Segredos do azul do mar: Pouco conhecidos, ambientes costeiros e marinhos abrigam grande biodiversidade e têm potencial para gerar novas moléculas

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Molusco Tambja stegosauriformis: substâncias isoladas com potencial para desenvolvimento de fármacos

Do litoral de cabo Orange, no estado do Amapá, ao singelo curso d’água de Arroio Chuí, extremo sul do Rio Grande do Sul, incluindo os arquipélagos de Fernando de Noronha e de São Pedro e São Paulo e as ilhas de Trindade e Martim Vaz, a costa brasileira é famosa pela beleza e diversidade de suas paisagens, compostas por praias, costões rochosos, dunas e falésias, entre outros ambientes. Já a parte menos conhecida do litoral nacional é aquela que se encontra submersa e parcialmente oculta pela linha do mar, num mundo abaixo da superfície, constituído por ecossistemas extremamente ricos e complexos. “Dos 2,2 milhões de espécies marinhas conhecidos no mundo, apenas 9% foram descritas. Significa que desconhecemos mais de 90% da biodiversidade de nossos ambientes costeiros”, destacou a bióloga Mariana Cabral de Oliveira, do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB-USP), em sua palestra durante o penúltimo encontro do Ciclo de Conferências Biota-FAPESP Educação, no dia 24 de outubro, em São Paulo.

Ao mesmo tempo, ressaltou a pesquisadora, as altas taxas de extinção, induzidas pelas atividades humanas, como a sobrepesca, poluição, urbanização e transferência de organismos que podem se tornar invasores, têm contribuído para que o trabalho de identificação das espécies marinhas se torne ainda mais complicado. Para se ter uma ideia, estudos estimam que a atual comunidade científica internacional precisaria de aproximadamente 360 anos e US$ 263 milhões apenas para identificar esses animais. “Estamos diante de um enorme desafio”, alertou Mariana. “Grande parte da biodiversidade marinha permanece desconhecida, enquanto a degradação e a exploração excessiva dos recursos naturais fornecidos por esses ambientes são cada vez maiores. Paralelamente, não dispomos de recursos, humanos e financeiros, suficientes para estudar por completo essa variedade de organismos.”

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Da esquerda para a direita: Mariana Cabral de Oliveira, Roberto Berlinck e Maria Gasalla

Para a bióloga, uma abordagem que facilitaria esse processo seria a do DNA Barcoding, ou Código de Barras de DNA (ver Pesquisa FAPESP nº 167). A ideia é simples: gerar uma etiqueta molecular a partir de uma pequena sequência de DNA para cada espécie, de modo a ser possível identificá-la. “Esse seria um sistema prático e uniforme para a identificação de espécies em escala global”, disse. Para isso, também seria necessário um banco de dados bem estruturado.

Esse banco já existe: é o The Barcode of Life Data Systems. “À medida que ele é alimentado com informações coletadas, como fotografias, informações taxonômicas etc., novas etiquetas são criadas, sendo possível compará-las com outras sequências”, explicou. De acordo com Mariana, esse sistema pode ser usado mesmo quando as técnicas taxonômicas tradicionais não são viáveis. “Para identificarem uma espécie, os taxonomistas geralmente precisam do organismo inteiro. Com o DNA barcoding, é possível trabalhar com fragmentos desses organismos, desde que se possa extrair seu material genético.” Projetos desenvolvidos no âmbito do Biota-FAPESP já utilizam essa abordagem. Um deles, realizado numa parceria entre o Instituto de Biociências da USP, o Instituto de Botânica e a Universidade Estadual Paulista de São José do Rio Preto, tem estudado a diversidade, morfologia e distribuição geográfica de macroalgas vermelhas do estado de São Paulo.

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Muitas das espécies marinhas são, inclusive, de grande importância socioambiental. É o caso das algas: “Até 50% do oxigênio disponível no planeta é produzido por elas”, afirmou Mariana. Já as microalgas do plâncton são essenciais nos ciclos geoquímicos globais, enquanto as macroalgas, multicelulares, podem ser fonte de alimento para uma ampla variedade de organismos marinhos, e também para o ser humano. Segundo estudo publicado, em 2012, na revista PLoS One, o Brasil tem os maiores e mais contínuos bancos de algas calcárias do mundo, uma das responsáveis pela formação dos recifes naturais. Sua área equivale à da Grande Barreira de Corais, na Austrália. Apenas o banco de Abrolhos tem cerca de 20.900 quilômetros quadrados (km²).

