Ciência é INVESTIMENTO! Vamos transformar o Brasil em uma Nação rica e forte!

DETECTANDO OXIGÊNIO NO AMBIENTE ATRAVÉS DE NEURÔNIOS

DETECTANDO OXIGÊNIO NO AMBIENTE ATRAVÉS DE NEURÔNIOS

Edição Vol. 4, N. 4, 09 de Janeiro de 2017

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2017.01.09.004

Uma pesquisa do Instituto Max Planck mostra que mamíferos podem sentir níveis de oxigênio no ambiente usando neurônios especializados em seus narizes, que estão presentes na mucosa olfativa. É, mas muita calma nessa hora. Estamos falando de camundongos… Mas como nosso genoma tem 97% de similaridade com os pequenos mamíferos felpudos (1), então é bem possível que um destes genes possa estar presente em nossa genoma, porém inativo. Quem sabe algum dia alguém edite esse gene para ativá-lo em um super X-man?…

“Um animal ou um ser humano mantido em um local totalmente fechado, sem ar, morre logo – mesmo que haja comida suficiente. Por quê?

Quase todos os seres vivos empregam o oxigênio num processo que libera energia para as suas atividades. Sem oxigênio, a maiorias dos seres vivos não consegue energia suficiente para se manter vivo. Esse processo é chamado de respiração celular.

Vamos ver como ela ocorre:

O processo que envolve a entrada de oxigênio em nossos pulmões e a saída de gás carbônico é chamado de respiração pulmonar. Dos pulmões o ar entra e, pela corrente sanguínea, é levado para dentro de estruturas microscópicas que formam o nosso corpo, as células. Nas células ocorre a respiração celular, onde o oxigênio combina-se com substâncias químicas do alimento (principalmente com o açúcar, a glicose) e libera energia. Além disso, produz-se também gás carbônico e água.

Veja um resumo da respiração celular:

glicose + oxigênio ——-> gás carbônico + água

screen-shot-2017-01-10-at-9-26-03-am

A DIFERENÇA ENTRE RESPIRAÇÃO CELULAR E COMBUSTÃO

Tanto na respiração celular quanto na combustão da maioria das substâncias, ocorre a produção de gás carbônico e vapor de água. Mas a respiração é um processo mais complicado e demorado do que a combustão: a respiração ocorre em etapas. A glicose, por exemplo, é transformada em uma série de substâncias até virar gás carbônico e água.

Se a respiração ocorresse da mesma forma que a combustão, a energia seria liberada muito rapidamente, e o calor faria a temperatura do organismo aumentar tanto que provocaria a morte. Em vez disso, na respiração a energia é liberada aos poucos, sem a temperatura da célula aumentar muito” (2).

GENOMA E OLFATO

O genoma de camundongos abriga mais de 1000 genes para receptores odorantes, o que lhes permite cheirar odores inumeráveis em seus arredores. Pesquisadores da Unidade de Pesquisa Max Planck para Neurogenética em Frankfurt, Universidade do Saarland em Homburg, Universidade de Cambridge e Instituto Karolinska (a sede da indicação do prêmio Nobel) em Estocolmo descobriram que camundongos também podem sentir o nível de oxigênio do ar inalado usando neurônios em seu nariz. Para esta propriedade sensorial recém-descoberta, os camundongos dependem de dois genes denominados Gucy1b2 e Trpc2, mas aparentemente não nos genes para receptores odorantes (3).

