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Introdução: O crescente fardo das complicações vasculares diabéticas

A diabetes mellitus atinge agora mais de 530 milhões de adultos globalmente, um número que deverá ultrapassar 780 milhões até 2045. A hiperglicemia crônica, característica definidora do diabetes, inicia uma cascata complexa de distúrbios metabólicos, inflamatórios e hemodinâmicos que progressivamente danificam o endotélio, o revestimento de células únicas dos vasos sanguíneos. Esta lesão endotelial é a raiz comum de ambas as complicações macrovasculares (doença arterial coronária, acidente vascular cerebral, doença arterial periférica) e complicações microvasculares (retinopatia, nefropatia, neuropatia). A detecção precoce de danos vasculares é fundamental, pois estas complicações muitas vezes permanecem assintomáticas até fases avançadas e irreversíveis. Ferramentas diagnósticas tradicionais, como angiografia, espessura média íntima carotídea, ou albuminúria, detectam doença estabelecida, faltando a janela quando a intervenção ainda pode prevenir ou parar a progressão. Os biomarcadores não invasivos que refletem a lesão endotelial contínua oferecem uma visão direta para fases anteriores da patologia vascular. Entre eles, biomarcadores de células endoteliais circulantes (CEC) surgiram como uma das ferramentas mais promissoras para avaliar os danos vasculares diabéticos em tempo real.

O endotélio na doença vascular diabética

Função endotelial normal e homeostase

O endotélio saudável é muito mais do que uma barreira passiva. Regula ativamente o tônus vascular, trombose, inflamação e permeabilidade. As células endoteliais liberam óxido nítrico (NO) e prostaciclina para manter a vasodilatação, prevenir a agregação plaquetária, inibir a adesão leucocitária e suprimir a proliferação muscular lisa. A integridade desta monocamada é preservada através de um delicado equilíbrio entre a renovação celular (de células endoteliais adjacentes e células progenitoras derivadas da medula óssea) e o turnover celular (apoptose ou descolamento). Quando este equilíbrio é interrompido, o endotélio torna-se disfuncional, definindo o estágio para aterosclerose e oclusão microvascular.

Hiperglicemia-Induzido Lesão Endotelial: Mecanismos-chave

A exposição crônica a níveis elevados de glicose prejudica as células endoteliais através de várias vias interligadas:

  • Aumento do estresse oxidativo: A hiperglicemia impulsiona a superprodução de espécies reativas de oxigênio mitocondriais (ROS). ERO inativa o NO, promove a peroxidação lipídica e ativa fatores de transcrição pró-inflamatória, como o NF-κB.
  • A formação de produtos finais avançados de glicação (AGEs):] A glicação não enzimática de proteínas, lipídios e ácidos nucleicos produz AGEs, que se ligam aos receptores (RAGE) em células endoteliais, desencadeando estresse oxidativo, inflamação e apoptose.
  • Ativação da via do poliol:] O excesso de glicose é convertido em sorbitol, depletando NADPH e glutationa, reduzindo assim a capacidade antioxidante.
  • Ativação da proteína quinase C (PKC): A hiperglicemia aumenta o diacilglicerol, que ativa as isoformas da proteína PKC. O PKC prejudica a produção de NO, aumenta a permeabilidade endotelial e promove a expressão de moléculas pró-coagulantes e pró-inflamatórias.

Esses insultos, coletivamente, interrompem a sinalização do NO, promovem um estado pró-trombótico e pró-inflamatório e aceleram a apoptose e o descolamento das células endoteliais, resultado disfuncional, endotélio vazante, propenso à aterosclerose, trombose e oclusão microvascular.

Medindo danos endoteliais: O conceito de célula endotelial circulante

Quando as células endoteliais são lesadas, elas se desprendem da membrana basal e entram na corrente sanguínea. Essas células desapegadas são referidas como células endoteliais circulantes (CECs). Em indivíduos saudáveis, as contagens de CEC são extremamente baixas – tipicamente menos de 20 células por mililitro de sangue, com a maioria dos estudos relatando < 10 células/mL. Contagens de CEC elevadas são observadas em condições marcadas por lesão endotelial significativa, incluindo diabetes, hipertensão, síndromes coronárias agudas, vasculite e sepse. No diabetes, os níveis de CEC correlacionam-se com a duração da doença, controle glicêmico (HbA1c), e a presença e gravidade das complicações. Como os CECs se originam diretamente da parede do vaso, fornecem um instantâneo direto, em tempo real da lesão endotelial em curso, tornando-os um biomarcador único e valioso.

