela 2.

Tabela 2. Mdia dos canais de fluorescncia em relao freqncia de

hemcias posisitvas nas vahas reaes analisadas.

Amostra Mdia dos canais de

fluorescncia Desvio Padro

A -soro normal X hemcias no irradiadas 127,80 76,86

B -soro normal X hemcias irradiadas - 25Gy 142,80 76,48

C.-soro normal X hemcias irradiadas.-. 100 Gy 134,65 80,01

D -soro imune 1/25 X hemcias no irradiadas 266,17 110,88

E.-soro imune 1/25 X hemcias irradiadas - 25

Gy

320,34 92,26

F-soro imune 1/25 X hemcias irradiadas - 100

Gy

328,96 101,69

Para otimizar a relao antgeno anticorpo a reao foi feita com diferentes

concentraes de soro, como mostra a Figura 11. Embora tenhamos diludo

progressivamente esta sonda, a fluorescncia das hemcias inradiadas

permaneceu supenor das hemcias controles em todas as diluies. As

diluies progressivas levaram a uma reduo do sinal de fluorescncia,

compatvel com a reduo da oferta de anticorpos.

37

r SNCj

: SNQ

; SNCj

Canal de intensidade de fluorescencia

Figura 11: Distribuio de fluorescencia de 10.000 hemcias para cada evento, desafiadas

contra anticorpos anti protenas de superfcie de hemcias irradiadas .A,D,G hemcias no

irradiadas B'E H .Hemcias irradiadas com 25 Gy C,F, I Hemcias irradiadas com 100Gy.A,B,C

Soro 1:25. D,E,F Soro 1:100. G,H,I Soro 1:200. Os dados destas hemcias com soro normal de

camundongo tambm so mostrados.

4.6.1 - Ensaios de citometria de fluxo com absoro prvia do

anticorpo.

Para definir mais seletivamente a presena de eptopos especficos,

procedemos a absoro do soro de camundongo imunizado com ghosts de

hemcias irradiados com hemcias humanas A+ de mesma procedncia, sendo

analisado este soro adsorvido contra hemcias com dois niveis de irradiao.

Dados quantitativos so mostrados na Tabela 3. Como pode ser observado, a

absoro por hemcias normais no afeta a sensibilidade do anticorpo produzido,

mostrando a especificidade da reao contra hemcias irradiadas.

38

F R E

Q u N C I A

-A

B

D

E

F

G Mh-.^

1 I t

Canal de Fluorescncia

Figura 12: Distribuio de citometria de fluxo de anticorpos presentes em soro de camundongos

imunizados com ghost de hemcias armazenadas irradiados, aps absoro com hemcias

humanas de mesmo doador.

