REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.8127971
Dênis de Freitas Castro1
Ariadne Pimentel Machado2
Sônia Maria Alves da Silva3
Arlete do Monte Massela Malta4
Francisca da Silva Garcia5
Silvana Marchi6
Sebastiana Pessoa Palmeira7
RESUMO
Introdução – A partir da necessidade de alcançar tecnologias que permitam o diagnóstico da Doença de Alzheimer (DA) em baixo custo, juntamente com detecção de múltiplos analitos que possam ser miniaturizados e automatizados. Objetivo – Esta pesquisa tem como objetivo principal evidenciar a importância do desenvolvimento de imunossensores eletroquímicos para a análise de KYNA no sangue, visando o diagnóstico precoce da DA. Método – Trata-se de uma revisão de literatura, onde os critérios de inclusão foram: artigos publicados em português e em inglês, entre os anos de 2016 a 2021 e disponíveis na íntegra. Como critério de exclusão considerou-se a não conformidade ao tema. Foram identificadas 15 publicações que contemplavam os critérios e 10 foram utilizadas. Resultados – Por meio dos resultados obtidos verificou-se que os imunossensores eletroquímicos, para detecção de KYNA no diagnóstico precoce da doença de Alzheimer, surgem como uma tecnologia bastante eficaz em frente aos métodos tradicionais, aparecendo como um forte potencial para aplicabilidade no setor clínico e no desenvolvimento de novas metodologias envolvendo outros biomarcadores, não somente para a DA, mas em outras patologias. Desse modo, pode-se inferir que este estudo é de extrema relevância pois, existe a necessidade urgente de novos métodos de detecção que utilizem biomarcadores sensíveis e seletivos à base de sangue, sendo o ácido quinurênico (KYNA) um candidato plausível como biomarcador para essa finalidade. Logo, se faz necessário novos estudos a fim de se elevar o conhecimento sobre esse e outros possíveis biomarcadores que possam ser usados em imunossensores para diagnosticar a DA e outras doenças neurodegenerativas. Conclusão – Os resultados obtidos evidenciaram que o desenvolvimento de imunossensores eletroquímicos torna-se um meio promissor e de alta aplicabilidade em sistemas, possibilitando tanto a determinação direta de biomarcadores visando o diagnóstico clínico precoce, quanto a detecção de eventos de interação do tipo proteína-DNA envolvidos em processos patológicos.
Palavras-chave: Imunossensores, KYNA, Diagnóstico, Doença de Alzheimer.
1. INTRODUÇÃO
A Doença de Alzheimer (DA) é uma deterioração gradativa das células neuronais até sua morte, sendo atualmente incurável (CARNEIRO et al., 2017; SILVA et al., 2020). De acordo com a Organização Mundial de Saúde a DA é a principal causa comum de demência em indivíduos com mais de 60 anos e a 3ª causa de morte da população idosa (OMS, 2020).
Os sintomas da DA aparecem muitos anos após o início da doença. Segundo Gordon et al., (2018), esta longa fase assintomática causa um atraso no diagnóstico da DA, que acontece em um estágio avançado, reduzindo a possibilidade de um prognóstico bem-sucedido. Consequentemente, uma solução seria o desenvolvimento de métodos de detecção precoce para DA.
Na realidade, de acordo com Kinney et al., (2018) e Erabi et al., (2020) os processos inflamatórios no cérebro influenciam diretamente na progressão da DA, onde uma das principais alterações bioquímicas ocorre na via das quinureninas do metabolismo do triptofano. Essa via gera vários compostos neuroativos, incluindo o metabólito ácido quinurênico (KYNA), que é sintetizado a partir da quinurenina.
Inúmeros estudos (GONZALEZ-SANCHEZ, et al., 2020; TORAK, TANAKA e VECSEL, 2020; MARRUGO-RAMIREZ et al., 2021) denotaram diversos tipos de deficiências cognitivas (deficiências de memória de trabalho, aprendizagem contextual, transtornos depressivos maiores e transtornos bipolares) em resposta a um aumento do nível de KYNA no cérebro. Nesse sentido, considerando que as concentrações fisiológicas de KYNA no cérebro e no plasma de não primatas e primatas (incluindo humanos) estão geralmente na faixa nM, um aumento crônico nos níveis de KYNA contribui alertando sobre a presença de comprometimento das funções cognitivas.
