Ramon y Cajal, buscando uma rede neural mais simples que o cérebro, estudaram o intestino delgado do coelho para encontrar células intersticiais, ele considerou as células terminais do sistema nervoso simpático (Ramon y Cajal, 1911). Seus desenhos do que mais tarde seria chamado de células intersticiais de Cajal, ainda são admiração cativante por sua precisão. A hipótese do ICC como células nervosas foi baseada na observação de que o ICC associado ao plexo mioentérico do intestino do coelho, corado com azul de metileno e impregnação com prata de acordo com o método de Golgi, semelhante aos tecidos neurais. Além disso, as células pareciam intercalar-se entre as células nervosas típicas e as células musculares lisas. Nos anos seguintes às publicações de Cajal, os morfólogos estudaram o ICC no intestino quase continuamente chegando à conclusão de que eram células nervosas, células de Schwann, fibroblastos ou células mioides. Ocasionalmente, alguém ligava as células com a geração da ritmicidade da atividade motora intestinal. Keith viu semelhanças estruturais com as células dos nós sinoatriais e formulou a hipótese de serem células de marcapasso (Keith, 1915). Leeuwe escreveu em 1937: “As células intersticiais de Cajal são as formações finais do sistema nervoso simpático, responsáveis pelas contracções rítmicas da actividade peristáltica intestinal” (Leeuwe, 1937). Ambache, embora ainda acreditando que ICC pertencia ao sistema nervoso, sugeriu, no entanto, que uma onda elétrica lenta, anterior às contrações, “representa a descarga de um marcapasso no intestino, e pode surgir na rede nervosa que foi descrita por Cajal” (Ambache, 1947). Nelemans e Nauta comentaram: “Como a maioria dos órgãos contendo células intersticiais mostra ritmicidade …. parece-nos mais provável que tenhamos de encontrar a origem desta ritmicidade na rede intersticial” (Nelemans e Nauta, 1951). A microscopia eletrônica anunciou a era moderna da pesquisa sobre a fisiologia e fisiopatologia das células intersticiais de Cajal. O primeiro artigo que forneceu a hipótese de ICC serem células de marcapasso com base nesta nova técnica foi publicado em uma revista italiana pela professora Faussone-Pellegrini na Universidade de Florença, Itália, onde ela descreveu ICC observadas em espécimes esofágicos e gástricos de pacientes que não sofrem de patologias de motilidade (Faussone Pellegrini et al., 1977). Uma tradução deste trabalho em inglês apareceu agora em Frontiers in Autonomic Neuroscience (Faussone Pellegrini et al., 2013). Faussone-Pellegrini formou-se na Universidade de Florença em 1963 com 23 anos de idade e foi oferecido um cargo no Departamento de Histologia e Embriologia para instruir os membros do departamento no uso do novo microscópio eletrônico de transmissão. Com pouco dinheiro e nenhuma ajuda Faussone Pellegrini descobriu então (1967-1968) o ICC no estômago do rato, mas não pôde publicar nada porque o seu professor decidiu que ela era muito jovem e não tinha sido convidada a procurar algo fora do tema que devia estudar. Anos mais tarde, no período de 1974-1976, o cirurgião Camillo Cortesini pediu a Faussone-Pellegrini que procurasse uma amostra da junção gastro-esofágica de pacientes com acalasia, onde ela viu que a morfologia do ICC diferia dos controles, pois eles tinham menos organelas como mitocôndrias, retículo endoplasmático liso e também tinham menos contato com células musculares lisas e nervos (Faussone Pellegrini et al., 1977). O fato de a acalasia estar associada a peristaltismo pobre deu-lhe idéias para a hipótese de que o ICC poderia ser células de marcapasso. O desenvolvimento da hipótese também foi auxiliado pela correlação dos achados fisiológicos da literatura com as informações estruturais que ela estava descobrindo. Faussone-Pellegrini (Faussone Pellegrini et al., 1977) refere-se a dois capítulos do Manual de Fisiologia de 1986. Holman escreveu que a atividade do marcapasso era provavelmente gerada por algumas ou todas as células musculares longitudinais do intestino delgado, reconhecendo que era improvável que todas as células musculares lisas exibissem propriedades de marcapasso (Holman, 1968). Prosser e Bortoff também focaram sua atenção nas células musculares longitudinais, mas eles fazem a seguinte afirmação: “Por razões morfológicas, Tiegs (1925) postulou que as células intersticiais que Cajal tinha descrito como abundantes ao longo dos nervos… formam uma rede intersticial que origina, conduz e coordena contracções rítmicas.” Entretanto, Prosser e Bortoff pareceram descartar isto pela afirmação de que “Richardson (1958) mostrou claramente por microscopia eletrônica que eles são fibroblastos formando bainhas ao redor dos nervos”

