Metabolismo oxidativo e estado redox tecidual dependente da função e do estado nutricional de operárias de Apis mellifera L. - Cervoni, Mário Sergio (2018)
As operárias de Apis mellifera realizam diferentes tarefas de acordo com a sua idade (polietismo etário), sendo que operárias jovens cuidam da cria e quando mais velhas forrageiam. Entretanto, tal transição não segue uma cronologia fixa, mas se ajusta às necessidades da colônia, especialmente as condições nutricionais, tanto da colônia quanto dos indivíduos. Nesse sentido, abordamos a questão de como o metabolismo oxidativo no corpo gorduroso das operárias, i.e., o centro do metabolismo intermediário destes insetos, está relacionado com alterações da função das operárias na colônia e como o mesmo responde a um estresse nutritivo imposto individualmente em duas fases, na fase larval e na fase adulta. Como métodos para avaliar a atividade mitocondrial e o estado redox das células do corpo gorduroso utilizamos um sistema de respirometria de alta resolução para medir o consumo de O2, e realizamos ensaios bioquímicos para quantificar a geração de espécies reativas de oxigênio (EROs), os níveis de óxido nítrico, o número de unidades mitocondriais, e eventuais danos oxidativos resultantes. Ademais, por meio de PCR quantitativa medimos a expressão relativa de genes ligados à biogênese mitocondrial, ao sistema antioxidante e à via de sinalização por hipóxia. Na comparação destes parâmetros entre operárias nutridoras e forrageiras avaliamos separadamente os três principais compartimentos do corpo (cabeça, tórax e abdômen) uma vez que esses estão diferencialmente relacionados a tais funções. Para os tecidos da cabeça observamos que as amostras de nutridoras apresentaram maior consumo de O2, associado a uma maior produção de EROs e expressão elevada dos genes da via de hipóxia, enquanto forrageiras apresentaram maiores quantidades de transcritos dos genes do sistema antioxidantes e menores níveis de danos oxidativos. Para os tecidos do tórax observamos nas forrageiras uma maior capacidade de produção de ATP, acompanhada de uma elevada expressão de genes codificadores de enzimas do sistema antioxidante e menores níveis de danos oxidativos. Com relação aos tecidos abdominais, as abelhas nutridoras apresentaram maior atividade mitocondrial, enquanto as amostras de forrageiras apresentaram maior número de unidades mitocondriais, elevados níveis EROs e também uma expressão elevada dos genes do sistema antioxidante e da via de hipóxia. Assim, os dados revelaram uma clara mudança na atividade mitocondrial e nos padrões redox teciduais associados a esta transição de polietismo etário. Também notamos diferenças nestes parâmetros para cada compartimento do corpo analisado, refletindo uma demanda energética diferencial em cada tecido. A segunda parte do projeto teve como objetivo avaliar os mesmos parâmetros redox em uma situação de restrição alimentar em três situações distintas. O primeiro grupo experimental foi constituído de larvas que sofreram restrição calórica por umperíodo de 10 horas. O segundo grupo foi composto por abelhas recém emergidas que sofreram ou não tal restrição calórica no período larval. O terceiro grupo consistiu de abelhas que sofreram ou não restrição calórica no período larval, e após emergirem foram mantidas em caixas até atingirem a idade de 7 dias, quando foram submetidos novamente a uma restrição calórica. Para o primeiro grupo, as larvas, verificamos que após o período de restrição calórica os genes relacionados com a biogênese mitocondrial e o sistema antioxidante apresentaram níveis de expressão menores comparadas com larvas controle. Observamos também que larvas que sofreram restrição calórica apresentaram menor consumo de O2 e menores níveis de EROs. Para o segundo grupo, as abelhas recém emergidas, não observamos nenhuma diferença na expressão de genes mitocondriais e do sistema antioxidante entre as que sofreram ou não restrição calórica na fase larval, demostrando uma recuperação nestes parâmetros após o período de metamorfose. No terceiro grupo, as abelhas de 7 dias foram submetidas a uma nova restrição calórica para observar se indivíduos que passaram por a situação de estresse no período larval apresentariam uma resposta mais imediata a um estresse nutricional na fase adulta. Os resultados do terceiro grupo revelaram que abelhas que haviam sido expostas a uma situação prévia de restrição calórica, apresentaram uma redução dos transcritos de genes ligados a biogênese mitocondrial e do sistema antioxidante quando comparados ao grupo que sofreu restrição calórica apenas na fase adulta. Em conjunto nossos dados sugerem que a restrição calórica é capaz de diminuir o metabolismo oxidativo e que existe uma resposta aparentemente adaptativa em indivíduos adultos que passaram por essa situação previamente durante o desenvolvimento larval. Assim, esses resultados podem servir para direcionar estudos futuros sobre a relação entre restrição calórica, metabolismo oxidativo e longevidade nesses insetos sociais.