A hipertermia afeta a fluidez e estabilidade das membranas celula- res e impede a função de transporte de proteínas transmembrana e a de recepto- res de superfície celular in vitro. Um aumento da fluidez das membranas celula- res foi observado em células termossensíveis, mas não em células termotoleran- tes. Isto sugere que as alterações de membrana representam um importante alvo na morte celular hipertérmica (Stevenson et al., 1981; Calderwood & Hahn, 1983). Estas observações dão lugar a numerosos relatos sobre mudanças no po- tencial de membrana, elevação do sódio intracelular e conteúdo de cálcio, assim
como elevação do efluxo de potássio sob hipertermia. Contudo, nenhum destes fenômenos parece estar correlacionado com a taxa de morte celular in vitro, mesmo que um único fenômeno possa assumir um efeito da hipertermia sobre o transporte de íons transmembrana (Na+/H+, HCO3−/Cl− ATP-transporte, respec-
tivamente) e o pH intracelular a partir destes dados (Calderwood & Hahn, 1983; Vidair & Dewey, 1986; Song et al., 1993; Liu et al., 1996).
Além do mais, a hipertermia tem demonstrado induzir várias mu- danças de organização cito-esquelética (e.g., forma da célula, aparelho mitótico, membranas intraplasmáticas tais como as do retículo endoplasmático e dos li- sossomos), mas, novamente, não foi encontrada correlação clara entre estas mu- danças e a termossensibilidade de várias linhagens celulares (Von Ardene et al., 1969; Overgaard, 1976; Hahn, 1982; Coss et al., 1982). Neste contexto, o esfa- celamento da membrana de células em cultura expostas ao calor foi descrito primeiro, e foi notado que as células que exibem este fenômeno sofreram morte celular após uma única dose de calor (Borrelli et al., 1986).
A partir dos mais recentes pontos de vista, o esfacelamento mem- branar não representa um dano primário da membrana celular, mas é um típico fator de morte celular programada (apoptose). Até hoje, vários autores têm de- monstrado que a hipertermia é capaz de induzir apoptose tanto in vitro quanto em animais experimentais.
6.6.2. Proteínas Celulares e Ácidos Nucléicos
A síntese intracelular de novo e a polimerização de moléculas de RNA e DNA durante a síntese de proteínas estão diminuídas in vitro em tempe- raturas entre 42 e 45ºC de maneira dose-dependente. Ao passo que o RNA e a síntese de proteínas se recuperam rapidamente após o término da exposição ao calor, a síntese de DNA é inibida por um longo período (Henle & Leeper, 1979; Hahn, 1982; Streffer, 1988).
O choque térmico leva a uma agregação de desnaturação de proteí- nas na matriz nuclear. Isto ocorre principalmente devido à insolubilidade das proteínas celulares após seu desdobramento, acarretando assim um aumento da concentração de proteínas nucleares. Recentemente, elevadas ligações de afini- dade e redistribuição em direção a estruturas nucleares têm sido descritas para mais de 100 diferentes proteínas celulares, incluindo as HSP.
O aumento da quantidade de proteínas nucleares pelo aquecimento consecutivo afeta diversas funções moleculares (inclusive a síntese e o reparo do DNA) quando uma certa dose térmica é excedida. Esta dose limite é diversa en- tre distintas linhas celulares. As células HeLa, que entram na fase S do ciclo ce- lular em 41,5ºC, a despeito de um prejuízo das enzimas nucleares, sofrem con- seqüente morte na fase M após conclusão da síntese de DNA. Sob outros meios, as células CHO, que exibem um acentuado prejuízo de replicação do DNA nas mesmas condições experimentais retidas em G1, tornam-se termotolerantes. Tanto o caráter limiar quanto a susceptibilidade distinta ao calor entre diferentes linhagens celulares podem ser melhor explicados pelas diferenças na recupera- ção a partir do choque térmico, e não pela extensão do dano celular intrínseco induzido pelo calor (Higashikubo et al., 1993; Roti Roti et al., 1998).
Na década de 1960, supunha-se que a hipertermia agia de maneira semelhante à radiação por induzir dano direto ao DNA e quebra da dupla hélice. Mais tarde, tornou-se evidente que o calor não era capaz de causar severo dano intrínseco ao DNA, mas, ao invés de impedir o reparo do DNA induzido pela radiação, o dano celular é subtotal e, portanto, ajuda na fragmentação do DNA induzida pela radiação. A partir dos recentes pontos de vista, isto pode ser cau- sado pela inibição de enzimas reparadoras do DNA dependentes da temperatura. De fato, tem sido demonstrada pela hipertermia a inibição da DNA-polimerase α e da DNA-polimerase β (Hildebrandt et al., 2002).
6.6.3. Proteínas do Choque Térmico (HSP)
Enquanto a síntese de muitas proteínas celulares está prejudicada sob condições hipertérmicas, o mesmo não pode ser dito sobre as HSP. Elas re- presentam um grupo heterogêneo de proteínas chaperones (Beviláqua, 1999), consistindo de pelo menos cinco subgrupos com massa molecular e variando parcialmente sua função biológica. Estão usualmente divididas dentro das pe- quenas HSP (massa molecular <40 kDa) e as famílias HSP60, HSP70, HSP90 e HSP100. Todas as famílias HSP distribuem suas funções chaperones, isto é, elas ligam-se não seletivamente à proteína hidrofóbica e as seqüências são liberadas por desnaturação. Então, elas impedem a interação irreversível com proteínas vizinhas (e.g., na matriz nuclear), o que resulta em perda de função. Contudo, expressão elevada de funções chaperones das HSP não são restritas a elevadas temperaturas. Elas podem também ser observadas sob várias condições de s- tress, e algumas HSP realizam funções semelhantes durante a síntese de proteí- nas regulares, contanto que alguns aminoácidos não tenham ainda desenvolvido estruturas complexas. A síntese de HSP pode ser induzida dentro de minutos por ativação do assim chamado “fator de choque térmico” (HSF). Esse fator liga-se rapidamente e ativa a região promotora de vários genes do choque térmico após trimerização, em particular aquela envolvida na síntese de HSP70. Hoje supõe- se que pelo menos as famílias HSP27 e HSP70 representam “as proteínas da so- brevida geral”, as quais são capazes de defender as células contra uma variedade de estímulos potencialmente letais (pró-apoptóticos) (Morimoto, 1993; Agashe & Hartl, 2000).
6.7. Características da Morte Celular por Hipertermia