1971: EARL WILBUR SUTHERLAND JR
Artigo Científico escrito por:
BESUTTI, Juliana;
DALLA LANA, Marcos V.;
MENDES, Nathalia B. S.
Faculdade de Medicina da UPF
RESUMO
Earl Wilbur Sutherland Jr. foi um bioquímico que estendeu a pesquisa e conhecimento no mecanismo de regulação hormonal das funções do organismo. Seu trabalho mais
recente demonstrou que o hormônio adrenalina (epinefrina) regula a quebra de açúcar no fígado (glicogenólise) para liberar uma certa quantidade de energia para osangue quando o organismo está sob stress. Depois, Sutherland descobriu o AMPc. Esse nucletídeo oferece uma
conecçaõ universal entre hormônios e a regulação do metabolismo nas células. Por esse trabalho, Sutherland foi premiado com o Prêmio Nobel em fisiologia e medicina em 1971.
Palavras-chave: regulação hormonal; epinefrina; AMPc; metabolismo.
ABSTRACT
Earl Wilbur Sutherland Jr. Was a biochemistry who extended research and knowledge into the mechanisms by wich hormones regulate body functions. His early work showed how the hormone adrenaline regulates the breakdown of sugar in the liver to release a surge of energy when the body is under stress. Later, Sutherland discovered AMPc. This nucleotid provide a universal link between hormones and the regulation of metabolism within cells. For this work, Sutherland was awarded the Nobel Prize in physiology and medicine in 1971.
Key words: hormonal regulation; epinephrine; cAMP; metabolism.
INTRODUÇÃO
O presente trabalho tem por objetivo relatar, por meio de pesquisa bibliográfica, os feitos do ganhador do Premio Nobel de Medicina de 1971 Earl Wilbur Sutherland Jr., que foi congratulado com tão grande honraria por realizar importantes estudos sobre os mecanismos hormonais e demonstrar o desenvolvimento de numerosos processos metabólicos que ocorrem nos animais.
O Prêmio Nobel existe desde 1901 com intuito de homenagear pesquisadores por suas descobertas revolucionárias que contribuíram para o aumento da compreensão do metabolismo basal, além de expandir as perspectivas em relação à cura e o desenvolvimento de novos tratamentos de doenças. A significância desse trabalho se dá em virtude de que uma vez isolado o AMPc pode-se determinar sua ação bioquímica, além de demonstrar fisiologicamente sua ação como receptor ou mensageiro e remeter a ciência às pesquisas a cerca dos receptores em termos bioquímicos.
DESENVOLVIMENTO
BIOGRAFIA
Earl Wilbur Sutherland Jr. nasceu em 19 de novembro de 1915 em Burlingame, Kansas, EUA. Graduado em Washburn College, Topeka, Kan em 1937. Foi assistente em farmacologia na Escola de Medicina da Universidade de Washington (1940-1942), recebeu o M.D. da Washington University Medical School em 1942, onde foi exerceu a medicina por um ano, no Barnes Hospital. Após servir à força armada norte americana durante a II Guerra Mundial, juntou-se à Washington University Medical School, onde foi instrutor em farmacologia (1945-46), instrutor em bioquímica (1946-1950), professor assistente de bioquímica (1950-1952) e professor adjunto de bioquímica (1952-1953). Tornou-se, em 1953, diretor do departamento de medicina Universidade de Cleveland, Ohio, onde descobriu o ciclo AMP (1956) ou ciclo da adenosina monofosfática. Dez anos depois assumiu como professor de fisiologia da Universidade de Vanderbilt, Nashville, Tenn, e tornou-se, em 1973, membro da Escola de Medicina de Miami, onde permaneceu até sua morte na Florida em 1974. Recebeu o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina (1971) por trabalhos com os mecanismos dos hormônios e por demonstrar o desenvolvimento de numerosos processos metabólicos que ocorrem nos animais. Por sua dedicação integral à pesquisa sobre o estudo dos hormônios, descobriu que eles controlam o funcionamento do corpo regulando o nível de uma substância chamada AMP cíclico que em troca controla a atividade celular de cada órgão. Com o trabalho que lhe deu o Nobel, Sutherland Jr. também ganhou o Lasker prize (1970). Além desses, foi agraciado pelo Memorial Banting Lectureship com o Medal. Também recebeu os prêmios Sollman e Gairdner.
