Exercício e mobilização de linfócitos T senescentes: Uma meta-análise
INTRODUÇÃO
Teorias sobre o mecanismo do envelhecimento humano foram propostas, inúmeras
vezes, ao longo dos últimos 2000 anos e ainda não temos uma explicação
geralmente aceite e comprovada sobre este fenómeno universal da vida. Isto
porque o envelhecimento consiste em vários eventos com uma variedade de causas,
sendo que ninguém foi capaz de apontar uma causa predominante (Burzynski,
2003). Determinar até que ponto os fatores genéticos e o estilo de vida
influenciam os declínios funcionais associados à idade e à magnitude das
respostas adaptativas ao exercício (ou seja, treinabilidade) em populações mais
jovens e mais idosas, é uma área de investigação ativa (Chodzko-Zajko et al.,
2009).
Se o tempo de vida do ser humano aumenta, existe uma tendência a ocorrer, de
modo concomitante, um aumento da carga de morbidade da população, levando a uma
maior prevalência de doenças infeciosas e malignas relacionadas com a idade. A
resistência de um organismo à doença e à infeção é comprometida com a idade
devido ao aparecimento de declínios inevitáveis no funcionamento normal do
sistema imune (Simpson et al., 2012). Durante o envelhecimento, em particular,
a capacidade para combater infeções está diminuída pelo sistema imune, tal como
evidenciado pelo aumento do número de infeções com sintomas mais graves, de
duração prolongada e pior diagnóstico. Além disso, a reativação de infeções
crónicas ocorre numa frequência maior em humanos e ratos idosos. Estas
disfunções sugerem alterações em todos os componentes do sistema imune, mas as
alterações mais consistentes e significativas são vistas no compartimento dos
linfócitos T (Lages et al., 2008).
O braço adaptativo do sistema imune (isto é, células T, células B e seus
produtos) parece diminuir mais com o aumento da idade e as alterações
relacionadas com a idade no interior do compartimento das células T (isto é, a
razão CD4/CD8 invertida, baixas respostas proliferativas, o aumento das células
de memória e baixa síntese de IL-2) são características marcantes do Perfil de
Risco Imune - uma mistura de biomarcadores imunes que foram utilizados para
prever morbidade e mortalidade em idosos (Pawelec, 2006).
A expansão clonal de células T, em resposta a um estímulo antigénico é um
processo fundamental da imunidade adaptativa, permitindo a identificação de
antigénios específicos de células T efetoras para combater os patogénios
invasores. No entanto, esta expansão clonal não é infinita, e após ciclos
repetidos e excessivos de divisão celular, as células T sofrem paragem do ciclo
celular e tornam-se senescentes. Neste estado, as células T não serão mais
expandidas clonalmente sob futura estimulação antigénica, mas ainda mantém as
propriedades de células efetoras (por exemplo, reconhecer e matar as células
infetadas por vírus) e ainda são capazes de produzir grandes quantidades de
citocinas pró-inflamatórias, tais como TNF-a, IFN-g, TNF-g (Spielmann et al.,
2011). Nomeadamente, a estimulação antigénica faz com que células T proliferem
(sofrem expansão clonal via divisão celular) e se diferenciem em células T
efetoras que desempenham funções especializadas, tais como a secreção de
citocinas, reconhecimento e morte de células alvo, e a ativação de macrófagos e
células B produtoras de anticorpos. A exposição antigénica repetida (isto é, ao
longo da vida) aumenta a frequência de células T senescentes no sangue e
tecidos. O aparecimento de células T senescentes ocorre devido ao excesso de
expansões clonais que ocorrem como parte de uma resposta imune normal à
reativação viral ou à invasão do organismo ao longo da vida. Isso, juntamente
com uma redução de células T naive recém-funcionais saindo do timo atrofiado,
contribui para a diminuição do repertório de células T naive (isto é, reduzido
espaço imune).
Assim, a exposição repetida a estímulos antigénicos de crescimento durante todo
o tempo de vida (ou seja, reativação de infeções virais latentes) leva a mais
rounds de divisão celular e senescência prematura. Na medida em que essas
células T senescentes ainda retêm funções imediatas das células efetoras (ou
seja, morte de células infetadas por vírus), e são altamente pró-inflamatórias,
o seu acúmulo no sangue e nos tecidos pode também contribuir para um certo
número de patologias associadas com a inflamação (Simpson & Guy, 2010).
