Uma ferramenta para estudo de propriedades mecânicas e elásticas de células vivas foi desenvolvida no trabalho de mestrado de Marcel Dorta, pesquisador do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP). Abrangendo três aspectos estruturais celulares - alinhamento, morfologia, e distribuição de comprimento das fibras - o programa consegue fornecer uma análise padronizada, independentemente do domínio de quem coleta as informações.

As células vasculares, constituídas por músculo liso, garantem o funcionamento adequado dos vasos arteriais por regularem seu diâmetro e a pressão e fluxo sanguíneos. Alterações mecânicas sofridas por estas células poderiam, desta forma, acarretar modificações estruturais nos vasos, capazes de causar doenças cardíacas como hipertensão e arteriosclerose. O trabalho buscou desenvolver uma nova plataforma de análise de imagens, visando a caracterização determinar suas características estruturais.

Conhecer as propriedades estruturais das células e a forma como elas se relacionam é essencial à realização de procedimentos cirúrgicos ou mesmo a detecção de anomalias responsáveis por desencadear processos fisiológicos. “Um paciente que vai receber uma ponte de safena, por exemplo, precisa de um ‘pedaço’ de artéria de algum lugar do corpo que seja compatível ao coração para a substituição da região afetada. Pode-se pegar de qualquer lugar? A rigidez seria a mesma?”, exemplifica Dorta. A rigidez da membrana celular pode também influenciar na de migração celular, essencial a processos de formação de novas células e tecidos (morfogênicos), além de respostas patológicas.

A plataforma desenvolvida, um algoritmo computacional de processamento de imagens, é capaz de analisar parâmetros estruturais de células vasculares de músculo liso de diferentes leitos arteriais (aorta, renal, carótida, por exemplo). Segundo Dorta, o programa se diferencia de outros softwares, como o ImageJ, amplamente utilizado por biólogos, por ser mais intuitivo e possibilitar a compreensão do processo de identificação das imagens.

Os parâmetros analisados consideram a distribuição de comprimento dessas fibras e sua dimensão fractal, bem como seu alinhamento, em diferentes tecidos. “Mostramos que com esses parâmetros somos capazes de comparar células de leitos arteriais diferentes de forma quantitativa, assim como, correlacionar esses parâmetros com suas propriedades mecânicas”, pontua o pesquisador.

Utilização no aprendizado de roedores

Uma aplicação do programa diferente da inicial também pôde ser realizada. Esta foi possível a partir de um trabalho de identificação de elementos químicos em células neurais. Mediante sua rugosidade, pôde-se estimar a concentração e distribuição de elementos como o cálcio na célula, em cada etapa do aprendizado em roedores.

No experimento analisado pelo pesquisador, comparava-se as células nervosas de um rato que não havia aprendido nada (grupo controle) às de animais que tiveram contato com descargas elétricas. Após a experiência de receber o choque, o roedor tinha a distribuição dos elementos, em cada etapa de aprendizagem, mapeada pelo programa. Em situações de muito aprendizado, observou-se que os elementos se aglutinam, concentrando-se em regiões específicas das células. Os dados fornecidos pelo programa eram muito próximos às medições feitas pela pesquisadora que conduziu o experimento.

Em seu trabalho de doutorado, Dorta pretende focar em células cardíacas, com o objetivo de entender as propriedades mecânicas e correlacioná-las com as elétricas, viabilizando a análise da comunicação intercelular. É sabido que, devido a algumas patologias como a arteriosclerose, o leito arterial vai ficando mais rígido conforme o passar do tempo. Medir alterações estruturais, de um modo menos invasivo, pode auxiliar no diagnóstico de doenças desse caráter.