As algas, na verdade, têm sido um recurso natural cada vez mais explorado pelo homem. O cultivo de Nori (Pyropia spp.), aquela alga que envolve o sushi, movimenta uma indústria de US$ 3 bilhões apenas no Japão. Outra indústria bastante relevante baseada no cultivo desses organismos é a produção de hidrocoloides, um tipo de gelatina extraída de algumas espécies de algas, além da produção de biomassa para biocombustível ou como fonte de moléculas para aplicações diversas. “Usadas como biofábricas, as algas têm ainda um diferencial positivo: são capazes de utilizar a energia solar e remover o gás carbônico (CO₂) da atmosfera, ao passo que geram bioprodutos de interesse econômico”, afirmou Mariana. Ao todo, cerca de 2 mil espécies de algas foram descritas no Brasil. Os grupos com as maiores quantidades de espécies identificadas são as diatomáceas, rodofíceas — as algas vermelhas — e as dinofíceas.

A diversidade de espécies que vivem em ambientes costeiros no Brasil não se restringe apenas à flora marinha. Levantamentos realizados por pesquisadores brasileiros estimam que a fauna litorânea contabilize mais de 10 mil espécies. “É curioso observar o contraste em relação à diversidade e à abundância de espécies entre as duas costas da América do Sul”, disse a bióloga Maria de los Angeles Gasalla, do Instituto Oceanográfico (IO) da USP. Segundo ela, na costa do Atlântico o número de espécies de peixes é maior do que no litoral do Pacífico. Na costa brasileira, 10,5% das espécies de peixes que habitam os recifes de corais são endêmicas. Nas regiões Sul e Sudeste, muitos peixes têm importante valor comercial, como a pescada-foguete (Macrodon ancylodon), a sardinha-verdadeira (Sardinella brasiliensis) e o bonito-listrado (Katsuwonus pelamis).

Apesar de apresentar uma maior riqueza de espécies, a margem oriental da América do Sul abriga uma menor abundância por espécie de peixes do que a borda ocidental. “Neste cenário, o Brasil se destaca também pela grande diversidade de moluscos, mais de 1.800”, destacou Maria. A costa brasileira abriga ainda uma vasta diversidade de crustáceos, peixes, águas-vivas e esponjas, entre outros.

A zona costeira e marinha do Brasil, incluindo a zona econômica exclusiva e a extensão da plataforma continental, abrange uma área de 4,5 milhões de km², dos quais cerca de 34% são considerados pelo Ministério do Meio Ambiente como áreas prioritárias para conservação. “Ao menos em termos burocráticos, no entanto, somente 1,8% está sob proteção de Unidades de Conservação Marinha. Isso não implica que essas unidades funcionem adequadamente, que tenham sido bem delimitadas cientificamente, nem que estejam realmente protegidas dos impactos antrópicos”, afirmou Maria.

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Espécie de alga marinha, fundamental para a produção de oxigênio

Esse percentual está muito abaixo da meta 11 de Aichi, proposta pela Convenção sobre Diversidade Biológica das Nações Unidas, que prevê pelo menos 10% de áreas marinhas ou costeiras protegidas. Já as áreas de concessão para exploração de gás e petróleo seguem aumentando e ultrapassam os 12%. “Os objetivos das unidades de conservação devem ser muito claros em relação ao que, de fato, estariam protegendo. Do contrário, não chegamos a lugar algum”, disse a bióloga do IO. Para atender as necessidades humanas de renda, emprego e alimentação, é crucial, de acordo com a pesquisadora,  manejar a pesca adequadamente e regulá-la.  Segundo Carlos Joly, coordenador do programa Biota-FAPESP, em São Paulo, desde 2008, 90% do litoral está protegido por um mosaico de Áreas de Proteção Ambiental e Áreas de Relevante Interesse Ecológico.

