O estudo da UI desbloqueia como o veneno de veludo, embora excruciante, pode ajudar a avançar na pesquisa médica relacionada à dor: College of Arts + Sciences: Indiana University #ÚltimasNotícias

Um novo estudo de pesquisadores da Universidade de Indiana Bloomington investiga por que as picadas de veludo estão entre as mais excruciantes no reino animal e oferece um vislumbre fascinante da corrida armamentista evolutiva entre predadores e presas-enquanto fornecem insights que podem informar a pesquisa médica relacionada à dor .

A formiga de veludo escarlate, que na verdade é um tipo de vespa, tem uma picada venenosa que é descrita como explosiva e semelhante a “óleo quente da fritadeira que derramando sobre toda a sua mão”. Mas, embora a picada seja incrivelmente dolorosa, não é particularmente tóxica, o que sugere que sua função principal é atuar como um impedimento e não matar. A picada do inseto, juntamente com sua impressionante coloração vermelha e preta, serve como um aviso para os predadores e um lembrete duradouro de seus formidáveis ​​mecanismos de defesa.

A formiga de veludo escarlate
Foto: Roger Hangarter

O estudo, publicado recentemente em Biologia atualfoi de autoria de Lydia Borjon, cientista assistente do Tracey Lab do Instituto Gill de Neurociência da IU, Luana Assis Ferreira, pesquisador de pós -doutorado no laboratório de Hohmann no Instituto Gill, Jonathan Trinidad, cientista sênior da faculdade de artes e ciências Departamento de Química, Andrea Hohmann, professora do Departamento de Ciências Psicológicas e Cerebrais da faculdade e Linda e Jack Gill Presidente de Neurociência, Sunčica Šašić (Biologia Humana BS ’24), e Dan Tracey, professor do Departamento de Biologia da faculdade e Linda e Jack Gill Presidente de Neurociência.

As formigas de veludo, incluindo a formiga de veludo escarlate, são comumente encontradas no sul e no leste dos Estados Unidos. Eles prosperam em ambientes secos e arenosos e geralmente são vistos correndo no chão em busca de néctar ou outros insetos para parasitar. Para entender como o veneno funciona, os cientistas da IU se voltaram para moscas comuns de frutas, Drosophila melanogasterum organismo modelo comum para estudar processos biológicos. (O IU Bloomington é o lar de três centros de recursos utilizados por pesquisadores de mosca de frutas em todo o mundo.)

Os autores do estudo se concentraram em como o veneno interage com as células nervosas responsáveis ​​por detectar a dor. Essas células, chamadas Nociceptoresresponda a estímulos potencialmente prejudiciais, como calor extremo ou pressão acentuada. Nas larvas de mosca de frutas, verificou-se que um grupo específico desses neurônios sensíveis à dor reave fortemente ao veneno de veludo, mesmo em concentrações extremamente diluídas.

A equipe identificou um ingrediente importante de veneno – um peptídeo chamado Do6a– Isso ativa esses nociceptores. Os peptídeos são cadeias curtas de aminoácidos, e este em particular, do6a, desencadeia canais de íons com detecção de dor nos insetos. (Os canais de íons são proteínas especializadas incorporadas nas membranas das células que permitem íons – partículas carregadas – para passar e sair da célula.) Esse movimento de íons é crucial para vários processos fisiológicos, incluindo transmissão de impulso nervoso, contração muscular e manutenção do potencial de repouso da célula.

Professor de Biologia e Linda e Jack Gill Presidente de Neurociência Dan Tracey

Notavelmente, os canais de íons direcionados conhecidos como Pickpocket/Balboa (PPK/BBA) em moscas da fruta têm uma semelhança impressionante com os canais de íons com sensor a ácido (ASICs) encontrados em vertebrados, incluindo mamíferos e humanos, destacando um fascinante evolutivo e uma ligação evolutiva em como diferentes organismos processam estímulos da dor.