Linfócitos T senescentes são células experientes em antigénio que expressam
KLRG1 e/ou CD57 na superfície celular (Simpson et al., 2008). A expressão de
KLRG1, como marcador de senescência replicativa, é dependente do número de
divisões celulares seguindo a estimulação antigénica. Células T CD8+
expressando KLRG1 são células experientes em antigénios com uma capacidade
diminuída para proliferar, mas ainda mantendo capacidades efetoras imediatas,
tais como o reconhecimento e morte de células-alvo (Simpson et al., 2008).
Linfócitos T CD8+ com alta expressão de CD57 tem uma reduzida habilidade de
proliferar, citotoxicidade aumentada, produzem menos IL-2 mas mais IFN-g, e tem
características indicativas de senescência replicativa, incluindo telômeros
encurtados e aumento da expressão de KLRG1. Essas mesmas populações celulares
falham em expressar CD28, uma importante molécula co-estimuladora para a
ativação e proliferação de linfócitos T naive após um encontro antigénico.
Os efeitos benéficos do exercício podem vir tanto de perspetivas de prevenção e
/ ou rejuvenescimento (Simpson & Guy, 2010). Em primeiro lugar, a partir do
ponto de vista da prevenção, o exercício pode provocar efeitos secundários
sobre o sistema imune, devido às suas bem conhecidas propriedades redutoras de
estresse, limitando assim o potencial de reativação viral latente induzida por
estresse e erosão dos telómeros. Em segundo lugar, a partir do ponto de vista
do tratamento/rejuvenescimento, o exercício regular pode levar à destruição do
excesso de clones virais específicos de células T por meio de apoptose,
libertando o ''espaço imune'' para ser ocupado pelas células T naive e
expandindo o repertório antigénico de células T (Simpson, 2011). Para que este
processo aconteça, Simpson and Guy (2010) propõem a existência de três fases
distintas que devem ocorrer: 1) uma mobilização seletiva de células T
senescentes dos tecidos periféricos para o compartimento do sangue durante o
exercício; 2) extravasamento de células T senescentes da circulação e sua
posterior apoptose nos tecidos periféricos durante a recuperação do exercício;
3) geração subsequente de células T naive para substituir as células T
senescentes deletadas. Detalhadamente, o exercício agudo provoca a mobilização
preferencial de células T altamente diferenciadas e senescentes dos tecidos
periféricos para o compartimento do sangue (linfocitose), sob a influência de
catecolaminas.
Por outro lado, o exercício aumenta a produção de espécies reativas de oxigénio
(ROS), glicocorticóides, e citocinas pró-inflamatórias, expondo assim as
células T senescentes a um meio de estímulos pró-apoptóticos. Recetores de
superfície celular de morte (FAS / FAS ligante (FasL)) são up-regulados em
células T senescentes, que também estão sujeitos a danos oxidativos de ADN no
sangue. Estas células suscetíveis à apoptose, juntamente com células T naive e
de memória danificadas, saem do compartimento sanguíneo durante a fase de
recuperação do exercício (linfocitopenia) e migram para tecidos específicos.
Uma parte destas células T senescentes subsequentemente sofrem apoptose nos
tecidos periféricos, criando assim espaço vago. Por conseguinte, a redução no
número de células T conduz a um feedback positivo, aumentando a saída de
células T naive do timo ou de locais de desenvolvimento de células T extra timo
(isto é, fígado, intestinos). Estas células T recém-geradas preenchem o espaço
vago e contribuem para um repertório expandido de células T naive. Repetições
deste processo em resposta ao exercício habitual reduzem o número de células T
senescentes ao longo do tempo, diminuindo o risco de infeção e aumentando a
longevidade saudável (Simpson & Guy, 2010).
No presente estudo realizamos uma pesquisa bibliográfica com o objetivo de
avaliar a hipótese que o exercício físico induz aumentos na mobilização de
células T senescentes.
