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A estranha e horrível busca pela Substância X

Nossa compreensão das endorfinas pode ser rastreada até a cabeça de um porco. (Boston Public Library, Leslie Jones Collection)

Sam Kean reconta a busca pelos furtivos analgésicos cerebrais.

Todas as manhãs antes do amanhecer, o neurocientista John Hughes pedalava até o matadouro com uma serra, um machado e uma faca em uma cesta. Ele cumprimentava os homens mal-humorados que cerravam as cabeças dos porcos e iniciava sua súplica diária para que lhe cedessem alguns dos crânios. A princípio, Hughes assegurava a cooperação, exibindo as maravilhas da neurociência e a nobreza de sua pesquisa. Pense em todas as pessoas que poderíamos ajudar a controlar a dor crônica, ele explicou, se soubéssemos como o próprio cérebro acalma a dor usando neurotransmissores. Hughes logo percebeu, no entanto, que com uma boa garrafa de uísque conseguia a cooperação dos trabalhadores muito mais rapidamente, e ele começou a adicionar algumas à sua cesta todas as manhãs.

A descoberta da maioria dos neurotransmissores – substâncias químicas que enviam sinais de um neurônio para outro dentro do cérebro – seguiu um padrão repetitivo. Os cientistas se deparam com uma nova substância química no cérebro enquanto investigavam o comportamento celular. Eles isolavam e testavam a amostra purificada nos neurônios no laboratório. Se isso afetasse o comportamento desses neurônios de maneira clara e consistente, então a substância química provavelmente faria algo semelhante dentro do cérebro vivo. Essa estratégia foi muito bem-sucedida ao longo do século 20 e ajudou os cientistas a identificar a maioria dos cerca de cem neurotransmissores que conhecemos hoje.

Mas houve uma grande exceção a esse padrão: a descoberta dos analgésicos naturais do cérebro – as endorfinas. Quando se tratava de dor, os cientistas começaram estudando como a morfina, o ópio e outras drogas semelhantes funcionavam e só mais tarde começaram a procurar substâncias químicas no cérebro. Em geral, os neurotransmissores transmitem mensagens bloqueando a superfície das células: um neurônio libera a substância química, que nada através de uma pequena junção (a sinapse) e liga-se a receptores em outro neurônio. Durante a década de 1950, os cientistas perceberam que os opiáceos também funcionavam ligando-se aos receptores dos neurônios. E se esses produtos químicos artificiais eram tão adequados à ligação, o cérebro já deveria empregar substâncias químicas naturais com uma estrutura semelhante – ou os receptores não existiriam.

Quais eram essas substâncias químicas, no entanto, ninguém sabia. Então Hughes, um jovem londrino que trabalhava em Aberdeen, na Escócia, decidiu procurá-las. Acabou sendo um dos projetos mais sujos e nauseantes da história da ciência.

Hughes chamou os supostos novos neurotransmissores de Substância X, e por alguma razão ele decidiu que o melhor lugar para procurá-los era dentro do cérebro dos porcos, o que significava uma visita diária ao matadouro com sua serra e garrafa de uísque. Bem subornados, os trabalhadores levavam para Hughes cerca de 20 crânios de porco e, enquanto ele lutava contra ratos, ele cortava cada cérebro do tamanho de uma toranja em cerca de 10 minutos e depois os empacotava em gelo seco. Várias horas depois, ele voltava ao laboratório, esmagava os cérebros até ficar uma pasta cinzenta e os dissolvia em acetona. (Colegas lembram da combinação que cheirava à cola de avião e gordura rançosa.) Finalmente, ele centrifugava a pasta e evaporava as várias camadas para testar se elas eram a Substância X.

Agora vinha a parte estranha. O mentor de Hughes, Hans Kosterlitz, era especialista mundial em duas partes da anatomia extremamente específicas: o íleo de Cavia e o ducto deferente murino, mais conhecido como intestino de porquinho-da-índia e tubo de espermatozoides de camundongo. Quando dissecados do resto do corpo, cada uma dessas partes parecem minúsculas e enroladas, e cada uma tem uma propriedade bizarra. Se você suspendê-la em solução salina e ativar um certo nervo, ela vai se contrair por conta própria, batendo como se estivesse de alguma forma loucamente viva.