A borda evolutiva

“Nossos achados do estudo sugerem que as formigas de veludo têm como alvo os sistemas de detecção de dor de animais evolutivamente distantes, incluindo vertebrados, como mamíferos e pássaros e invertebrados, como outros insetos, mas o faz através de diferentes mecanismos”, disse Lydia Borjon. “Esperávamos a solução mais simples, que o veneno atuaria por meio de receptores relacionados em insetos e ratos, mas ficamos surpresos ao descobrir que esse não era o caso”.

Nas moscas da fruta, o peptídeo DO6A é altamente especializado e potente, enquanto em mamíferos, outros componentes do veneno – peptídeos mais potentes e mais generalizados – tigger a resposta da dor.

“O DO6A não é apenas um ativador muito forte dos neurônios que sensíveis a dor de insetos, é também o peptídeo mais abundante no veneno. Isso implica que a defesa contra outros insetos foi um fator importante na evolução do conteúdo do veneno ”, acrescentou Borjon.

Pesquisador de pós -doutorado Lydia Borjon

Isso levou os pesquisadores a testar a eficácia do veneno contra outra espécie de insetos. Eles observaram como os mantimentos de oração responderam a ser picados. As mangueiras exibiram comportamentos claros de evitação, ressaltando o papel do veneno como um poderoso impedimento no mundo dos insetos.

“Esta pesquisa ressalta a incrível precisão de adaptações evolutivas”, disse Tracey. “As formigas de veludo refinaram seu veneno para explorar alvos moleculares específicos de uma maneira que maximize sua vantagem de sobrevivência. É notável que o veneno evoluiu para atingir os sistemas de nocicepção de vertebrados e invertebrados com tanta precisão. ”

Adaptações e implicações específicas da espécie para a pesquisa da dor

Os pesquisadores usaram técnicas avançadas de imagem para observar como as células nervosas nas larvas de mosca de frutas reagiram ao veneno. Eles também conduziram experimentos genéticos para confirmar o papel dos canais de íons PPK/BBA. Quando esses canais foram removidos ou desativados, as células nervosas pararam de responder ao veneno, provando que os canais são essenciais para os efeitos do veneno.

Quando se tratava de vertebrados, os pesquisadores testaram o veneno em ratos. Eles descobriram que certos peptídeos no veneno fizeram com que os camundongos exibissem comportamentos relacionados à dor, como lamber, vacilar ou sacudir a pata injetada. No entanto, o peptídeo DO6A, que era tão potente em insetos, não teve efeito perceptível nos ratos, destacando as adaptações específicas da espécie do veneno.

“Explorar como o veneno de veludo afeta diferentes espécies fornece informações valiosas sobre as vias de dor, com possíveis implicações para o avanço da pesquisa médica”, disse Luana de Assis Ferreira. “Por exemplo, o estudo destaca como os canais de íons específicos estão envolvidos no desencadeamento da dor. Esse conhecimento pode um dia ajudar os cientistas a desenvolver novos analgésicos ou tratamentos para dor crônica, visando caminhos semelhantes em humanos. ”

Enquanto o veneno de Velvet Ant é uma maravilha da engenharia evolutiva, as implicações mais amplas são igualmente atraentes. “Este estudo fornece uma estrutura para explorar como os outros venenos de animais funcionam, especialmente aqueles que visam os caminhos da dor. Venoms é um tesouro de compostos bioativos, e estudá -los geralmente leva a avanços em farmacologia e medicina ”, disse Andrea Hohmann.

“Esta pesquisa oferece uma apreciação mais profunda da complexidade da natureza e do poder da seleção natural, na medida em que a picada de Velvet Ant é um mecanismo de defesa cuidadosamente aprimorado que garante sua sobrevivência em um mundo perigoso cheio de possíveis predadores, disse Tracey. “E com essas descobertas, estamos um passo mais perto da compreensão, e talvez até aproveitando seu poder.”