A metabolômica espacial revela a natureza multifacetada da glândula bucal da lampreia e seus diversos mecanismos para o sangue

Jun 19, 2023

Biologia das Comunicações, volume 6, número do artigo: 881 (2023) Citar este artigo

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Lampreias são vampiros sugadores de sangue em ambientes marinhos. Do ponto de vista da sobrevivência, espera-se que a glândula bucal da lampreia exiba um repositório de componentes farmacologicamente ativos para modular a homeostase e as respostas inflamatórias e imunológicas do hospedeiro. Ao analisar os perfis metabólicos de 14 tecidos diferentes da lampreia, mostramos que dois grupos de metabólitos na glândula bucal das lampreias, as prostaglandinas e os metabólitos da via das quinureninas, podem ser injetados no peixe hospedeiro para auxiliar na alimentação sanguínea da lampreia. As prostaglandinas são metabólitos bem conhecidos associados à sucção de sangue que atuam como vasodilatadores e anticoagulantes para manter a homeostase vascular e estão envolvidos em respostas inflamatórias. O teste de reatividade vasomotora no anel aórtico do bagre mostrou que a quinurenina também pode relaxar os vasos sanguíneos do peixe hospedeiro, melhorando assim o fluxo sanguíneo do peixe hospedeiro no local da picada. Finalmente, um banco de dados de metabolômica espacial de lampreias (//www.lampreydb.com) foi construído para auxiliar estudos usando lampreias como modelo animal.

As lampreias, juntamente com os peixes-bruxa, são as únicas linhagens existentes de peixes sem mandíbula1,2. O acúmulo de evidências fósseis demonstrou que as lampreias no período Devoniano já eram quase idênticas às lampreias adultas modernas, com disco oral bem desenvolvido, cartilagens anulares e dentes circunorais3,4,5,6, sugerindo a estabilidade evolutiva a longo prazo das lampreias .

As lampreias são animais aquáticos com formato de enguia. Algumas espécies vivem em água doce durante toda a vida, como a lampreia coreana (Eudontomyzon morii), enquanto outras, incluindo a lampreia marinha (Petromyzon marinus) e a lampreia ártica (Lethenteron camtschaticum), geralmente migram para o mar para se alimentar7. O ciclo de vida de todas as lampreias começa com uma fase larval de água doce (também chamada de ammocoetes), na qual as larvas de lampreias vivem enterradas no substrato dos riachos como filtradores. Após cerca de 3-7 anos ou mais5,8, todas as lampreias completam a metamorfose em lampreias juvenis, com o seu característico disco oral e língua em forma de adaga. Nas espécies parasitas de lampreias, o disco oral e a língua em forma de adaga são usados ​​para fixar e perfurar a pele dos peixes, permitindo-lhes ingerir sangue9. Depois de um ano ou mais, as lampreias juvenis tornam-se adultos sexualmente maduros que já não se alimentam. Por outro lado, as lampreias não parasitas não se alimentam após a conclusão da metamorfose10,11,12. Na última fase, as lampreias adultas retornam à água doce para desovar e morrer7,13.

Quarenta espécies de lampreias são actualmente reconhecidas para as lampreias existentes, das quais 18 espécies são parasitas14. Quase todos os animais sugadores de sangue são invertebrados, como pulgas, carrapatos, sanguessugas e mosquitos, e as lampreias são um dos poucos grupos de ectoparasitas vertebrados15. As lampreias parasitas geralmente se fixam à superfície do corpo do hospedeiro através de seu disco oral em forma de ventosa, raspam um buraco na pele com um pistão em forma de língua com dentículos na ponta que formam as bordas cortantes e sugam o sangue do hospedeiro por dias. . Como tal, as lampreias parasitas devem suprimir a resposta imunitária (que pode causar comichão ou dor e, assim, desencadear um comportamento defensivo nos seus hospedeiros), a resposta nociceptiva (que pode iniciar o comportamento de defesa do hospedeiro) e a hemostasia (os mecanismos vertebrados que previnem a perda de sangue). do hospedeiro para garantir uma alimentação sanguínea bem-sucedida e de longo prazo. Extensos estudos revelaram que a glândula bucal da lampreia secreta várias proteínas que funcionam como anticoagulantes, bloqueadores de canais iônicos e imunossupressores7,15,16. No entanto, os metabólitos (pequenas moléculas que atuam como intermediários ou produtos finais do metabolismo celular) nas secreções da glândula bucal nunca foram explorados em detalhes. Dada a sua posição filogenética única e o seu estatuto como um dos poucos grupos de ectoparasitas vertebrados, espera-se que as lampreias tenham desenvolvido metabolitos distintos especificamente adaptados à alimentação sanguínea e ao parasitismo. A detecção e identificação destes metabolitos melhorará a nossa compreensão de como as lampreias ingerem sangue e fornecerá novos conhecimentos sobre o desenvolvimento de medicamentos eficazes no combate à inflamação e no alívio da dor. Para tanto, realizamos uma análise metabolômica espacial de 14 tecidos diferentes de lampreia. A glândula bucal da lampreia foi particularmente investigada devido ao fato de ser um órgão sugador de sangue, e que um perfil metabólico rico e único inesperado foi detectado na glândula bucal. Finalmente, construímos um banco de dados de metabolômica espacial de lampreias para facilitar estudos em bioquímica, química clínica, descoberta de produtos naturais, medicina e metabolômica usando lampreias como modelo animal.