MÉTODO
O levantamento bibliográfico sistematizado de estudos empíricos foi realizado
nas bases de dados PUBMED e Science Direct, sendo o período selecionado para a
busca o compreendido entre Janeiro de 2000 e Dezembro de 2012. Para a
realização da busca on-line utilizaram-se os seguintes termos de busca ou
descritores: exercise, exercise-induced mobilization of T lymphocytes,
exercise-induced mobilization of CD8, immune space, senescent T-cell
mobilization, naive T-cell repertoire, senescent T-cell repertoire.
Critérios de inclusão e exclusão na revisão
Na presente meta-análise foram incluídos apenas estudos publicados em língua
inglesa. A pesquisa foi limitada a artigos de revistas científicas, não tendo
sido consideradas teses e outras dissertações, capítulos de livros e estudos
não publicados. A base de dados analisada também não incluiu artigos de revisão
e estudos publicados antes do ano 2000.
O principal critério de inclusão foi a mobilização de linfócitos T senescentes
após o exercício.
O interesse desta meta-análise era obter informações quanto aos efeitos agudos
do exercício, pelo que foram excluídos os resultados de estudos com
intervenções de suplementação e/ou treino, sendo apenas considerados os
resultados dos efeitos agudos apresentados pelos diferentes estudos. Quando
diferentes intensidades de exercício foram avaliadas, apenas foi incluída para
efeito de análise, o valor de intensidade mais elevado. Quando diferentes
faixas etárias foram consideradas, foram apenas incluídos os resultados
referentes a indivíduos até 40 anos de idade. Não foi objetivo do estudo
considerar a intensidade e a idade como variáveis moderadoras, podendo tal ser
equacionado em futuros estudos.
Foram considerados apenas os linfócitos T CD8+ senescentes. Para determinar a
senescência foram aceites os marcadores: KLRG1+, CD57+, KLRG1+/CD57+, KLRG1+/
CD28-.
No presente estudo foram encontrados 442 artigos em duas bases de dados: PUBMED
(99 estudos) e Science Direct (343 estudos). Após a identificação dos critérios
de interesse através da leitura criteriosa dos respetivos resumos, foram
selecionados um total de 69 estudos. Destes, seis preencheram todos os
critérios definidos para inclusão na meta-análise. Os demais estudos (63) foram
excluídos por: i) estarem repetidos nas diferentes base de dados e nos
critérios de busca (n = 50), ii) serem artigos de revisão (n = 02), iii) não
apresentarem resultados estatísticos que possibilitassem a análise do estudo ou
iv) por não contemplarem os critérios de inclusão nomeados anteriormente
(marcadores de senescência, por exemplo) (n = 11).
Análise Estatística
Depois de concluída a seleção dos estudos, os dados foram inseridos e
projetados em gráficos do tipo forest plots e funnel plot com o auxílio de um
software informático específico, o Comprehensive Meta-Analysis, version 2.0
copyright 2006.
Os dados foram classificados como sendo contínuos, tendo sido extraídos os
valores de média e de erro padrão da média bem como o número total de
indivíduos pertencentes a cada um dos estudos selecionados.
Para medir o tamanho do efeito (effect size) foi utilizado um intervalo de
confiança (CI) de 95%. Os resultados foram inseridos e apresentados de forma a
avaliar também a heterogeneidade (Chi2 e p<0,05) e a inconsistência (I2) para
cada conjunto de dados (Higgins, Thompson, Deeks, & Altman, 2003).
Para a seleção dos estudos, observou-se cuidadosamente possíveis vieses que
pudessem prejudicar os resultados apresentados para cada um dos estudos. Foi
utilizado o gráfico de dispersão no formato de funil para avaliar o risco de
viés de publicação, por meio da avaliação da assimetria aplicada ao gráfico
(Egger, Davey Smith, Schneider, & Minder, 1997). Quando não há qualquer
risco de viés de publicação, o gráfico apresenta a figura de um funil invertido
(Higgins & Green, 2008), sendo a simetria ou a assimetria definidas
informalmente, por meio de avaliação visual (Egger et al., 1997).
Esta meta-análise foi realizada com base no modelo fixo.
A figura_1 apresenta um fluxograma que sintetiza as diferentes etapas e
estratégias de seleção utilizadas, tendo por base a aplicação dos critérios de
inclusão e exclusão.
