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Adaptações do sistema imunológico em peixes de caverna podem fornecer informações sobre doenças auto-imunes
Semelhante às pessoas, os peixes das cavernas vivem em um ambiente com um número reduzido de parasitas. Ao contrário das pessoas, no entanto, os peixes das cavernas tiveram muito mais tempo - cerca de 150.000 anos - para se adaptar
Por Stowers Institute for Medical Research - 20/07/2020


Formas de superfície e caverna da mesma espécie de peixe, Astyanax mexicanus Crédito: Rohner Lab, Stowers Institute

Os peixes-das-cavernas são aparentemente insignificantes: são pequenos, vivem em lugares escondidos onde os humanos raramente vão, e são bastante comuns, encontrados em todos os continentes, exceto na Antártica. Mas os pesquisadores do Instituto Stowers de Pesquisa Médica os veem como uma maneira potencial de entender mais sobre o aumento de doenças auto-imunes em humanos.

"Os peixes-caverna nos apresentam a oportunidade de perguntar: 'Como um sistema imunológico evolui quando não há parasitas ?'", Explica Robert Peuss, Ph.D., pesquisador de pós-doutorado associado no laboratório de Nicolas Rohner, Ph.D., na o Instituto Stowers.

Isso ocorre porque, como os peixes das cavernas, a maioria dos humanos agora vive em ambientes relativamente livres de parasitas. E, como os peixes das cavernas, os seres humanos têm um sistema imunológico inato e adaptativo que os protege de possíveis parasitas. Mas, diferentemente dos peixes-das-cavernas, o sistema imunológico humano às vezes procura algo para atacar, mesmo quando os parasitas não existem, enquanto os peixes-cave desenvolveram um sistema imunológico que permanece equilibrado, mesmo na ausência de parasitas.

"Uma hipótese é que certos parasitas ajudam a equilibrar as respostas do sistema imunológico. Na ausência desses parasitas, esse equilíbrio pode ser perturbado e, como consequência, o sistema imunológico ataca nossas próprias células do corpo", diz Peuss. A questão de por que o sistema imunológico de uma pessoa é afetado enquanto outra não é ainda é uma questão que intriga muitos cientistas ao redor do mundo. E precisamos de respostas em breve! As doenças autoimunes, como o diabetes tipo 1, agora afetam até 23,5 milhões de americanos, de acordo com os Institutos Nacionais de Saúde, e esses números estão aumentando.

Os avanços nos modernos tratamentos médicos e de higiene melhoraram a saúde e aumentaram a expectativa de vida, mas "é uma situação relativamente nova para nós, portanto os processos evolutivos não tiveram tempo de fornecer uma maneira de lidar com isso", diz Rohner, investigador assistente da Stowers . "Mas os peixes das cavernas estão nessas cavernas livres de parasitas há 150.000 anos", que é muito mais tempo para a evolução entrar em ação, e por que a equipe de pesquisa decidiu examinar mais de perto os peixes das cavernas.

Neste estudo, publicado on-line nesta segunda-feira, 20 de julho de 2020, na Nature Ecology & Evolution , os pesquisadores da Stowers avaliaram os ambientes do peixe-caverna Pachón e dos peixes do rio Río Choy (ou superfície) intimamente relacionados no México. Os peixes parecem muito diferentes. Por exemplo, os peixes das cavernas têm muito mais tecido adiposo, o que os ajuda a sobreviver em um ambiente escasso em nutrientes, com oportunidades de alimentação pouco frequentes. Mas eles são membros muito próximos da mesma espécie, o que os torna candidatos adequados para comparação. Além disso, os peixes de superfície vivem em ambientes ricos em parasitas, tornando-os um tipo natural de grupo de controle para peixes-caverna.
 
"Encontramos um número incrível de parasitas em peixes de superfície - no intestino, pele, fígado, vesícula biliar - em toda parte. Mas não encontramos parasitas nos peixes das cavernas", diz Peuss. "Não é muito surpreendente, porque as cavernas são um ambiente privado de biodiversidade. Existem muito poucos animais lá, então há menos chance de os parasitas encontrarem os hospedeiros de que precisam para sobreviver".