Células Endoteliais Circulantes como biomarcadores de danos vasculares diabéticos

Origem, identificação e fenotipagem

As CEC são células endoteliais maduras, com diferenciação terminal, que se desprenderam do revestimento intimal, podendo ser identificadas pela expressão de marcadores endoteliais específicos como CD146 (Mel-CAM), CD31 (PECAM-1), fator von Willebrand (vWF) e CD105 (endoglina), combinados com ausência do marcador hematopoiético CD45. Utilizando citometria de fluxo ou separação imunomagnética, os investigadores contam CECs e caracterizam seu estado de viabilidade – distinguindo subtipos viáveis, apoptóticos e necróticos. Essa fenotipagem pode fornecer informações adicionais: por exemplo, a predominância de CECs apoptóticos sugere lesão contínua com máquinas apoptóticas preservadas, enquanto CECs necróticos indicam danos líticos mais graves. O tamanho, granularidade e densidade de marcadores de superfície das CECs também podem variar dependendo do leito vascular de origem e do tipo de insulto.

Evidências clínicas: CECs elevados em diabetes

Um crescente conjunto de evidências demonstra que pacientes com diabetes tipo 1 e tipo 2 apresentam contagens de CEC significativamente maiores em comparação com controles etários. Um estudo de referência de McClung et al. (2008) encontrou que os níveis de CEC foram três a quatro vezes maiores em pacientes diabéticos e correlacionaram-se positivamente com HbA1c e com microalbuminúria, um marcador precoce de nefropatia. Estudos subsequentes confirmaram que os números de CEC aumentam com a duração do diabetes e pioram com o desenvolvimento de complicações. Na retinopatia diabética, as contagens de CEC aumentam progressivamente de estágios não proliferativos para proliferativos, refletindo a quebra da barreira retinal. Na nefropatia, os níveis de CEC se correlacionam com a taxa de excreção de albumina e declínio da TFGe. Na neuropatia, maiores contagens de CEC estão associadas a velocidades de condução nervosa reduzidas e neuropatia periférica sintomática. Notavelmente, os níveis de CEC também predizem eventos cardiovasculares futuros em populações diabéticas, independentemente dos fatores de risco tradicionais de Framingham, sugerindo que a dosagem de CEC poderia aumentar a estratificação de risco.

CEC e complicações macrovasculares

Em pacientes com diabetes e doença arterial coronariana estabelecida, a contagem de CEC é ainda mais elevada em comparação com pacientes diabéticos sem doença coronariana. Os números de CEC se correlacionam com a extensão da aterosclerose coronariana avaliada pela angiografia coronariana ou pela pontuação de cálcio na TC. Mais importante, o fenótipo dos CECs pode refletir instabilidade da placa: pacientes com síndrome coronariana aguda apresentam maior proporção de CECs apoptóticos ou necróticos em comparação com aqueles com angina estável, sugerindo que CECs não só indicam a carga de dano endotelial, mas também podem detectar erosão ou ruptura ativa da placa, proporcionando uma janela para a fisiopatologia de eventos vasculares agudos. Da mesma forma, na doença arterial periférica, os níveis de CEC são elevados em pacientes com isquemia crítica dos membros e queda após a revascularização bem sucedida.

CEC e complicações microvasculares

A doença microvascular é uma marca característica da diabetes, e CECs têm sido estudados em todos os principais órgãos-alvo:

  • Retinopatia:] Os números de CEC aumentam com o estágio de retinopatia, desde retinopatia diabética leve não proliferativa até proliferativa, associadas a níveis vítreos de fator de crescimento vascular endotelial (VEGF) e à quebra da barreira hematorretiniana.
  • Nefropatia: Contagens elevadas de CEC correlacionam-se com a relação albumina-creatinina urinária e com evidência histológica de lesão endotelial glomerular, além de predizer progressão da albuminúria e declínio da função renal.
  • Neuropathy:] A disfunção endotelial do vasa nérvoro contribui para a isquemia nervosa. Estudos mostram que maiores contagens de CEC em pacientes com neuropatia diabética sintomática em comparação com aqueles sem, e os níveis de CEC correlacionam-se com os escores de gravidade da neuropatia.