Os estudos que cumpriram os critérios de inclusão foram avaliados quanto à
qualidade metodológica com a escala de PEDro, baseada na lista Delphi
desenvolvida por Verhagen e colaboradores no Departamento de Epidemologia, da
Universidade de Maastricht (Verhagen et al., 1998). Originalmente a escala de
PEDro apresenta 11 critérios, no entanto os critérios número 7 e 8 (7. Todos os
avaliadores que mediram pelo menos um resultado-chave, fizeram-no de forma
cega; 8. Medições de pelo menos um resultado-chave foram obtidas em mais de 85%
dos sujeitos inicialmente distribuídos pelos grupos) foram agrupados num único
critério: Medição-cega dos resultados chave, porque nos pareceu mais
apropriado. Se o score PEDro do estudo fosse menor que quatro, o estudo era
classificado como de baixa qualidade metodológica e excluído. Nenhum dos seis
estudos selecionados obteve pontuação inferior a quatro. A análise individual
de cada estudo considerando a escala de PEDro está resumida na Tabela_1.
Depois de selecionados os estudos, os dados foram inseridos e analisados
utilizando o software Comprehensive Meta-analysis. Foram calculados a diferença
entre os erros padrões da média (Std diff in means), o intervalo de confiança
(95% CI), e os scores Z e P (Z-value e P-value). Alguns procedimentos foram
aplicados para corrigir viés causados por várias origens de erros, tais como
erros da amostra e erros de medida.
RESULTADOS
Na análise foram incluídos seis estudos, que contabilizavam um total de 150
sujeitos. Quando avaliámos o risco de viés de publicação (Figura_2), por meio
de assimetria, para cada conjunto de estudos sobre o exercício e a mobilização
de linfócitos T senescentes, verificámos que os dados apresentavam um risco
reduzido de viés de publicação, de acordo com os baixos valores de assimetria
apresentados.
A tabela_2 apresenta os estudos selecionados para a meta-análise com autor/ano,
resumo da intervenção (número de sujeitos, a média e o desvio padrão da idade,
os testes utilizados e as variáveis analisadas), resposta imune (inclui os
objetivos do estudo e as variáveis imune incluídas no estudo), conclusões
(apresentação dos principais resultados e conclusões) e eficiência (apresenta o
resumo estatístico dos principais resultados destacados nos estudos).
Todos os estudos investigaram sujeitos do sexo masculino. A idade compreendida
variou de 20 a 40 anos e o nível de aptidão física alternou entre sedentários
(Wang, Chen, & Weng, 2011), saudáveis (Campbell et al., 2009; Simpson et
al., 2008; Spielmann et al., 2011) e treinados (Simpson et al., 2007, 2010).
Nos estudos de Campbell et al. (2009) e Wang, Chen, e Wen (2011) os sujeitos
pedalaram em intensidades correspondentes a 85% e 50% da Wmáx predita,
respetivamente. Nestes dois estudos os indivíduos não realizaram o esforço até
a exaustão voluntária e apenas foram incluídos os resultados dos grupos que
realizaram o exercício em normoxia (Wang et al., 2011) e em alta intensidade
(Campbell et al., 2009). Os efeitos agudos foram observados após 20 minutos
(Campbell et al., 2009) e 30 minutos (Wang et al., 2011) de ciclismo. Simpson
et al. (2007) e Simpson et al. (2010) utilizaram o mesmo protocolo de
exercício, corrida em passadeira rolante a 80% do VO2máx, enquanto Simpson et
al. (2008) submeteu seus avaliados a um protocolo máximo em passadeira. No caso
destes três estudos, os indivíduos realizaram o exercício até a exaustão. Por
outro lado, Spielmann et al. (2011) correlacionou o VO2max com o acúmulo de
células T senescentes. Neste caso, não foram consideradas as correlações
relacionadas a idade que o estudo investigou.
Os estudos incluídos nesta meta-análise evidenciaram que linfócitos T com
características senescentes são mobilizados dos compartimentos periféricos para
o sangue imediamente após a realização de uma sessão de exercício. O padrão de
aumento foi semelhante entre os estudos considerando o valor de p observado
(Tabela_2).
Linfocitos T senescentes foram analisados quanto a presença dos marcadores de
superfície celular KLRG1+, CD57+, CD28-. Somente o estudo de Campbell et al.