Além de estudos fisiológicos, a morfologia comparativa ajudou Faussone-Pellegrini a criar a hipótese. Faussone-Pellegrini escreve: “O baixo grau de diferenciação das células intersticiais como elementos contráteis pode estar ligado à auto-excitação, como no miocárdio (Viragh e Challice, 1973), onde o tecido específico dedicado à geração e condução de impulsos é composto por células menos bem diferenciadas para contração do que os miocardiócitos comuns” (Faussone Pellegrini et al, 2013).

Desde que o artigo original foi escrito em italiano (Faussone Pellegrini et al., 1977) ele não recebeu um grande público e Faussone-Pellegrini estava ansioso para publicar em inglês. O objetivo era um estudo do ICC no intestino delgado humano. As primeiras tentativas de publicação não tiveram sucesso, pois os revisores acreditavam que o ICC fosse células musculares imaturas ou células musculares mal fixadas. Mas finalmente em 1983 seu estudo foi publicado onde ela descreveu o ICC na área do plexo mioentérico e na área do plexo muscular profundo (Faussone Pellegrini e Cortesini, 1983). Durante este tempo Faussone Pellegrini também estudou o intestino pré e pós-natal do rato e demonstrou que os ICC não eram células musculares lisas imaturas e forneceu informações sobre a morfologia da diferenciação dos ICC da célula mesenquimal para os ICC “adultos” (Faussone Pellegrini, 1984).

O trabalho de Faussone-Pellegrini tornou-se mais conhecido através das publicações e apresentações de conferências do Professor Lars Thuneberg na Universidade de Copenhaga, Dinamarca. O trabalho de Faussone-Pellegrini (1977) foi citado na tese de doutorado seminal de Thuneberg (1982), culminando anos de microscopia eletrônica em um antigo microscópio Hitachi. Thuneberg tinha a capacidade de observar detalhes que pareciam irrelevantes para a maioria dos observadores, o que lhe proporcionou uma riqueza de idéias e muitas hipóteses originais. Thuneberg descobriu o ICC por volta de 1974, mas livre da pressão de publicar, não foi até 1982 que a pesquisa apareceu como uma tese de doutorado (Thuneberg, 1982). Thuneberg expandiu a evidência estrutural para o ICC como células de marcapasso e logo forneceu a primeira evidência fisiológica junto com Juri Rumessen (Thuneberg et al., 1984). A atividade de ondas lentas tinha se mostrado derivada da área do plexo mioentérico, então foi decidido investigar a possibilidade de que uma ablação fotoquímica da rede ICC-MP causaria o desaparecimento da atividade de ondas lentas registráveis. O azul de metileno vital estava se acumulando de forma única na rede ICC-MP e quando as células foram expostas à iluminação direta, o ICC foi severamente ferido e causou o desaparecimento das ondas lentas (Thuneberg et al., 1984), fornecendo forte suporte para a idéia de que o ICC-MP são células do marcapasso intestinal. O fisiologista que mais se aproximou da previsão deste resultado foi Tomita, que publicou em 1981: “É assim possível que algumas células particulares localizadas entre as camadas musculares atuem como marcapassos para as ondas lentas, e ativem tanto os músculos longitudinais quanto os circulares” (Tomita, 1981).

O estudo da ablação fotoquímica foi comunicado na 9ª Reunião Internacional de Motilidade GI em Aix en Provence (Thuneberg et al., 1984), que estimulou vários laboratórios a começarem a trabalhar no ICC. Posteriormente, o número de publicações sobre ICC aumentou drasticamente (Thuneberg, 1999). Embora Szurszewski não mencione o ICC como uma possível fonte na “bíblia” da fisiologia gastrointestinal de 1981: “The physiology of the Gastrointestinal Tract” editado por Leonard Johnson (Szurszewski, 1981), em 1986, o laboratório de Szurszewski registra a atividade elétrica de seções isoladas do intestino delgado e conclui que ondas lentas espontâneas do intestino delgado do cão, gato, coelho, gambá e humano são geradas em células não neurais localizadas entre a camada muscular circular longitudinal e externa. Sugere-se que o ICC pode ser a fonte (Hara et al., 1986). Suzuki et al. fizeram estudos semelhantes no jejuno do gato e chegaram à mesma conclusão (Suzuki et al., 1986). Na edição de 1987 de “Physiology of the gastrointestinal tract”, o artigo de Thuneberg de 1982 é amplamente discutido e Szurszewski escreve: “Quanto à natureza dessas células … as células intersticiais de Cajal parecem ter a maior quantidade de promessa (Szurszewski, 1987). O ICC tinha sido aceito no bastião da fisiologia gastrointestinal! Em 1989 mais evidências fisiológicas de outros laboratórios confirmaram o papel do CCI como marcapasso (Barajas-Lopez et al., 1989; Langton et al., 1989). Em 1999 Thuneberg e Faussone Pellegrini publicaram um trabalho conjunto, o “Guide to the identification of interstitial cells of Cajal” (Faussone-Pellegrini e Thuneberg, 1999).