Em seguida, no laboratório, os pesquisadores analisaram o sistema imunológico inato e adaptativo dos dois tipos de peixes. O sistema imunológico inato é a primeira linha de defesa contra parasitas e desencadeia uma resposta inflamatória inespecífica como uma estratégia ampla de defesa, enquanto o sistema imunológico adaptativo geralmente é mais lento na montagem de uma resposta imune, mas essa resposta é altamente específica. A primeira observação que a equipe fez foi que, comparado aos peixes de superfície, o sistema imunológico inato dos peixes de caverna é muito mais sensível quando confrontado com uma ameaça em potencial, resultando em uma resposta inflamatória mais forte.

Curiosamente, a equipe descobriu que os peixes das cavernas produzem menos células que compõem o sistema imunológico inato . Essa redução nas células imunes inatas poderia potencialmente compensar o aumento da sensibilidade. Mas o número reduzido de células imunes inatas nos peixes das cavernas é uma consequência de menos parasitas na caverna, ou existem outros benefícios em produzir menos dessas células que causam inflamação?

Formas de superfície e caverna da mesma espécie de peixe, Astyanax mexicanus
Crédito: Rohner Lab, Stowers Institute

Para responder a essa pergunta, Rohner e sua equipe analisaram os níveis de gordura corporal dos peixes das cavernas. O aumento do tecido adiposo normalmente aumentaria a inflamação também - é verdade em humanos. Mas quando os pesquisadores examinaram o peixe da caverna, esse não foi o caso. Os peixes-caverna, que têm níveis de gordura corporal muito mais altos que os peixes de superfície, não apresentaram níveis mais altos de inflamação.

"A redução de células imunes inatas em peixes de caverna em comparação com peixes de superfície é provavelmente a causa da falta de resposta inflamatória", diz Peuss. "Isso é particularmente interessante, pois sabemos que, em humanos, níveis mais altos de tecido adiposo geralmente significam um maior grau de inflamação, o que pode levar a doenças secundárias, como o diabetes tipo 2".

Peuss ressalta que essas descobertas trazem outras questões a serem exploradas. Por exemplo, eles não conhecem os fatores genéticos que levam à produção reduzida de células imunes inatas em peixes de caverna. O próximo passo nesta pesquisa é tentar identificar esses fatores e verificar se pode haver fatores semelhantes nos seres humanos.

"É realmente interessante que haja paralelos com a saúde humana em termos de hipersensibilidade em um ambiente onde quase não existem parasitas, mas isso já foi mostrado em outros vertebrados em laboratórios, já que os laboratórios são livres de parasitas", diz Peuss. "Com o peixe-das-cavernas, temos um exemplo para estudar como ele se desenvolveu em um ambiente ambiental e procurar uma base genética para essas características".

Resumo leigo das descobertas

Semelhante às pessoas, os peixes das cavernas vivem em um ambiente com um número reduzido de parasitas. Ao contrário das pessoas, no entanto, os peixes das cavernas tiveram muito mais tempo - cerca de 150.000 anos - para se adaptar a essas condições. Para aprender mais sobre como um ambiente de baixo parasita pode moldar a evolução do sistema imunológico de um hospedeiro, pesquisadores do laboratório de Nicolas Rohner, Ph.D., do Instituto Stowers de Pesquisa Médica, examinaram o impacto da diminuição da abundância e infecção de parasitas na a evolução do sistema imunológico dos peixes das cavernas.

No estudo, os cientistas da Stowers e seus colaboradores caracterizaram o sistema imunológico dos peixes de caverna e como ele responde às ameaças, em comparação com o dos peixes de rio intimamente relacionados de um ambiente rico em parasitas. Suas descobertas, publicadas on-line nesta segunda-feira, 20 de julho de 2020, na Nature Ecology & Evolution , mostram que os peixes das cavernas diferem em sua sensibilidade aos estimulantes imunológicos e têm uma composição diferente de células imunes, incluindo uma redução das células imunes que desempenham um papel na inflamação. Em estudos futuros, os cientistas esperam identificar fatores genéticos envolvidos na evolução do sistema imunológico de peixes de caverna . Esta pesquisa pode fornecer pistas sobre o desenvolvimento de distúrbios do sistema imunológico e de doenças autoimunes potencialmente humanas, onde o sistema imunológico ataca seu próprio corpo.

 

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