Igualmente bizarro, em algum ponto, Kosterlitz determinara que tanto o íleo Cavia quanto o ducto deferente murino eram superlativamente sensíveis a substâncias químicas semelhantes à morfina. Ou seja, uma vez que esses órgãos começassem a se contrair, até mesmo traços de morfina parariam imediatamente os espasmos. Assim, Kosterlitz e Hughes passaram meses ativando os tubos e intestinos de espermatozoides – produzindo evacuações e orgasmos desincorporados em um béquer – e injetando substâncias após substâncias dos cérebros dos porcos para ver se alguma coisa interrompia esses espasmos. Eles finalmente encontraram uma substância – uma cera amarela com cheiro de manteiga estragada – que interferia nas contrações, da mesma forma como a morfina. A Substância X foi encontrada.

A Substância X acabou ficando conhecida como endorfina, uma junção de “morfina endógena” e, exatamente como Hughes esperava, estudá-la forneceu informações importantes sobre como o corpo administra e até bloqueia a dor. Então, da próxima vez que você estiver correndo e de repente sentir o prazer de correr, ou você esmagar o seu polegar com um martelo e notar que ele não dói tanto quanto deveria, você pode agradecer ao John Hughes, e sua pilha de miolos de porco por revelar o porquê.

Texto escrito por Sam Kean.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do original ‘The Strange, Gruesome Search for Substance X’ com autorização oficial dos detentores dos direitos.

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DDT, ácido butírico, astaxantina e mais

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Tiopentato de sódio
tiopentato de sódio com informações e estruturaO tiopentato de sódio era um dos principais componentes do ‘soro da verdade’ – que faria com que a pessoa ficasse mais propensa a contar a verdade em um interrogatório investigativo. No entanto o método raramente é utilizado por ser pouco efetivo e pela dificuldade de ser aceito legalmente.
O tiopentato de sódio também era usado nos Estados Unidos como injeção letal na execução de criminosos. Recentemente ocorreu uma falta da substância por restrições na produção e comercialização para este fim.
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DDT
informações e estrutura do DDTO DDT foi inicialmente sintetizado em 1874 com seu alto poder inseticida descoberto em 1939. Por ser muito eficiente e aparentemente inofensivo aos humanos, o DDT foi usado em larga escala – com mais de 1,8 milhão de toneladas produzidas. Em 1962, a bióloga Rachel Carson publicou o livro ‘Primavera Silenciosa’, alertando para o severo desequilíbrio ecológico causado pelo uso indiscriminado do DDT. Resultando em um gradual banimento global do produto. Atualmente poucos países ainda fazem uso do DDT.
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Ácido butírico
estrutura e informações sobre o ácido butíricoO ácido butírico tem um cheiro que lembra muito o cheiro de vômito ou de queijo azedo – justamente por ser um dos produtos da fermentação do leite. O curioso é que algumas marcas de chocolate, como a Hershey’s, podem conter pequenas quantidades de ácido butírico – por serem consideradas agradáveis ao paladar americano. Que é removido na exportação para países que não apreciam esse sabor. O ácido butírico também é um dos responsáveis por aquele característico cheiro de cachorro molhado.
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Astaxantina
astaxantinas em flamingos e salmões
Flamingos, salmões e lagostas têm algo em comum. A presença de carotenóides – principalmente da astaxantina – que garantem belos tons de vermelho. Flamingos e salmões ficam com cores pálidas quando criados em cativeiros; e costumam receber adição de astaxantinas na sua dieta para recuperar a cor. Por ser considerado um poderoso antioxidante a astaxantina é comercializada como suplemento. Cuidado com as falsificações, você pode acabar comprando um simples corante vermelho!
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Indico também acessar:
Além da Primavera Silenciosa: uma história alternativa do DDT