Essas associações suportam os CECs como um marcador unificador de dano microvascular em diferentes sistemas de órgãos, podendo permitir uma única análise sanguínea para avaliar a carga microvascular total.

Outros biomarcadores endoteliais: micropartículas e células progenitoras

Micropartículas endoteliais (EMPs)

As micropartículas endoteliais são pequenas (0,1-1 μm) vesículas de membrana liberadas de células endoteliais submetidas à ativação, lesão ou apoptose. Apresentam proteínas superficiais (por exemplo, CD144, CD146, CD31), componentes citoplasmáticos e microRNAs que refletem o estado da célula original. Em diabetes, os níveis de PEM são elevados e correlacionam-se com HbA1c, marcadores de estresse oxidativo e a presença de complicações vasculares. Os PEM são pró-coagulantes (exposição de fosfatidilserina e fator tecidual) e pró-inflamatórios, contribuindo ativamente para a patologia vascular em curso. Comparados com os CECs, os PEMs são mais abundantes em circulação e podem capturar informações sobre ativação endotelial além da lesão. No entanto, seu pequeno tamanho torna a detecção e padronização mais desafiadoras, e diferentes métodos de isolamento produzem resultados variáveis.

Células progenitoras endoteliais circulantes (EPCs)

As células progenitoras endoteliais são células derivadas da medula óssea que migram para locais de lesão vascular e contribuem para o reparo endotelial. Expressam marcadores característicos como CD34, KDR (VEGFR-2) e CD133. No diabetes, tanto o número quanto a capacidade funcional das CPE são reduzidos, refletindo reparo vascular comprometido. O equilíbrio entre lesão (CECs, PEMs) e reparo (EPCs) é pensado para determinar a saúde vascular líquida. A relação CEC/EPC, em particular, tem sido proposta como um biomarcador mais abrangente: uma elevada proporção indica lesão contínua com reparo insuficiente, um cenário fortemente associado com progressão de complicações diabéticas. Combinando CECs, PEMs e EPCs em uma avaliação multimodal pode fornecer um quadro mais completo de saúde endotelial do que qualquer marcador isolado.

Significado Clínico e Aplicações Práticas

Estratificação de Risco

Medir CECs e biomarcadores relacionados pode identificar pacientes diabéticos com maior risco de eventos vasculares, mesmo quando fatores de risco tradicionais parecem bem controlados. Por exemplo, um paciente com HbA1c de 7,5%, mas acentuadamente elevados CECs pode merecer um manejo mais agressivo da glicose, início mais precoce da terapia antiplaquetária ou triagem mais precoce para retinopatia e nefropatia. Níveis de CEC também podem ajudar a decidir quando iniciar a terapia com estatina ou inibidora da ECA além dos limiares atuais de risco. Em populações de risco intermediário, adicionar a medida de CEC à calculadora de risco da ASCVD poderia melhorar a discriminação e reclassificação.

Monitorização da Resposta ao Tratamento

Vários estudos demonstraram que os níveis de CEC e PEM diminuem após o tratamento com insulina, metformina ou agentes mais recentes, como inibidores do SGLT2 e agonistas dos receptores GLP-1. Por exemplo, um estudo de 2022 verificou que seis meses de terapia com dapagliflozina reduziu a contagem de CEC em 40% em pacientes com diabetes tipo 2 e insuficiência cardíaca. Da mesma forma, intervenções como treinamento supervisionado de exercícios, modificação dietética e cessação do tabagismo reduzem marcadores de lesão endotelial. A monitorização serial de CECs poderia fornecer uma medida objetiva, em tempo real, da eficácia do tratamento e ajudar a motivar a adesão do paciente. Em ensaios clínicos, biomarcadores endoteliais podem servir como desfechos substitutos para desfechos vasculares, potencialmente encurtando as durações do estudo e reduzindo os requisitos de tamanho da amostra.

