GST e melatonina em pacu

1. INTRODUÇÃO

Ao longo da evolução muitas transformações ocorreram para que um ser unicelular originasse os seres vivos tão diversos que existem hoje no planeta. Só os organismos que possuem moléculas com certas propriedades reacionais podem medrar frente às constantes mudanças ambientais do planeta.

Dentre as diversas adaptações ocorridas, a mais importarte deve ter sido a capacidade de suportar uma atmosfera que se tornava rica em oxigênio, uma vez que o oxigênio é um gás altamente corrosivo devido a sua alta capacidade de captar elétrons de outras moléculas.

Tais seres vivos, denominados aeróbios, desenvolveram mecanismos moleculares que usavam o poder oxidante do oxigênio para que a energia obtida de substratos orgânicos fosse melhor aproveitada. Atualmente, sabemos que esta função é desempenhada por uma cadeia de complexos enzimáticos presente na membrana da matriz mitocondrial, conhecida como cadeia transportadora de elétrons. A função desta cadeia de enzimas é a de produzir um gradiente eletroquímico entre o espaço intermembranar da mitocôndria e a matriz (mais prótons de um lado que do outro da membrana). Este gradiente é a força motriz para o processo de fosforilação oxidativa, que transforma ADP em ATP, pela ATP sintase (FIGURA 1).

A cadeia transportadora de elétrons utiliza o NADH como fonte de elétrons. Os elétrons são transportados ao longo da cadeia e, no final, terão como último aceptor o oxigênio, que por catálise da citocromo c oxidase, ao receber dois elétrons, reage rapidamente com prótons (H+) do meio formando uma molécula de água.

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FIGURA 1. Membrana interna da mitocôndria e complexos moleculares.

Todavia, mesmo em condições normais, uma pequena quantidade de elétrons escapa da cadeia transportadora e reage antecipamente com o oxigênio produzindo radicais livres, que são átomos que contêm pelo menos um elétron desemparelhado na última camada eletrônica. Tais radicais, extremamente instáveis, são ávidos por atingir configuração estável, o que acontece quando eles reagem com grupamentos de moléculas orgânicas.

Resultam deste processo as chamados espécies reativas do oxigênio (ERO), como o íon  superóxido (O2●-), o peróxido de hidrogênio (H2O2) e o íon hidroxil (●OH).

A quantidade de ERO produzida pode ser aumentada quando há variações de oxigênio disponível nas células, uma vez que a concentração de oxigênio pode aumentar ou diminuir a velocidade de transferência de elétrons através dos complexos I, III e IV (Lisa et al., 1998). Aumentando a probabilidade de perda de elétrons da cadeia respiratória, a variação do oxigênio disponível é uma causa importante para uma maior formação das ERO (Jezek  e Hlavatá, 2005).

ERO são potencialmente perigosas ao interagirem com proteínas, glicídios, ácidos nucleicos e lipídeos, presentes nas diversas estruturas celulares. Tal interação pode produzir intermediários secundários altamente tóxicos, que causarão danos e, em casos extremos, levarão à morte celular (Ellis, 2007).

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FIGURA 2. Ação das espécies reativas de oxigênio (ERO) sobre os ácidos graxos de lipídeos de membranas.

Um dos principais danos causados por ERO às células é a oxidação de lipídios, principalmente dos ácidos graxos insaturados presentes nos fosfolipídios das membranas celulares, o que altera a fluidez das mesmas. Este processo de oxidação é propagado ao longo da membrana e, se não for interrompido, pode culminar com a fragmentação do lipídeo em aldeídos, em especial o aldeído malônico (MDA) e o 4-hidroxinonenal (HNE) (Wheatley, 2000) (FIGURA 2). Além disso, as ERO causam oxidação de proteínas, alterando sua função biológica, bem como alterações químicas das bases nitrogenadas ou quebra dos ácidos nucleicos (Ellis, 2007).

Para se proteger do efeito nocivo da ação de ERO, os seres aeróbicos desenvolveram uma rede de defesa antioxidante composta por enzimas e por moléculas não enzimáticas, que consomem os radicais livres e as espécies reativas de oxigênio, diminuindo os eventos de suas reações com estruturas biológicas (Chaudière e Ferrari-Iliou, 1999) e também eliminando os produtos secundários da interação das ERO com componentes celulares (Sharma et al., 2004).

Antioxidantes não enzimáticos, como a glutationa reduzida (GSH), o ácido ascórbico (vitamina C), tocoferóis, tocotrienóis (vitamina E) e a melatonina são moléculas capazes de doar elétrons aos radicais livres e às espécies reativas de oxigênio, neutralizando-os (FIGURA 3). Recentemente, uma via do metabolismo da melatonina, promovida por radicais livres, que ocorre no cérebro e em outros tecidos extra-hepáticos, foi descrita como muito importante para neutralizar radicais hidroxil. Nas etapas metabólicas que transformam a melatonina em N-acetil-N-formil-5-metoxiquinuramida (AFMK), mais de quatro radicais livres podem ser consumidos. Contudo, a quantidade e a qualidade dos radicais neutralizados dependerão da via pela qual a melatonina será metabolizada. Estas características tornaram a melatonina o mais potente antioxidante não enzimático (Pandi-Perumal et al., 2006).

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FIGURA 3. Radical sendo neutralizado por um antioxidante. Fonte:http://www.biomatrixone.com/images/page_graphics/antiox_electrons

No entanto, do ponto de vista biológico, é um equívoco assumir que a defesa por antioxidantes não enzimáticos seria suficiente para neutralizar eficientemente a ação dos radicais superóxido, hidroxil e alcoxil. Isso porque, por exemplo, as constantes de velocidade das reações dos radicais hidroxil e alcoxil estão próximas do limite de difusão, o que significa que seria necessária uma grande concentração de antioxidantes não enzimáticos para prevenir os danos causados por estes radicais.

Assim, enzimas como a superóxido dismutase, catalase, glutationa peroxidase e glutationa S-transferase são exemplos de antioxidantes que potencializam a proteção contra radicais livres, assim como desfazem lipoperóxidos (Chaudière e Ferrari-Iliou, 1999).

O balanço entre produção e destruição destes radicais é muito importante. Quando a produção supera os níveis de defesa antioxidante ocorre o fenômeno de estresse oxidante.

Em 1956, Denham Harman publicou o “Aging: a theory based on free radical and radiation chemistry”, no qual, ele sugere que o processo de envelhecimento está associado ao acúmulo de mudanças progressivas causadas por reações deletérias de radicais livres. E que tais mudanças seriam responsáveis pelo aumento probabilístico de doenças e da morte com o avanço da idade (Harman, 1956). Hoje sabemos que o processo de envelhecimento é multifatorial, intercorrendo fatores genéticos e ambientais. Entretanto, a teoria sugerida não explica apenas o processo de envelhecer, mas também o aparecimento de patologias associadas à idade, como o câncer e as doenças degenerativas de Alzheimer, Parkinson e a aterosclerose (Rosa Nogués et al., 2006). Prova disso é que na doença de Alzheimer, no diabetes e na aterosclerose os níveis de 4-hidroxinonenal, acroleína e malondialdeído estão aumentados (Sharma et al., 2004)