Fosgênio, acetato de celulose, fluoresceína, esqualeno e mais

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Fluoresceína
informações sobre a fluoresceína
A fluoresceína é um pó de cor avermelhada que se transforma em uma cor verde intensa quando em solução. Este era um dos motivos pelos quais os aviões alemães na Segunda Guerra carregavam uma pequena quantidade de fluoresceína para facilitar a localização e o resgate em caso de acidente na água.
Na década de 60 mais de 45 quilogramas da substância foram usadas para colorir de verde o rio Chicago em uma comemoração do Dia de São Patrício. Atualmente um corante mais ecológico é usado.
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Fosgênio
história e informações químicas sobre o fosgênioTemos uma noção errada de que necessariamente as substâncias tóxicas tem um cheiro ou sabor extremamente ruins e com sintomas rápidos. Este é um cartaz da Segunda Guerra Mundial alertando que armas químicas contendo fosgênio são incolores e tem um cheiro parecido com feno mofado ou milho verde.
O fosgênio foi bastante usado durante a Primeira Guerra Mundial e durante a Segunda Guerra Sino-Japonesa.
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Acetato de celulose
informações sobre o acetato de celulose e sua estruturaOs primeiros filmes utilizados na indústria cinematográfica eram feitos com nitrato de celulose, um material tão inflamável que os operadores de projeção recebiam treinamento contra incêndios.
A descoberta do acetato de celulose em 1865, pelo químico francês Paul Schützenberger, foi uma solução para este problema.
Infelizmente parte do acervo registrado em acetato de celulose sofre degradação com o tempo no que é conhecido como ‘síndrome do vinagre’, pela lenta liberação do ácido acético da molécula original. Lembrando que não necessariamente o que é chamado atualmente de ‘acetato’ é feito inteiramente de acetato de celulose.
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Trimetilamina
trimetilamina informações e estrutura química
Olá! Que temos aqui? É homem ou peixe? Está vivo ou morto? É peixe; o cheiro é de peixe, esse velho cheiro de ranço, que lembra muito a peixe… [A Tempestade, William Shakespeare].
Algumas pessoas podem ter a rara ‘síndrome do odor de peixe’, conhecida como trimetilaminuria, pela incapacidade em metabolizar a trimetilamina – resultando em um forte odor na urina, suor e hálito. Não tendo cura conhecida o desconforto pode ser minimizado por controle da dieta, uso de alguns antibióticos específicos. Presente na decomposição de peixes a trimetilamina é o alvo de sensores usados na indústria pesqueira para determinar se os peixes estão frescos.
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Galantamina
informações sobre a substância  galantaminaA galantamina é um alcaloide que pode ser encontrado na planta campânula-branca; com atividade terapêutica conhecida desde a antiguidade.
Agindo como um inibidor da colinesterase a substância encontra aplicação no tratamento da Doença de Alzheimer. Pelo mesmo motivo a galantamina tem sido estudada como possível antídoto no envenenamento por organofosforados – incluindo armas químicas como sarin, VX, soman e tabun. (Somente faça uso de substâncias com prescrição médica. Nunca faça uso de plantas sem um conhecimento total do que está fazendo).
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Esqualeno
usos do esqualenoO esqualeno é um importante composto orgânico visado pela indústria de cosméticos e na produção de vacinas; nas quais funciona como adjuvante em conjunto com surfactantes que melhoram a resposta imunológica. A preocupação de conservacionistas é que uma das fontes mais abundantes do esqualeno é encontrada em fígados de tubarões; gerando sobrepesca de espécies ameaçadas. Felizmente óleos naturais e biossíntese são procedências alternativas.
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Óxido de tributil estanho
tinta para casco de navios e suas perigos
O óxido de tributil estanho foi comercializado por muitos anos como um componente em tintas anti-incrustantes para cascos de barcos ou qualquer equipamento que se desejava evitar a aderência de algas e invertebrados.
No entanto um importante problema só foi percebido anos mais tarde; a substância causava alterações sexuais em diversos organismos marinhos. Sendo então banida globalmente a partir de 2008 na Convenção de Roterdã. (Fonte: Chemistry World Podcast).
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Oseltamivir e aconitina