A equipe de cientistas descobriu que um tipo específico de neurônio quimiossensorial na mucosa olfatória do camundongo responde a diminuições de oxigênio no ambiente. As células quimiossensoriais tipicamente detectam um aumento na concentração de uma substância. Nos mamíferos, pensava-se que a falta de oxigênio era detectada principalmente pelo corpo carotídeo, um órgão sensorial situado nas artérias carótidas no pescoço. A ativação do corpo da carótida resulta na ativação do centro respiratório no cérebro. Como camundongos vivem em tocas, parece que durante a evolução um mecanismo adicional desenvolveu a fim de proteger os indivíduos e suas proles de uma escassez de oxigênio (3) (Figura 1).

screen-shot-2017-01-10-at-9-26-15-am 

Figura 1: Camundongos podem sentir níveis de oxigênio no meio ambiente. Os objetos verdes representam as células tipo B – sendo assim os neurônios que são ativados pela baixa concentração de oxigênio ambiental. Os objetos vermelhos representam neurônios sensoriais olfatórios “canônicos” ou “convencionais”: estas células expressam cada um dos 1100 genes receptores de odor no genoma e respondem a ligantes olorosos, ou de cheiros, convencionais: Fonte: (3).

A função destas chamadas células B era enigmática até este trabalho. Os pesquisadores ativaram essas células aplicando ar com baixo teor de oxigênio e descobriram uma função possivelmente vital dessas células. Eles também investigaram como as células do tipo B se comportam quando expostas a vários níveis de oxigênio. Usando um corante sensível ao cálcio, eles observaram que as células tipo B na mucosa olfativa são ativadas após uma diminuição moderada do nível de oxigênio no ambiente externo (3).

Os cientistas descobriram que os genes Gucyb12 e Trpc2 são essenciais para a transdução de sinal em células tipo B após exposição aos níveis baixos de oxigênio (3). Eles utilizaram camundongos geneticamente modificados nos quais esses dois genes foram inativados. Estes genes codificam, respectivamente, uma enzima que produz o segundo mensageiro cGMP e um canal iônico através do qual o cálcio entra nas células. Sem os genes funcionais Gucy1b2 e Trpc2, as vias de sinalização dependentes de cálcio não são ativadas em células tipo B, e os camundongos não conseguem distinguir ou responder adequadamente a níveis reduzidos de oxigênio (3). Até agora o sensor molecular que detecta o baixo nível do oxigênio permanece desconhecido. Os pesquisadores ainda estão investigando os mecanismos de sinalização que resultam na ativação desses neurônios (3).

Além disso, os cientistas descobriram que camundongos podem aprender muito rapidamente onde são os locais com baixos níveis de oxigênio, e então evitar essas áreas. Por outro lado, os camundongos com genes Gucy1b2 ou Trpc2 inativados não podem distinguir entre níveis de oxigênio normais e moderadamente diminuídos no ambiente externo e não apresentam comportamento de evitar estas áreas com baixo nível de oxigênio. Estes genes permitem, assim, aos camundongos, desde cedo, selecionarem locais com um nível ótimo de oxigênio (3).

Os pesquisadores especulam que as células tipo B também têm influência social em camundongos. Por exemplo, os camundongos constroem seus ninhos preferencialmente em locais com um nível de oxigênio mais elevado para proteger seus descendentes. As proles precisam de oxigênio suficiente, caso contrário elas seriam desatendidas.

Os camundongos podem ser mais sensíveis à falta de oxigênio do que os seres humanos. Os genes Gucy1b2 e Trpc2 humanos são pseudogenes, o que significa que estes genes podem não codificar proteínas. Também permanece a ser determinado se as células do tipo B ocorrem em seres humanos e se também detectam níveis baixos do oxigênio.

Fonte: Instituto Max Planck

Referências

1.Cheng Y, Ma Z, Kim BH, Wu W, Cayting P, Boyle AP, et al. Principles of regulatory information conservation between mouse and human. Nature. 2014;515(7527):371-5.

2.biologia S.

3.Bleymehl K, Perez-Gomez A, Omura M, Moreno-Perez A, Macias D, Bai Z, et al. A Sensor for Low Environmental Oxygen in the Mouse Main Olfactory Epithelium. Neuron. 2016;92(6):1196-203.

Print Friendly

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado Campos obrigatórios são marcados *


*

Você pode usar estas tags e atributos de HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>