Previsão de Eventos Cardiovasculares

Dados prospectivos apoiam a capacidade de CECs para predizer eventos cardiovasculares futuros em populações diabéticas e não diabéticas. Uma meta-análise de 10 estudos envolvendo mais de 2.500 pacientes constatou que CECs elevados estavam associados a um risco 2,5 vezes maior de eventos cardiovasculares adversos maiores (MACE). Importantemente, esta associação permaneceu significativa após ajuste para fatores de risco tradicionais, incluindo idade, sexo, tabagismo, hipertensão arterial, e colesterol lipoproteico de baixa densidade. Adicionando a medição CEC aos modelos de predição de risco existentes (por exemplo, o motor de risco para diabetes da DPEU) pode melhorar a discriminação e reclassificação, especialmente em pacientes classificados como de risco intermediário. Isso poderia levar a um uso mais precoce e mais direcionado de terapias preventivas.

Técnicas de Medição e Desafios

Citometria de fluxo

O método mais comum para quantificar CECs é a citometria de fluxo, utilizando anticorpos fluorescentes contra marcadores endoteliais como CD146, CD31 e CD105, enquanto excluindo leucócitos CD45 positivos. Entretanto, distinguir CECs verdadeiros de plaquetas (que expressam CD31), agregados de leucócitos plaquetários e detritos celulares requer um jateamento cuidadoso e o uso de corantes de viabilidade (ex.: 7-AAD, iodeto de propídio). A variabilidade interlaboratorial permanece um grande obstáculo à adoção clínica. Fatores como o tempo de coleta de sangue para processamento, tipo de anticoagulante (EDTA vs. citrato), temperatura de armazenamento e velocidade de centrifugação todos afetam a contagem de CEC. As diretrizes de consenso da Sociedade Internacional sobre Trombose e Haemostasia (ISTH) têm padronizado alguns aspectos, mas as diferenças em painéis de anticorpos, estratégias de gating e protocolos de enumeração persistem.

Separação Imunomagnética

Esta técnica utiliza esferas magnéticas revestidas com anticorpos anti-CD146 ou anti-CD34 para capturar CECs do sangue total. As células capturadas são então coradas com anticorpos fluorescentes específicos endoteliais e contadas manualmente ou por microscopia automatizada. A separação imunomagnética produz alta pureza e permite uma avaliação morfológica detalhada, mas é intensiva em trabalho, requer equipamento dedicado, e é menos adequada para laboratórios clínicos de alta produtividade. Plataformas mais recentes automatizadas, como o sistema RareCyte ou o sistema CellSearch (já livre para células tumorais circulantes), visam simplificar o isolamento e a análise, mas o seu desempenho para CECs em diabetes não foi amplamente validado.

Abordagens Moleculares e Ómicas

As técnicas emergentes focam na medição de transcritos de RNA específicos de CEC, microRNAs ou padrões de metilação de DNA lançados na circulação. Por exemplo, microRNAs específicos de endotelial, como miR-126, miR-92a e miR-222, são enriquecidos em CECs e PEMs e podem fornecer informações sobre o estado funcional das células desapegadas. O perfil proteômico de CECs e PEMs poderia identificar novos marcadores de dano vascular e reparo. Embora essas abordagens ainda estejam na fase de pesquisa, eles têm potencial para aumentar a sensibilidade e especificidade, e fornecer insights mecanísticos além da contagem celular.

Normalização e Intervalos de Referência

Uma barreira crítica ao uso clínico é a falta de faixas de referência amplamente aceitas. As contagens de CEC variam com a idade (mais altas em idosos), sexo, exercício recente (aumento transitório) e até ritmo circadiano. Em indivíduos saudáveis, a maioria dos laboratórios relatam uma faixa normal de 0-10 células/mL, mas alguns citam até 20 células/mL. Sem cortes de consenso, interpretar resultados individuais é difícil. Os esforços colaborativos multicêntricos, como aqueles coordenados pelo Instituto Vascular de Medicina e pela Rede Europeia de Biologia Vascular, estão trabalhando para estabelecer dados normativos em diversas populações, definir limiares clinicamente significativos e validar limites de decisão que predizem resultados.