(2009) não determinaram a senescência através desse marcador, mas através da
expressão de CD57. O estudo de (Simpson et al., 2010) especialmente investigou
se as células expressando KLRG1 eram linfócitos T terminalmente diferenciados
(KLRG1+/CD28-/CD57+) ou uma população de células T memoria-efetoras (KLRG1+/
CD28+/CD57-) que não atingiram a diferenciação terminal. Os resultados
mostraram que o aumento na proporção de células KLRG1+ dentro da subserie de
células T CD8+ após o exercício é devido principalmente a uma mobilização
seletiva de células T altamente diferenciadas exibindo um fenótipo KLRG1+/CD57+
(56% aumento) e KLRG1+/CD28- (61% aumento) na superfície celular.
Diferente dos outros estudos que determinaram os efeitos agudos do exercício,
Spielmann et al. (2011) examinaram a associação entre os valores de VO2max de
homens saudáveis (18-24 anos) e o acúmulo de células T senescentes. Neste
estudo somente foi considerado o grupo jovem. Análises de regressão univariada
mostraram que o VO2máx foi inversamente associado com células T CD8+
senescentes (KLRG1+/CD57+, r = -0,287, p<0,01; KLRG1+/CD28-, r = -0,350,
p<0,001), podendo indicar que a manutenção de altos níveis de aptidão aeróbia
durante o curso natural do envelhecimento pode prevenir o acúmulo de células T
senescentes com especificidade antigénica limitada.
A figura_3 apresenta os resultados finais relativos aos 6 estudos incluídos no
estudo, tendo por base a partir da utilização do programa Comprehensive Meta-
analysis. O exercício físico aumentou o número de células T senescentes em
todos os estudos analisados, ao comparar os valores agudos obtidos logo após o
término do exercício com os valores pré-exercício. Os resultados são
apresentados como a diferença entre os erros padrões da média (0,715), onde Z =
5,478 sendo esse efeito significativo (p < ,001).
DISCUSSÃO
O objetivo deste trabalho foi avaliar a hipótese do aumento da mobilização de
células T senescentes induzido pelo exercício. A expansão de clones de células
T CD8+ senescentes associadas a infeções virais persistentes ocupa uma grande
proporção do espaço imune que, em condições de baixa exposição ao patogénio e
reativações virais menos latentes, seria ocupado principalmente por células T
naive. Na medida em que o número total de células T periféricas é estreitamente
regulado, um acúmulo supérfluo de células T experientes em antigénio pode
reduzir a saída de células T naive, diminuindo o número e a percentagem de
células capazes de montar respostas imunes a novos agentes patogénicos. Nesta
situação, estas células T resistentes à apoptose e altamente diferenciadas,
sobrecarregam o espaço imune, traduzindo-se num menor repertório de células T
para os antigénios novos, resultando numa vigilância imunológica reduzida e num
risco aumentado de infeção (Simpson & Guy, 2010).
A análise dos seis estudos incluídos nesta meta-análise mostrou que o exercício
físico ou uma boa aptidão aeróbia é capaz de aumentar mobilização de células T
senescentes no sangue periférico. A mobilização de células T experientes em
antigénio a partir dos tecidos periféricos para o sangue, poderia gerar um
espaço vago onde as células T naive eventualmente ocupariam espaço (Simpson
et al., 2007, 2008; Simpson & Guy, 2010). Essas células caracterizam-se por
linfócitos citotóxicos com um perfil celular claramente definido, caracterizado
por um imediato potencial citotóxico efetor e uma alta propensão para migrar
dentro dos tecidos periféricos (Campbell et al., 2009).
Sugere-se que os linfócitos mobilizados com exercício sejam mais sensíveis a
apoptose. Este processo poderia ser causado por estímulos pró-apoptóticos
induzidos pelo exercício sobre as células T circulantes e provocando vias
apoptóticas iniciais antes que a célula deixasse o compartimento do sangue.
Como os linfócitos são conhecidos por saírem do sangue durante a fase de
recuperação de exercício, uma parte destas células extravasadas (tendo já
encontrado um estímulo pró-apoptótica) pode subsequentemente morrer por
apoptose em tecidos periféricos (Simpson, 2011). Leucócitos CD57+ e KLRG1+
(senescentes) foram mais suscetíveis apoptose induzida por H2O2 in vitro
comparado com linfócitos expressando CD28, CD62L, ou CD11a (Wang & Lin,
2010).