Tabela 3. Efeito da absoro prvia por hemcias humanas normais sobre a

fluorescncia em citometria de fluxo de soro de camundongo imunizado com

ghosts de hemcias irradiados, em diferentes preparaes

Tipo de preparao Mdia Geomtrica Desvio

Padro

A - soro adsorvido X hemcias irradiadas - 800 Gy 351,57 110,91

B - soro adsorvido X hemcias irradiadas - 100 Gy 252,65 139,76

C - soro imune X hemcias irradiadas - 800 Gy 417,76 91,98

D - soro imune X hemcias irradiadas - 100 Gy 307,43 147,61

E - soro normal X hemcias no irradiadas. 133,72 104,89

F - soro normal X hemcias irradiadas - 800 Gy 274,61 106,82

G- soro normal X hemcias irradiadas - 100 Gy 206,65 129,73

39

5 - DISCUSSO

Em nossos estudos, conseguimos demonstrar alteraes citomtricas de

hemcias, induzidas pela irradiao por ^Co, em um modelo dose dependente,

com preservao da integridade celular. As alteraes encontradas foram um

aumento do volume celular, com manuteno da quantidade de hemoglobina

intracelular, principal protena citoplasmtica da hemcia, at em doses elevadas

de irradiao, acima de 800 Gy. Existem relatos ocasionais do aumento do

volume celular em hemcias irradiadas, citados na literatura disponvel, mas

nossos dados so certamente mais amplos e abrangentes do que os encontrados

na literatura disponvel, principalmente se observamos a variao da dose de

radiao aplicada. A preservao da hemoglobina celular e o aumento de volume

podem ser explicados pela perda da capacidade de manter o balano salino

adequado no interior da hemcia aps a irradiao, principalmente sdio e

potssio. Nossos dados so semelhantes aos descritos por outros autores, (Kover

6 Schoffeniels, 1965; Arseniev et al 1994), que encontraram uma diminuio do

potssio em hemcias irradiadas, associado a um efluxo do potssio intracelular,

dependente tanto da dose de radiao como do tempo de estocagem. Outros

fatores relevantes para este efluxo parecem ser a temperatura de conservao,

com melhora do balano salino se as hemcias so incubadas a 37 G aps a

irradiao, e a quantidade de oxignio dissolvido no sangue, que, se elevada,

aumenta o efluxo deste on(Anderson & Mintz, 1994) Estes dados corroboram

nossos achados de potssio extracelular elevado evidente em sangue estocado.

O tipo de soluo preservante parece interferir neste processo, sendo que a

soluo por ns utilizada para preservao do sangue, CPDA-1, promove maior

liberao de potssio celular que solues de preservao mais complexas(Jeter

et al, 1991). Todos estes autores utilizaram menos que 50 Gy de irradiao, ao

contrrio de nossos nveis mais elevados de radiao. As alteraes encontradas

nessas doses mais elevadas foram semelhantes as descritas e exacerbadas pela

prvia conservao do sangue. Assim acreditamos que o aumento do volume das

hemcias imadiadas em doses mais elevadas foi causada por alterao no

equilbrio inico citoplasmtico das hemcias, sem ruptura de sua membrana,

pela ausncia de liberao de hemoglobina. Estas alteraes poderiam estar

40

relacionadas a modificaes em protenas de transporte de ons, mas a sua

recuperao pela incubao a 37 C(Brugnara & Churchill, 1992) ou reposio de

ATP e 2,3 DPG (Samuel ef al, 1997) fala contra este fenmeno. Isto corrobora o

uso da radiao ionizante na preservao de sangue ou outras finalidades, j que

sistemas que visam a preservao das hemcias por fotoxidao geram novos

radicais nesta membrana, identificveis quimicamente e causando agresso

definitiva fisiologia da membrana(Kochevar, 1990).

Outro dado importante nosso foi a observao da resistncia ao choque

osmtico praticamente inalterada em hemcias irradiadas at 400 Gy. Este fato

mostra que, apesar do aumento do volume da hemcia, esta no se apresenta

com maior fragilidade, em nossos experimentos. Somente em doses muito

elevadas, esta resistncia alterada. Os dados da literatura so contraditnos

quanto a este efeito da radiao havendo autores que relatam ausncia de

anormalidade da concentrao plasmtica de hemoglobina e enzimas

intracelulares em sangue irradiado(Hillyer et al, 1991) enquanto outros referem

que ocorre uma hemlise pequena mas significativa aps irradiao,

principalmente quando um maior tempo de armazenagem previsto(Davey et al,

1992), inclusive com liberao para o plasma de nveis maiores de hemoglobina e

potssio, com risco para o receptor. Apesar destes achados, corroborado por

outros autores, recomendando que o tempo de armazenamento de hemcias

fosse reduzido, em dose de at 30 Gy, a maioha dos autores concorda em um

tempo de conservao de at 28 dias, bastante compatvel com uma disposio

adequada do produto irradiado.(Mintz & Anderson, 1993; Davey, 1995).

As causas da hemlise aumentada em hemcias irradiadas com altas

doses de radiao e desafiadas com choque osmtico devem estar relacionadas

a alteraes da membrana celular. Foi demonstrado que ocorre uma peroxidao

de lipdios mesmo em doses relativamente seguras de radiao(Anand et al,

1997), que pode resultar em leses oxidativas em protenas da membrana da

hemcia, exceto glicoprotenas(Sullivan & Stern, 1984), principalmente em clulas

neonatais ou com deficincia de ferro(Katz et al, 1996). Estas leses foram

demonstradas mais claramente em "ghosts" isolados de hemcias, mostrando

significativamente agregao de espectrina, a membrana do esqueleto celular da

hemcia. Aliado a estes estudos, estudos ultraestruturais de hemcias irradiadas

mostraram que ocorriam alteraes significativas da superfcie de hemcias.