Assim, a partir da necessidade de alcançar tecnologias que permitam o diagnóstico da DA em baixo custo, juntamente com detecção de múltiplos analitos que possam ser miniaturizados e automatizados, esta pesquisa tem como objetivo principal evidenciar, por meio de uma revisão de literatura, a importância do desenvolvimento de imunossensores eletroquímicos para a análise de KYNA no sangue, visando o diagnóstico precoce da doença de Alzheimer.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
Trata-se de uma revisão de literatura, onde buscou-se artigos nas bases de dados Medline e Scielo. Foram cruzados com o operador booleano e os descritores “Alzheimer” e “imunossensores”. Os critérios de inclusão foram: artigos publicados em português e em inglês, entre os anos de 2016 a 2021 e disponíveis na íntegra. Como critério de exclusão considerou-se a não conformidade ao tema. Foram identificadas 15 publicações que contemplavam os critérios e 10 foram utilizadas.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Por meio das informações obtidas nas literaturas (GORDON et al., 2018; GONZALEZ-SANCHES et al., 2020; MARRUGO-RAMIREZ et al., 2021) verificou-se que existem três fatores importantes que tornam a KYNA um biomarcador de DA muito relevante, sendo eles: sua presença no sangue, sua maior concentração (em comparação com outros biomarcadores de DA no sangue) e o mais importante, sua produção alterada no início de estágio da doença, sendo um biomarcador eficiente em fluidos periféricos para detecção precoce de doenças neurodegenerativas.
Atualmente, existem alguns sistemas capazes de detectar com precisão o KYNA em amostras de sangue. Nesse caso, os métodos mais comuns relatados para a medição de níveis de KYNA em matrizes biológicas, de acordo com a revisão de literatura, são baseados em técnicas cromatográficas. Por exemplo, cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) com detecção eletroquímica e HPLC capilar acoplada com ionização por eletrospray e espectrometria de massa. No entanto, HPLC com detecção de fluorescência parece ser o método de escolha, devido à sua sensibilidade para medir os níveis de KYNA em várias amostras biológicas (SILVA et al., 2020; ERABI et al., 2020).
Entretanto, Marrugo-Ramirez et al., (2021) afirma que existem alguns kits de ensaio imunoenzimático (ELISA), como por exemplo o Cloud-Clone, que estão disponíveis comercialmente para a quantificação deste composto em fluidos biológicos, mostrando sensibilidades que variam entre 4,7 e 48,8 nM. Contudo, embora esses kits sejam bastante sensíveis, eles são bastante caros, o que remete a uma tecnologia demorada e requer pessoal e equipamentos especializados
Dessa forma, através da revisão de literatura pôde-se verificar que, os imunossensores eletroquímicos, para detecção de KYNA no diagnóstico precoce da doença de Alzheimer, surgem como uma tecnologia bastante eficaz em frente aos métodos tradicionais, bem como apresentam potencial de aplicabilidade no setor clínico e no desenvolvimento de novas metodologias envolvendo outros biomarcadores, não somente na DA, mas em outras patologias, como denotam Erabi et al., (2020) e Marrugo-Ramirez et al., (2021).
Em uma visão panorâmica dos resultados obtidos, compreende-se que ainda existe a necessidade de se desenvolver técnicas de diagnóstico rápidas e de baixo custo, principalmente quando se trata da saúde da população, sendo fundamental o diagnóstico precoce na prevenção e no tratamento das doenças neurodegenerativas. Assim, os imunossensores eletroquímicos surgem como um instrumento de grande utilidade na confecção de testes no contexto point-of-care, sendo estes dispositivos de resposta imediata, de custo reduzido, minimamente invasivos e de alta sensibilidade e especificidade.
4. CONCLUSÃO
Esta pesquisa demonstrou de forma concisa, a importância dos estudos voltados para o desenvolvimento de imunossensores eletroquímicos, mais especificamente, para detecção de KYNA para o diagnóstico precoce da DA, sendo possível demonstrar boa reprodutibilidade e seletividade, bem como excelente sensibilidade do biossensor desenvolvido.
Desse modo, pode-se inferir que este estudo é de extrema relevância pois, existe a necessidade urgente de métodos de detecção que utilizem biomarcadores sensíveis e seletivos à base de sangue, sendo o ácido quinurênico (KYNA) um candidato em potencial como biomarcador para essa finalidade. Logo, se faz necessário novos estudos a fim de se elevar o conhecimento sobre esse e outros possíveis biomarcadores que possam ser usados em imunossensores para diagnosticar a DA e outras doenças neurodegenerativas.