Instruções futuras

Integração com outros biomarcadores e aprendizado de máquina

O potencial total dos biomarcadores CEC pode ser realizado quando combinado com outras medidas endoteliais (EMPs, EPCs, sICAM-1, sVCAM-1, sE-selectina) e variáveis clínicas. Modelos multivariáveis que incorporam contagens CEC, HbA1c, pressão arterial, perfil lipídico e biomarcadores de inflamação (hs-CRP) podem superar as calculadoras de risco atuais. Algoritmos de aprendizado de máquina podem ajudar a identificar padrões complexos e não lineares de alterações de biomarcadores que precedem eventos clínicos, potencialmente permitindo a previsão semanas ou meses antes do início dos sintomas. Tais modelos podem ser integrados em registros eletrônicos de saúde para fornecer suporte de decisão em tempo real.

Dispositivos de Atenção

Citômetros de fluxo miniaturizados, chips microfluídicos e dispositivos de contagem de células baseados em imagens que podem contar e caracterizar CECs à beira do leito estão em desenvolvimento ativo. Por exemplo, um dispositivo portátil usando foco acústico de células e detecção de fluorescência induzida por laser pode relatar contagens de CEC em minutos de uma única gota de sangue. Se validada, tal tecnologia poderia ser implantada em escritórios de atenção primária, clínicas de endocrinologia ou até mesmo em ambientes de monitoramento domiciliar para orientar o gerenciamento de diabetes e capacitar os pacientes.

DNA livre de células de origem endotelial

Outra área emergente é a medição do DNA livre de células (ADNcf) derivado de células endoteliais. Durante a apoptose ou necrose, as células endoteliais liberam fragmentos de DNA na circulação.A reação em cadeia da polimerase específica de metilação pode quantificar fragmentos com padrões de metilação específicos de endoteliais (por exemplo, no promotor do gene CDH5[).Esta abordagem não requer células intactas, evita muitas preocupações pré-analíticas e pode ser realizada em amostras plasmáticas armazenadas, facilitando estudos retrospectivos em larga escala.Os dados iniciais sugerem que os níveis de ADNcfC endotelial se correlacionam com as contagens de CEC e predizem desfechos vasculares no diabetes.

Cuidado Vascular Personalizado

Em última análise, os biomarcadores endoteliais podem se tornar uma pedra angular da medicina personalizada para o diabetes. O “fenótipo vascular” de um paciente – refletido pela abundância relativa de CECs, PECs e EPCs – poderia orientar a seleção do agente hipoglicemiante mais adequado, anti-hipertensivo ou anti-plaquetário. Por exemplo, um indivíduo com níveis elevados de CEC e baixas contagens de CEC pode se beneficiar preferencialmente de um inibidor do SGLT2, que tem sido demonstrado aumentar o número de EPCs e reduzir CECs em alguns estudos. O feedback de biomarcadores em tempo real também poderia ajudar os pacientes a entender a ligação entre comportamentos diários (dieta, exercício, sono) e sua saúde vascular, reforçando modificações no estilo de vida.

Conclusão

Os biomarcadores de células endoteliais circulantes oferecem uma janela direta e não invasiva para os danos vasculares que fundamentam as complicações mais temidas do diabetes. Apesar dos desafios persistentes na padronização, medição e estabelecimento de faixa de referência, a promessa clínica desses marcadores é substancial. Eles podem melhorar a estratificação de risco além de fatores tradicionais, monitorar a resposta terapêutica em tempo real e prever futuros eventos cardiovasculares. À medida que as técnicas de medição de estudos de validação maduros e em larga escala são concluídas, integrando ensaios baseados em CEC em cuidados de diabetes de rotina pode tornar-se uma realidade. Os clínicos que entendem esses biomarcadores estarão mais bem equipados para identificar pacientes em risco mais cedo e adaptar intervenções para preservar a saúde vascular, reduzindo, em última análise, a carga pesada da doença vascular diabética.

Referências Seleccionadas

  • McClung JA, Naseer N, Saleem M, et al. As células endoteliais circulantes estão elevadas em pacientes com diabetes mellitus tipo 2 independentemente de HbA1c. Diabetologia 2008;51(8):1441-1448. DOI[]
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