41

decorrentes de alteraes conformacionais das protenas, com diminuio da

viscosidade interna{Gwozdzinski, 1991).

Em nosso estudos de deformabilidade a estresse rotacional das hemcias

irradiadas, foi possvel demonstrar uma modificao extremamente interessante

desta propriedade, decorrente da radiao, por um elegante sistema de

ectacitometria. Assim, hemcias irradiadas com doses acima de 400 Gy

apresentavam uma maior resistncia a deformabilidade induzida por estresse de

menor intensidade, quando comparada a hemcias nativas, embora com igual

deformidade em estresse mais elevado. Isto poderia significar uma maior rigidez

do citoesqueleto celular, gerando hemcias com maior dificuldade de adaptao

ao fluxo capilar, onde menores presses esto ocon^endo e maiores

deformabilidades so exigidas, mas capazes de resistir ao turbilho cardaco.

Este fato vem em oposio a trabalhos semelhantes, utilizando hemcias

hipxicas e que encontraram uma maior resistncia a deformabilidade em maior

estresse, sem alterao significativa em baixo estresse(Kaniewski et al, 1994),

alm de trabalhos em hemcias de pacientes com malria falciparum severa, que

apresentam uma resistncia a deformao alta em estresse intermedirios e

elevados(Dondorp et al, 1997). Nossos achados mostram que a irradiao

promoveu um efeito de estabilizar o citoesqueleto mas sem retirar sua

flexibilidade, apenas sendo necessria a aplicao de maiores foras para obter a

mesma deformabilidade. As alteraes de deformabilidade de hemcias

in-adiadas tinham sido apenas esporadicamente citadas na literatura(Karie &

Hansen, 1971). Este problema s poderia ser avaliado em modelos in vivo,

verificando a circulao e a sobrevivncia das hemcias. Nas doses habituais

utilizadas para sangue, de at 50 Gy, existem relatos de que a sobrevivncia

aguda da hemcia irradiada semelhante a da hemcia normal(Suda etal, 1993),

por estudos utilizando ^^Cr, concordante com nossos resultados, mas sem

estudos em hemcias submetidas a maiores doses de radiao e que apresentam

menor deformabilidade a baixo stress. Este conhecimento fundamental pois o

eventual bloqueio de capilares poderia mostrar efeitos adversos ao uso de doses

maiores de radiao sobre as hemcias ou sangue, como demonstrado em

agregados qumicos de hemcias em mesentrio de ratos(Durussel etal, 1998).

Para melhor compreendermos o processo com um menor nmero de

protenas, passamos a estudar o citoesqueleto isolado da hemcia, atravs da

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irradiao de gliosts purificados. Este tipo de abordagem j liavia sido estudado

por grupos anteriores, mas o nosso objetivo era caracterizar o tipo de alterao

encontrada para propormos um tipo de sondagem imunolgica que permitisse sua

identificao, mas com tcnica de menor complexidade e em clulas individuais.

Assim, nossos estudos de irradiao de ghosts de hemcias mostraram

degradao de algumas protenas de superfcie da hemcia, atravs de SDS-

PAGE. Entre estas destaca-se a banda 3 ou capnoforina, que apresentou

degradao especfica em nossos ensaios, por protelise dependente de

proteases contaminantes, livres ou agregadas a membrana eritroctica(Bartosz et

al, 1992) ou ainda pela prpria radiao, fenmeno j descrito por outros

autores(Rybczynska ef a/, 1996).

Independente destes fatores intervenientes, foi possvel demonstrar que a

in-adiao promovia, nas doses empregada, uma agregao dose dependente

das protenas da membrana da hemcias, diminuindo progressivamente a

proporo de protenas isoladas de baixo peso molecular, acompanhado do

aumento de um rastro de agregados proteicos de alto e variado peso molecular,

compostos principalmente por espectrina(Todo et al, 1982, Schuurtnuis et al

1984). Alguns autores sugeriram que as modificaes ocorridas eram

dependentes da interao entre os lipdios da membrana e suas protenas

integrais(Cantafora et al, 1988). Estes achados so