PESQUISA E CONTRIBUIÇÕES
Earl Wilbur Sutherland Jr. Foi um dos pioneiros na farmacologia e fisiologia americana que, junto com seu colega Theodore R. Rall, isolou o AMPc. Depois de isolar esse hormônio, demonstrou o envolvimento do mesmo em numerosos processos metabólicos e elucidou os mecanismos e ações dele a nível celular. Contudo, as conquistas de Sutherland Jr. foram importantes por outras razões também. A sua descoberta de que a ação do AMPc era bioquímica, além de demonstrar fisiologicamente a atividade do receptor possibilitou o início do entendimento dos receptores em termos bioquímicos. Quando o pesquisador identificou a fosforilação como o passo limítrofe na glicogenólise, uma vez demonstrada a natureza química da fosforilação, descobriu que a enzima envolvida difere no que diz respeito às propriedades imunológicas, acarretando na primeira demonstração de isoenzimas.
As várias conquistas de Sutherland Jr. podem ser atribuídas, em grande parte, a sua impressionante intuição. Para ele, tudo o que se referia a organismos vivos parecia ter significado. Além da intuição, era munido de alta disciplina e uma mente muito racional. Possuía admirável memória para o que julgava importante. Era capaz de demonstrar independência e constante empatia. Dizia-se não apaixonado por suas hipóteses, mas esperava que a natureza respondesse as suas próprias indagações. Acreditava na ciência e na existência de novas verdades.
Todas as anotações de Earl Wilbur Sutherland Jr. estão nos arquivos da Livraria Memorial Louis Calder na Escola de Medicina Miller da Universidade de Miami. O cientista iniciou sua carreira de pesquisador em laboratórios dessa universidade, em 1940, como assistente de farmacologia. Ali, estabeleceu-se a bioquímica básica da quebra do glicogênio com fosforilação, fosfoglicomutase e glicose-6-fosfatase, sendo as enzimas básicas que envolvem a produção de glicose. A primeira publicação do renomado pesquisador foi em 1941enquanto ainda era assistente.
Formou-se médico, serviu às forças armadas do seu país e quando retornou da guerra passou a dedicar-se à pesquisa médica e não mais à prática médica.
Em 1947, entrou para o grupo de estudos, no mesmo laboratório em que já havia trabalhado anos antes, que averiguava a ação hormonal em nível molecular. Enquanto biólogos acreditavam que a ação hormonal não poderia ser estudada na ausência de estrutura celular organizada, Sutherland Jr. pensava que se poderia iniciar o estudo em um indivíduo macro e ir evoluindo para as micro partes desse ser, analogamente ao que havia sido desenvolvido no estudo da síntese da uréia. Outras duas pesquisas eram desenvolvidas: enzimas envolvidas no metabolismo do glicogênio que ainda não haviam sido identificadas e a determinação da influência da adrenalina na produção e liberação da glicose.
Uma das primeiras demonstrações de Sutherland Jr. era que a liberação de glicose cursava como resultado do aumento da produção de glicose. Sendo assim, a fosforilação do glicogênio era o passo limitante da glicogenólise o que evidenciava a impotência da regulação pelas enzimas. Em seguida, demonstraria a natureza química, e não enzimática, da atividade da fosforilase. Isso iria levá-lo a descobrir que as fosforilases diferem pelas propriedades imunológicas dependendo do tipo de célula da qual foi derivada, em uma recente demonstração de isoenzimas. Entretanto, em 1951, começou estudando como o hormônio adrenalina sinaliza células para regularem a degradação do glicogênio em glicose no fígado, aumentando a quantidade de glicose circulante no sangue, em respostas ao estresse. Nessa pesquisa, trabalhou junto com os futuros ganhadores do Prêmio Nobel Edmond Fischer e Edwin Krebs que comprovaram a necessidade de ATP e Mg para que ocorresse a fosforilação.