Os resultados obtidos evidenciaram que o desenvolvimento de imunossensores eletroquímicos torna-se um meio promissor e de alta aplicabilidade em sistemas, possibilitando tanto a determinação direta de biomarcadores visando o diagnóstico clínico precoce, quanto a detecção de eventos de interação do tipo proteína-DNA envolvidos em processos patológicos.
REFERÊNCIAS
CARNEIRO, P; LOUREIRO, J; DELERUE-MATOS, C; MORAIS, S. & DO CARMO PEREIRA, M. “Alzheimer’s disease: Development of a sensitive label-free electrochemical immunosensor for detection of amyloid beta peptide”. Sensors Actuators B Chem. 239: 157, 2017.
ERABI, H; OKADA, G; SHIBASAKI, C; SETOYAMA, D; KANG, D; TAKAMURA, M;YOSHINO, A; FUCHIKAMI, M; KURATA, A; KATO, T. A., et al. Kynurenic acid is a potential overlapped biomarker between diagnosis and treatment response for depression from metabolome analysis. Sci. Rep. 2020;10:16822–16830. doi: 10.1038/s41598-020-73918-z.
GONZALEZ-SANCHEZ, M; JIMENEZ, J; NARVAEZ, A; ANTEQUERA, D; LLAMAS_VELASCO, S; MARTINS, A. H; ARJONAL, J; MUNAIN, A. L; BISA, A. L; MARCO, M. P, et al. Kynurenic Acid Levels are Increased in the CSF of Alzheimer’s Disease Patients. Biomolecules. 2020;10:571. doi: 10.3390/biom10040571.
GORDON, B. A; BLAZEY, T. M; SU, Y; HARI-RAJ, A; DINCER, A; FLORES, S; CHRISTENSEN, J; MCDADE, E; WANG, G; XIONG, C. Spatial patterns of neuroimaging biomarker change in individuals from families with autosomal dominant Alzheimer’s disease: A longitudinal study. Lancet Neurol. 2018;17:241–250. doi: 10.1016/S1474-4422(18)30028-0.
KINNEY, J. W; BEMILLER, S. M; MURTISHAW, A. S; LEISGANG, A. M; SALAZAR, A. M; LAMB, B. T. Inflammation as a central mechanism in Alzheimer’s disease. Alzheimers Dement. 2018;4:575–590. doi: 10.1016/j.trci.2018.06.014.
MARRUGO-RAMIREZ, J; RODRIGUEZ-NUNEZ, M; MARCO, M.P; MIR, SAMITIER, J. Kynurenic Acid Electrochemical Immunosensor: Blood-Based Diagnosis of Alzheimer’s Disease. Biosensors (Basel). 2021 Jan 12;11(1):20. doi: 10.3390/bios11010020. PMID: 33445512; PMCID: PMC7827041.
ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DE SAÚDE (World Health Organization). Dementia Key Facts. 21 de Setembro de 2020. Disponível em: https://www.who.int/news-room/fact sheets/detail/dementia#:~:text=Worldwide%2C%20around%2050%20million%20people,dependency%20among%20older%20people%20worldwide. Acessado em 20 de junho de 2022.
PEREZ-GRIJALBA, V; FANDOS, N; CANUDAS, J; INSUA, D; CASABONA, .; LACOSTA, A. M; MONTANES, M; PESINI, P. & SARASA, M. “Validation of Immunoassay-Based Tools for the Comprehensive Quantification of Abeta40 and Abeta42 Peptides in Plasma.”. J. Alzheimers. Dis. 54: 751, 2016.
SILVA, S. P. Z; BERNARDO, A. V; LO, C. L. N; CAMPEIRO, G. V. T; SANTOS, L. R. Assistência de enfermagem aos pacientes portadores de Alzheimer: uma revisão integrativa. Nursing (São Paulo), v. 23, n. 271, p. 4991-4998, 2020.
TOROK, N; TANAKA, M; VECSEI, L. Searching for Peripheral Biomarkers in Neurodegenerative Diseases: The Tryptophan-Kynurenine Metabolic Pathway. Int. J. Mol. Sci. 2020;21:9338. doi: 10.3390/ijms21249338.
1Doutorado em Biotecnologia pela Universidade Federal do Amazonas – UFAM.
2Mestra em Ciências e Engenharia de Materiais – UFAM.
3,4,5,6,7Doutoranda em Saúde Pública – UCES/CABA/AR