Os marcadores de senescência sobre as subpopulações de linfócitos T são
considerados também eficientes marcadores do envelhecimento biológico sistémico
(Simpson et al., 2008). Embora o CD45RA e o CCR7 sejam marcadores eficientes de
diferenciação das células T, a identificação de células T CD45RA+/CCR7+ como
células terminalmente diferenciadas (ex: senescentes) é controversa devido ao
facto destas células ainda demonstrarem níveis eficazes de proliferação após
ativação do recetor de célula T (TCR). Atualmente, a expressão combinada de
KLRG1 e CD57, ou a expressão de KLRG1 na ausência de CD28 parecem ser
marcadores mais aceites de senescência das células T, pois as células com este
fenótipo são incapazes de sofrer futuras divisões, não expressam o CD27 e o
CCR7, e têm uma baixa expressão de CD127 (Simpson, 2011; Simpson & Guy,
2010). Foi por esse motivo que esta meta-análise incluiu estudos que tivessem
avaliado esta combinação de marcadores, embora essa opção tenha eliminado um
certo número de estudos (11 no total), o que certamente é a maior limitação do
estudo, procurou-se uma melhor confiabilidade e maior atualidade dos
resultados.
Spielmann et al. (2011) descobriram que os indivíduos com valores de VO2máx
acima da média tinham menos células T CD4+ e CD8+ senescentes e mais células T
CD8+ naive do que aqueles com valores abaixo da média de VO2máx, mesmo após
ajuste para idade, índice de massa corporal e percentagem de gordura corporal.
Surpreendentemente, os autores verificaram que a associação, bem aceite, entre
idade e o número de células T senescentes já não existia, quando a idade era
ajustada para o VO2max, indicando que a aptidão aeróbia pode ser um forte
determinante de mudanças fenotípicas de células T, mais do que a própria idade
cronológica. Este efeito foi limitado às células senescentes, sendo que o
VO2max não foi associado com as células de memória efetora (KLRG1+/CD28+) após
o ajuste para a idade. Os autores consideraram que o seu estudo foi o primeiro
a mostrar que a aptidão aeróbia está associada a uma moderação do acúmulo
natural relacionado com a idade de células T senescentes no sangue periférico,
com destaque para os efeitos benéficos da manutenção de um estilo de vida
fisicamente ativo sobre o envelhecimento do sistema imunitário. Isso reforça a
intuição de que a atividade física regular pode exercer propriedades
preventivas e / ou de rejuvenescimento do envelhecimento do sistema imune por
amenizar a acumulação relacionada com a idade, de células T senescentes e
prevenir a rápida transição para a categoria de Perfil de Risco Imune mais
tarde na vida (Simpson & Guy, 2010). Os autores postularam que a manutenção
de altos níveis de aptidão aeróbia durante o curso natural do envelhecimento
pode ajudar a prevenir o acúmulo de células T senescentes, que têm
especificidade antigénica limitada, ao mesmo tempo, mantendo um número
suficiente de células T naive capazes de reconhecer e responder a novos
antigénios (Spielmann et al., 2011).
Os resultados do estudo de Spielmann et al. (2011) apontam uma série de
implicações importantes para os benefícios preventivos do exercício contra a
imunossenescência associada ao envelhecimento. Em primeiro lugar, dado que a
proporção de células T senescentes aumenta em 10% por década de vida, na idade
avançada, em homens saudáveis / assintomáticos, seria razoável postular que
níveis elevados de aptidão física e exercício regular poderiam prevenir ou
impedir o acúmulo de células T senescentes por décadas. Em segundo lugar, os
níveis de atividade e aptidão física são os principais fatores moderadores na
relação idade-imunossenescência e são preditores independentes da ''idade
imunológica''. Em terceiro lugar, o valor terapêutico do exercício em melhorar
a imunocompetência da população em envelhecimento assintomático e
imunocomprometidos clinicamente (por exemplo, HIV +) é potencialmente imenso
(Hong, 2011).
CONCLUSÕES
O exercício físico aumentou a mobilização de células T senescentes para o
sangue periférico, quando comparados os valores agudos obtidos logo após o
término do exercício com os valores pré-exercício. É possível que esta
mobilização preferencial leve a indução da apoptose destas células criando
espaço para a produção de células T virgens.