Oseltamivir
O oseltamivir, comercializado com o nome Tamiflu, é uma medicação antiviral – indicada no tratamento da gripe (Influenzavírus A e B) – que ainda guarda grande polêmica sobre a sua real eficácia. O Tamiflu não é vendido como uma cura, mas como um auxiliar na redução da severidade dos sintomas da gripe. O mecanismo de ação seria pela inibição da neuraminidase do vírus influenza – uma enzima necessária para liberar partículas virais das células infectadas. (Fonte: Chemistry in its Element (podcast)).
Atenção! Somente faça uso deste medicamento com orientação médica.
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Aconitina
informações sobre a química da aconitinaAconitina é um alcaloide muito tóxico produzido por plantas do gênero Aconitum – do qual existem mais de 250 espécies espalhadas pelo mundo. Antigamente era usada como medicamento. Em 1880 Dr. Meyer, prescreveu gotas de aconitina a um menino. Após o tratamento, o menino ficou muito doente, e sua mãe voltou a procurar o médico, culpando o medicamento pela doença da criança. Dr. Meyer ficou tão indignado com alguém que ousou questionar sua prescrição que ele tomou uma dose do frasco do remédio para provar que era perfeitamente seguro. Cinco horas depois o doutor morreu de envenenamento por aconitina. O problema foi que o medicamento tinha sido preparado com uma raiz mais forte de outra espécie de Aconitum. (Fonte: A is for Arsenic The Poisons of Agatha Christi, Kathryn Harkup)
Usos medicinais de extratos da planta são evitados pois a diferença entre a dose terapêutica e a dose mortal é muito tênue.
A presença da aconitina pode ser detectada no sangue por técnicas de análise química/forense.
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Lewisite e brometo de etídio no Instagram

Lewisite
molécula lewisite
Este cartaz da época da Segunda Guerra Mundial alertava para o perigo da Lewisite, uma arma química que em alguns casos poderia ter um odor parecido com gerânios. Os vapores da Lewisite são extremamente tóxicos e causam queimaduras na pele e olhos – com a formação de bolhas – dor intensa no sistema respiratório e em altas concentrações é fatal em apenas 10 minutos. Felizmente a substância foi raramente usada em campo de batalha – com nenhuma ocorrência durante a Segunda Guerra.
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Brometo de etídio
usado em laboratório de genética
Na década de 40 o brometo de etídio era utilizado como um medicamento antiparasítico, antiviral ou antibacteriano. Por ter um brilho característico sob luz ultravioleta e uma grande afinidade com o DNA – realizando intercalação – a substância é atualmente muito utilizada como marcador em pesquisas em biologia molecular para processos como a eletroforese em gel. O manuseio deve ser feito com cuidado pois tem um potencial mutagênico.
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Esperança química

usos do polietilenoglicol
O polietilenoglicol, graças às suas propriedades sedentas pela água, encontrou uma ampla variedade de usos desde sua criação em 1859. Aqui o produto químico é usado por conservadores em Portsmouth, Inglaterra, para estabilizar os restos de Mary Rose, um navio de guerra construído por Henry VIII e afundado pelos franceses em 1545.

Texto escrito por Sam Kean

Uma molécula usada em anticongelante pode um dia curar medulas espinhais danificadas.

Pesquisas sobre lesões na medula espinhal às vezes parecem fúteis. Durante o século passado, milhões de horas de trabalho e incontáveis ​​milhões de dólares de pesquisa foram despejados no campo – e todo esse esforço produziu exatamente zero tratamentos para danos na medula espinhal. Como observou um neurologista, “seria difícil encontrar qualquer outro ramo da ciência com mais de um século de tal esforço estéril”. Mas na última década, essas perspectivas sombrias se iluminaram consideravelmente, graças a um produto químico simples chamado PEG.

PEG significa polietilenoglicol, um polímero de cadeia longa com uma incrível sede por moléculas de água. Foi criado em 1859 e desde então tem sido usado em uma variedade estonteante de produtos, incluindo creme dental, fumaça artificial e anticongelantes. Talvez o mais famoso seja que os arqueólogos usaram o PEG para proteger a frágil pintura dos guerreiros de terracota da China contra a umidade do ar e preservar os pedaços de madeira de antigos naufrágios. No último caso, os cascos de madeira emergem das profundezas salgadas, muito encharcados, muitas vezes com a consistência de papelão molhado. O PEG estabiliza a madeira e substitui as moléculas de água no interior das células da madeira, o que impede que as tábuas se encolham e se partam quando a madeira seca.

PEG tem usos na medicina também, mais comumente como laxante. Sendo uma molécula sedenta por água, o PEG impede que os intestinos reabsorvam a água nas fezes, o que mantém as fezes moles e pesadas e facilita a passagem.

