Adaptações do metabolismo redox aos extremos ambientais : mecanismo, distribuição e ocorrência do fenômeno de “preparo para o estresse oxidativo”

Abstract

A evolução selecionou um conjunto de adaptações fisiológicas e bioquímicas comuns em animais que toleram amplas variações de parâmetros ambientais em suas histórias de vida. Devido à dependência para produção de energia e a relação com a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), situações de flutuação dos níveis de O2 são condições potencialmente deletérias para animais. Ambientes extremos que afetam a disponibilidade e consumo de O2 incluem eventos de anóxia, hipóxia, congelamento, desidratação severa, exposição aérea de organismo de respiração aquática e estivação. Uma estratégia comum de animais submetidos a tais situações é a elevação dos níveis de antioxidantes endógenos. Esta estratégia foi batizada de “Preparo para o Estresse Oxidativo” (POS). Os objetivos deste trabalho foram: (i) propor um mecanismo molecular detalhado de ativação do POS em condições de baixa de oxigênio; (ii) desenvolver critérios de classificação e classificar espécies, determinando a prevalência do POS no reino animal; e (iii) verificar a ocorrência do POS em duas espécies de anuros da Caatinga durante a estivação na natureza. A compilação de dados fragmentados na literatura indica um acionamento do POS via aumento da produção de ROS durante a hipóxia. Segundo este modelo, durante a hipóxia haveria um aumento da produção mitocondrial de ROS, ativando fatores de transcrição sensíveis a alterações redox (Nrf2, FoxO, HIF-1 e NF-κB), que, por sua vez, promoveriam a expressão de antioxidantes endógenos. A classificação de animais usando diferentes critérios revelou que o POS é, de fato, uma estratégia amplamente utilizada por animais de 8 filos diferentes. A proporção de animais que apresentam o POS (POS-positivas) durante a privação de O2 depende do estresse ao qual o animal é submetido. O percentual de espécies POS-positivas foi de 54-77%, 64-77% e 75-86% nos casos de exposição aérea, anoxia e congelamento respectivamente. Dentre animais expostos à estivação e a desidratação a prevalência foi maior, atingindo valores de 91-100%. No caso da hipóxia, a prevalência de animais POS-positivos foi de 37,5-53%, dependendo do critério usado. A alta prevalência do POS no reino animal reforça a importância da modulação de antioxidantes em situações de privação de O2. Considerando que resultados de animais do campo podem ser mais ecologicamente relevantes que aqueles de animais em condições artificiais de laboratório, investigamos a modulação de antioxidantes no músculo de duas espécies de anuros da Caatinga, Pleurodema diplolistris e Proceratophrys cristiceps, durante a estivação sem intervenção experimental. Para tanto, foram analisadas as atividades de enzimas antioxidantes, enzimas metabólicas e a concentração de glutationa (nas formas reduzida e dissulfeto). Em ambas espécies, houve queda de 36% da atividade de citrato sintase muscular em animais estivando coletados durante a estação seca comparados com animais ativos. As atividades de catalase, glutationa peroxidase (total) e glutationa peroxidase (H2O2) aumentaram em ambas as espécies durante a estivação. Em P. diplolistris os aumentos foram de 74%, 74% e 73% respectivamente. Já em P. cristiceps os aumentos foram de 48%, 57% e 78% respectivamente. O aumento da capacidade antioxidante de ambas as espécies é o primeiro registro da ocorrência do POS em animais estivando livremente na natureza.