Em 1953, Sutherland Jr. e Theodore R. Rall, membros da Universidade de Cleveland, descobriram que a epinefrina atua estimulando outro mensageiro químico, a enzima Glicogênio Fosforilase, para iniciar o processo de liberação de açúcar na célula. Essa estimulação ocorre através de um intermediário o qual passou a ser chamado por Sutherland Jr. de segundo mensageiro. O cientista identificou-o como sendo um nucleotídeo, a Adenosina Monofosfato cíclico, e nomeou-o AMPc. Em torno de 1960, ele sugeriu que o AMPc agia como segundo mensageiro para outros hormônios também.
Sutherland Jr. e Rall descobriram, então, que a adrenalina estimula as células a formarem AMPc através de uma nova enzima, a Adenilato Ciclase. Esse estímulo ocorre quando a adrenalina conecta-se ao seu receptor na superfície das células. Essa conecção leva a estimulação da Adenilato Ciclase, também localizada na superfície celular. Essas descobertas demonstram que a adrenalina, liberada pelas glândulas adrenais durante o estresse, estimula a produção de Adenilato Ciclase. Essa, por sua vez, induz a formação do nucleotídeo AMPc nas células hepáticas. O AMPc converte enzimas fosforiladas inativas a ativas as quais levam a formação de glicose a partir do glicogênio armazenado no fígado durante períodos de não estresse. Esses cientistas também demonstraram que é a estimulação da Adenilato Ciclase que induz a formação do AMPc e não a inibição da Fosfodiesterase. Essa última é responsável por catalisar a quebra do AMPc, de acordo com o mesmo estudo.
No início de 1960, Sutherland Jr. sugeriu que outros hormônios também não entram espontaneamente na célula, mas são apanhados na superfície celular. Isso leva a estimulação da Adenilato Ciclase na superfície celular, o que por fim, resulta na formação de AMPc. Esse, no interior da célula, ativa ou inibe vários processos metabólicos. Tal sugestão enfrentou o descrédito e a crítica do meio acadêmico e cientifico da época. Porém, no decorrer da mesma década, Sutherland Jr. conseguiu provar definitivamente que uma única substância, o AMPc, leva a vários efeitos da adrenalina e pelo menos uma dúzia de hormônios e neurotransmissores utilizam o AMPc como segundo mensageiro.
Eu 1965, Sutherland Jr. descobriu que o AMPc também estava presente em bactérias. Isso direcionou o pensamento do cientista quanto a regulação adaptativa desses seres unicelulares ao ambiente. A partir disso, o AMPc, foi chamado de “hormônio primitivo” por ser responsável pelas várias funções de regulação adaptativa das células ao ambiente.
As publicações referentes às descobertas de Sutherland Jr. despertaram o interesse de muitos cientistas para a atuação do AMPc nos organismos animais.
CONCLUSÃO
Diante do exposto e do que consta na literatura, pode-se concluir que as pesquisas têm grande relevância na descoberta dos conhecimentos na área da Medicina. Sendo assim, o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina mostra-se como um incentivo para que os pesquisadores continuem a aperfeiçoar os conhecimentos da área médica, para que se possa compreender melhor o organismo animal como um todo e intervir, de forma benéfica, na promoção da saúde e prevenção das doenças.
Não obstante, cabe salientar a importante descoberta de Earl Wilbur Sutherland Jr., Prêmio Nobel de Medicina de 1971, sobre o AMPc, uma vez que veio esclarecer o sistema de segundo mensageiro, sinalização celular, proteína G e expressão gênica através dos mecanismos da ação hormonal.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. NORO, J. J. Nobel, O Prêmio e o Homem. 1º ed., São Paulo: JSN Editora, 1999.
2. GUYTON, A.C. & HALL, J.E.- Tratado de Fisiologia Médica. 11ºed, Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2004.
3. Earl Wilbur Sutherland Jr. Biography. Disponível em: . Acesso em: 21 out 2008.
4. Sandwalk: Nobel Laureate: Earl Wilbur Sutherland Jr. Disponível em: . Acesso em: 21 out 2008.
5. Earl Wilbur Sutherland Jr.: Britannica Online Encyclopedia. Disponível em: . Acesso em: 21 out 2008.
Orientadores
Evânia Araújo
Jorge Salton