Mais recentemente, empresas de biotecnologia usaram o PEG para criar anticorpos que combatem doenças. Anticorpos são normalmente produzidos por certos glóbulos brancos, mas essas células não crescem bem fora do corpo, tornando os anticorpos difíceis de produzir em massa. Dois cientistas finalmente contornaram essa limitação na década de 1970, misturando, entre outras coisas, o PEG com as células cancerígenas. César Milstein e Georges Köhler sabiam que as células cancerígenas, embora destrutivas dentro do corpo, crescem muito bem no laboratório. Então eles começaram a procurar maneiras de fundir células produtoras de anticorpos com células cancerígenas para aproveitar as boas características de ambos. Após uma tentativa fracassada de usar vírus, Milstein e Köhler conseguiram criar esses “hibridomas” com o PEG. O polímero parece promover a fusão de células, desidratando e quebrando suas membranas, forçando as células a entrar em contato e permitindo que fiquem juntas. O trabalho de Milstein e Köhler sobre produção de anticorpos lhes rendeu um Prêmio Nobel em 1984 e ajudou a gerar uma indústria multibilionária que produziu tratamentos para a doença de Crohn, artrite reumatoide, vários tipos de câncer e rejeições imunológicas em cirurgias de transplante.

A capacidade do PEG de fundir células também explica por que o polímero se mostra tão promissor no tratamento de danos na medula espinhal. Nervos fora da medula espinhal – que transportam sinais para seus membros e órgãos – podem crescer novamente, ainda que lentamente, depois de sofrerem danos. O tecido nervoso dentro da medula espinhal não cresce novamente após o dano, o que significa que as lesões da medula espinhal geralmente causam paralisia permanente.

Mas o PEG poderia contornar essa limitação. Quando aplicado a células espinhais danificadas, quebra suas membranas e permite que as células acima e abaixo do local da lesão se fundam. Como resultado, os sinais do cérebro – que uma vez se dissiparam no ponto de ruptura – agora podem cruzar o local da lesão e conectar o cérebro e a parte inferior do corpo mais uma vez.

Até agora, o PEG provou ser eficaz no tratamento da paralisia da medula espinhal em uma variedade de mamíferos, incluindo cães. Eu pessoalmente testemunhei a maravilha do PEG em ratos enquanto visitava um laboratório de pesquisa na China. Lá, observei dois alunos de pós-graduação cortarem cirurgicamente a medula espinhal de vários camundongos, o que deveria ter tornado suas patas traseiras inúteis. (Eles cortaram as espinhas no meio das costas.) Mas antes de costurar os ratos, os estudantes esguicharam ali algumas gotas de PEG dissolvido em água, uma solução com uma cor levemente âmbar [alaranjado]. Dois dias depois, esses ratos estavam andando novamente. Não perfeitamente: eles ainda balançavam um pouco. Mas, em comparação com os ratos de controle – que não receberam PEG e que estavam arrastando suas pernas mortas – os ratos PEG fizeram uma recuperação quase milagrosa.

No momento, o PEG continua experimental. O sucesso em animais de laboratório não garante o sucesso em seres humanos, e ninguém sabe até que ponto o PEG – que no laboratório costuma ser aplicado imediatamente após danos na medula espinhal – funcionaria em lesões de longa duração, muitas vezes cobertas de tecido cicatricial. (Cirurgiões talvez pudessem contornar isso fazendo cortes novos que reduzissem as cicatrizes). Mas o PEG e outras substâncias químicas que fundem as células (coletivamente chamadas de fusogênios) mostram uma genuína promessa. Somente nos Estados Unidos, 11.000 pessoas sofrem danos na medula espinhal a cada ano, sem perspectivas de melhora. Depois de um século de tal esforço estéril, vale a pena comemorar um modesto broto de esperança.

Texto escrito por Sam Kean.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do original ‘Chemical Hope’ com autorização oficial dos detentores dos direitos. Revisado por: Kelly Vargas e Lucas Capello.

Original (English) content from Science History Institute (https://www.sciencehistory.org/). Content translated with permission, but portuguese text not reviewed by the original author. Please do not distribute beyond this site without permission. [[Conteúdo original (inglês) do Science History Institute (https://www.sciencehistory.org/) . Conteúdo traduzido com permissão, mas o texto em português não foi revisado pelo autor do original. Por favor, não distribua o conteúdo sem permissão.]]

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Síntese de dioxano partindo de etilenoglicol