O potencial do pouco conhecido universo marinho também pode ser aproveitado do ponto de vista aplicado. Ao longo dos anos, muitos organismos marinhos têm sido ou foram usados como fontes de novas substâncias para a indústria farmacêutica e de cosméticos. Pigmento obtido da glândula dos moluscos Murex groschi e Murex recurvirostris, a púrpura-de-tiro foi, por exemplo, usada por séculos, desde a Antiguidade até o fim da Idade Média, para tingir vestes. “Essa foi uma das primeiras indústrias químicas baseada em substâncias extraídas de organismos marinhos”, disse Roberto Berlinck, do Instituto de Química da USP de São Carlos. Superexplorados, esses moluscos se extinguiram em meados do século XV. A estrutura da púrpura-de-tiro só foi desvendada bem mais tarde, em 1909, muito tempo depois de seu uso comercial ter sido abandonado.

Agentes antitumorais
Mais recentemente, diversas moléculas isoladas de organismos marinhos têm sido testadas como candidatos a antitumorais. A esqualamina, por exemplo, substância isolada das vísceras do tubarão Squalus acanthus, já está em fase de testes clínicos. “Ela pode ser um agente inibidor da angiogênese, o mecanismo de crescimento de novos vasos sanguíneos a partir dos já existentes que favorece a proliferação de células tumorais”, disse Berlinck.

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Molusco nudibrânquio Tambja: alta concentração de compostos químicos em seu manto externo

Outro exemplo de substância potencialmente útil no combate ao câncer é a ecteinascidina-743, isolada da Ecteinascidia turbinata, um organismo invertebrado de aspecto esponjoso que vive grudado a rochas. Os pesquisadores observaram que essa substância pode ser usada na quimioterapia para danificar o material genético das células tumorais. Atualmente essa substância está em fase de testes clínicos.

Berlinck e outros pesquisadores têm se dedicado ao estudo das defesas químicas dos nudibrânquios, um grupo de moluscos sem conchas com significativa ocorrência no Brasil, no qual estão inseridas as lesmas-do-mar. Num estudo sobre um molusco do gênero Doris, eles isolaram uma substância conhecida como xilosil-MTA, um nucleosídeo modificado com átomo de enxofre. Foi o primeiro relato dessa substância, cujo potencial farmacológico ainda será investigado, em um espécime desse gênero no país. Outros moluscos, como os do gênero Tambja, têm atraído a atenção por serem pequenos e concentrarem muitos compostos químicos em seu manto externo como mecanismo de defesa. Segundo Berlinck, diversas substâncias com potencial farmacológico já foram isoladas desses animais.

O Ciclo de Conferências Biota-FAPESP Educação é uma iniciativa do Programa Biota-FAPESP, em parceria com a revista Pesquisa FAPESP, voltada à discussão dos desafios ligados à conservação dos principais ecossistemas brasileiros (ver programação). As palestras, que se encerram em novembro, apresentam o conhecimento gerado no Brasil sobre o tema e pretendem contribuir para a melhoria da educação científica e ambiental de professores e alunos do ensino médio. 

Fonte: Revista Fapesp on line - nov/2013

Por:  Rodrigo de Oliveira Andrade

Toxina que alivia

 

O veneno da ‘P. nigriventer’ é neurotóxico e pode causar dificuldade respiratória, vômito, tontura, entre outros sintomas. Como não tecem teias, essas aranhas causam grande número de acidentes. (foto: Jarekt/ Wikimedia Commons – CC BY-SA 3.0)

 

 Pesquisa da UFMG mostra que componente do veneno de aranha nativa do Brasil pode ser usado para tratar dores causadas pelo câncer. A substância tem alto poder analgésico e causa poucos efeitos colaterais.

Aranhas armadeiras não são exatamente o tipo de animal que se gostaria de ter por perto. Além de muito agressivas, seu veneno é considerado o mais potente entre os aracnídeos. Paradoxalmente, uma espécie do grupo libera uma toxina analgésica que pode amenizar o sofrimento de pacientes com câncer. Testes com camundongos e ratos sugerem que a substância funciona melhor do que os fármacos utilizados atualmente para esse fim.

A espécie em questão é a Phoneutria nigriventer, tipo de armadeira presente em todo o Brasil e outras regiões da América do Sul e que contém o peptídeo Phα1β (‘Ph alfa 1beta’) em seu poderoso veneno. Além de ter se mostrado eficaz no combate às dores decorrentes do câncer, o uso da toxina nos animais apresentou muito menos efeitos colaterais que outros analgésicos administrados na mesma situação.