Foi peculiar que Faussone Pellegrini desenvolveu a idéia de que as ICC eram células de marcapasso que governavam o peristaltismo enquanto trabalhavam no esôfago, onde sob condições normais não se notava nenhuma atividade rítmica espontânea e onde se assumia que o peristaltismo estava sob controle vagal. De fato, todos os estudos fisiológicos subseqüentes sobre o papel das ICC como células de marcapasso não envolveram o esôfago. Pensa-se que a perda de peristaltismo do corpo esofágico seja devida à perda de neurônios (Kraichely e Farrugia, 2006) ou devido à disfunção do ELA (Kraichely e Farrugia, 2006). O esôfago tem muito pouco ICC associado ao plexo mioentérico, o ICC mais frequentemente associado à atividade do marcapasso. O esôfago possui abundante TCI intramuscular (ICC-IM) disperso pelo músculo circular e longitudinal (Figura 1). Acredita-se que o ICC-IM esteja envolvido no marcapasso e na propagação lenta da onda no estômago (Hirst et al., 2006). Curiosamente, os ICC também são encontrados no músculo estriado do esôfago (Faussone-Pellegrini e Cortesini, 1986). Os ICC esofágicos estão associados com peristaltismo? Como em qualquer outra parte do corpo, o esôfago tem mecanismos de propulsão sobrepostos. A propulsão induzida pela deglutição é dirigida e coordenada pela excitação sequencial através de fibras vagais programadas pelo centro de deglutição no sistema nervoso central. Na ausência de atividade vagal, o mecanismo neural intramural pode tomar conta. A deglutição de um bolo ativa este sistema e a subseqüente contração propagadora tem características muito semelhantes àquela dirigida pelo sistema nervoso central (Diamant, 1989). A estimulação direta do músculo esofágico no opossum produz contrações que se propagam de forma peristáltica a uma velocidade semelhante à das contrações peristálticas produzidas pelas andorinhas, na presença de TTX (Sarna et al., 1977). Assim o esôfago tem um sistema de controle miogênico que pode orquestrar totalmente a atividade peristáltica e a rede de ICC é um candidato lógico para a sua origem. Em alguns pacientes com acalasia, a forte atividade contrátil rítmica é notada indicando claramente a presença de um marcapasso (Jee et al., 2009). Novas evidências no esôfago humano sugerem que o marcapasso pode ser uma rede de ICC-IM e PDGFRα células positivas (Ji-Hong Chen e Jan D. Huizinga, inédito). Assim, a idéia de Faussonne Pellegrini de CCI no esôfago como marcapasso ainda pode estar comprovadamente correta.

Figura 1. Ultra-estrutura do ICC-IM na camada muscular circular do esôfago inferior humano. (A) Um ICC-IM e seus processos formam múltiplas conexões (setas) com células musculares lisas adjacentes. (B) Um ICC-IM em um pequeno septo está próximo a dois pequenos feixes nervosos (N).

Em resumo, a hipótese de ICC serem células de marcapasso do intestino tem aparecido na literatura desde 1915. Faussone-Pellegrini foi o primeiro a publicar um estudo em 1977 que reforçou a hipótese através do uso da eletron-microscopia. Esta noção foi mais desenvolvida e popularizada por Thuneberg em 1982, dando início à era moderna dos estudos fisiológicos sobre as origens celulares da atividade do marcapasso intestinal.

Avalores

Este trabalho foi apoiado financeiramente por uma doação da National Natural Science Foundation of China (NSFC) # 81170249 para Ji-Hong Chen e dos Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde (CIHR) # MOP12874 para Jan D. Huizinga.