De acordo com a farmacêutica Flávia Rigo, da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), a substância ainda tem a vantagem de não causar tolerância nos pacientes. “Isso ocorre quando, depois de várias vezes administrado, um fármaco passa a ter menos efeito no organismo, o que implica no aumento constante das doses”, explica.

Para testar as propriedades analgésicas da toxina, Rigo separou os animais em dois grupos. O primeiro, formado por camundongos, recebeu células de melanoma nas patas direitas e foi tratado com morfina. O segundo grupo, composto por ratos, foi apenas submetido à quimioterapia, com o medicamento paclitaxel, sem ter desenvolvido câncer. A substância eliminou totalmente tanto a dor causada diretamente pelo tumor, quanto a decorrente da quimioterapia.

A toxina foi administrada quando os animais do primeiro grupo começaram a desenvolver tolerância ao analgésico e os do segundo apresentaram dores agudas, decorrentes do tratamento. O composto foi injetado por via intratecal, diretamente na medula espinhal.

Segundo a farmacêutica, a substância eliminou totalmente tanto a dor causada diretamente pelo tumor, quanto a decorrente da quimioterapia. A analgesia durou seis horas, duas a mais que a provocada pela morfina, por exemplo.

De acordo com Rigo, o único efeito colateral observado foi uma leve sensibilidade na pele. Já a ziconotida, utilizada no estudo para efeitos comparativos, causou distúrbios motores e sonolência nos animais. Esse peptídeo, derivado do veneno do caracol Connus magus, é usado atualmente no tratamento de pacientes com câncer ou Aids tolerantes à morfina.

Cortando a comunicação

As dores provocadas pelo câncer têm origens diversas, estando relacionadas, principalmente, à compressão de nervos e vasos pelo tumor e à agressividade das terapias.

Trabalhos anteriores já haviam mostrado que a toxina bloqueia canais de cálcio presentes nas células, impedindo a liberação de neurotransmissores. Esses canais têm papel fundamental na condução de estímulos neurológicos até o sistema nervoso central. Ao interromper esse processo, a Phα1β faz com que o cérebro não ‘fique sabendo’ que há algo errado e, consequentemente, não envie o estímulo de dor para o local afetado.

Apesar dos resultados positivos dos testes, não seria possível utilizar somente a toxina no tratamento das dores do câncer. Por ser um peptídeo – tipo de molécula que sofre degradação excessiva no estômago e não é bem absorvida pelo intestino –, a Phα1β precisaria ser aplicada por via intratecal. E por se tratar de uma injeção diretamente na medula, a aplicação recorrente por tempo prolongado seria inviável.

No entanto, foi observado durante o estudo que os animais resistentes à morfina que recebiam doses da Phα1β tiveram essa tolerância diminuída. Isso possibilitaria um tratamento alternado, em que a toxina seria introduzida apenas pontualmente.

 

Embora a morfina seja amplamente usada no combate a dores intensas, sua administração constante provoca tolerância nos pacientes, diminuindo a eficácia do tratamento. No entanto, aplicações pontuais da toxina Phα1β podem amenizar esse problema. (foto: Nottingham Vet School/ Flickr – CC BY-NC-SA 2.0)

Outro problema é a necessidade de sintetizar a substância em laboratório para a realização dos testes com seres humanos e para o desenvolvimento de medicamento. Além de a P. nigriventer ser muito difícil de capturar e criar em cativeiro, a quantidade de veneno obtido de cada aranha é muito pequena. “O processo para desenvolver a Phα1β é muito complexo, já que é preciso reproduzir todas as ligações do peptídeo em uma estrutura tridimensional”, afirma Rigo.

Mas, de acordo com a pesquisadora, existem pesquisas nesse sentido sendo conduzidas, visto que em 2008 outros estudos já haviam comprovado a eficácia do composto no tratamento de dores neuropaticas e associadas a inflamações.  

Já a próxima etapa do estudo de Rigo será observar a ação da toxina da armadeira em animais com dor associada à Aids.

Fonte: Ciência Hoje On-line / Publicado em 04/02/2013 |

Por: Yuri Hutflesz