Radiação UV provavelmente dirigiu a localização do nicho hematopoiético durante a transição evolucionária dos peixes para o ambiente terrestre

As células-tronco e progenitoras hematopoiéticas (HSPCs, na sigla em inglês) requerem um específico micro-ambiente - o 'nicho hematopoiético -, o qual regula o comportamento dessas células. Muitos aspectos do nicho hematopoiético já foram elucidados, mas pouco é ainda é sabido sobre as pressões seletivas durante o percurso evolucionário dos animais que influenciaram sua localização em diversos tecidos, como os ossos nos tetrápodes terrestres (ex.: mamíferos) e os rins em peixes teleósteos (uma das três infra-classes da classe Actinopterygii). Agora, um estudo publicado na Nature desta semana parece ter trago a resposta.

Em 1979, foi criada a hipótese de que as HSPCs evoluíram para residir na medula óssea dos vertebrados terrestres devido a pressões ambientais associadas com os danos provocadas pela irradiação ionizante, com os ossos cumprindo a função da água. Porém, já é bem estabelecido que a radiação ionizante é filtrada quase que completamente pela atmosfera, e até agora não existiam evidências de que radiações não-ionizantes, como o ultravioleta B (UVB), é capaz de gerar danos no DNA das HSPCs e que esta suposta vulnerabilidade seria suficiente para determinar a localização dessas células.

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Para elucidar a questão, cientistas resolveram estudar o peixe-zebra (Danio rerio), cuja localização das HSPCs encontra-se nos rins (a espécie é um teleósteo). Porém, durante as análises iniciais, os pesquisadores ficaram intrigados ao descobrirem que melanócitos (células de pigmento) estavam obscurecendo a visualização das HSPCs durante o desenvolvimento desse peixe. Foi daí que veio a ideia: será que esses melanócitos estariam cumprindo o mesmo papel daqueles encontrados na pele, ou seja, proteção contra o UV?

Nesse sentido, os pesquisadores irradiaram larvas de peixes-zebras normais e larvas de peixes-zebras mutantes (faltando todos os melanócitos devido a uma mutação no fator de transcrição mitfa) com UVB ou UVC. De fato, os espécimes mutantes sofreram consideráveis danos no DNA das HSPCs, produzindo também menos delas. Em seguida, os pesquisadores anestesiaram algumas larvas normais para que elas se virassem e ficassem de barriga para cima. Os melanócitos formam uma espécie de 'guarda-chuva' em cima das HSPCs, cobrindo-as somente de radiação que vem por cima (o que normalmente ocorre na água quando os peixes estão nadando e nunca ficam virados de barriga para cima). Ou seja, para descartar que a mutação no mitfa tinha alguma coisa a ver com a menor produção de HSPCs, os pesquisadores irradiaram as larvas anestesiadas, fazendo com que o UV diretamente atingisse essas células. E, novamente, comparado com as larvas não-anestesiadas, a população de HSPCs caiu na mesma magnitude do que os espécimes mutantes, além de também apresentarem maiores danos no DNA.

Com esses resultados, e observando que o 'guarda-chuva' de melanócitos associados com o nicho hematopoiético é altamente conservado entre os animais aquáticos, incluindo a lampreia-marinha (Petromyzon marinus) - um vertebrado basal -, os pesquisadores levantaram a hipótese de que a função desses melanócitos é de proteger as HSPCs de danos da radiação ultravioleta e que durante a transição evolucionária dos peixes para o ambiente terrestre, as HSPCs foram relocadas dentro da medula óssea, sendo protegidas do UV pelo osso cortical ao redor desse tecido. Em outras palavras, durante a transição evolutiva para o ambiente terrestre, o UV exerceu uma pressão evolucionária afetando a localização do nicho hematopoiético.

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Para tornar esse cenário hipotético ainda mais sólido, os pesquisadores mostraram que as larvas dos anfíbios Xeopus laevis (sapo-de-garras-Africano) e Epipedobates anthonyi (sapo-de-flecha-venenoso-de-Anthony) possuíam também um guarda-chuva de melanócitos protegendo o nicho hematopoiético localizado no fígado e nos rins, respectivamente. Quando essas larvas desenvolviam membros ainda dentro da água, o nicho se deslocava para o interior dos ossos. Isso pode espelhar perfeitamente a transição dos primeiros peixes para fora da água, especialmente considerando que os anfíbios são os tetrápodes mais próximos dos peixes em termos evolutivos.

Somando-se a isso, certas espécies de anfíbios do gênero Rana exibem locais de hematopoiese (processo de produção de células sanguíneas) fora da medula óssea na fase adulta. Enquanto o nicho hematopoiético concentra-se majoritariamente dentro dos ossos, uma pequena parcela ainda resiste no fígado. Mas esse não é o ponto interessante. No inverno, o fígado é mais hematopoiético do que no Verão, o que pode indicar uma mudança sazonal dirigida pelas diferentes quantidades de UV durante essas duas estações.

Além da nova hipótese explicar o porquê de todos os animais terrestres tetrápodes terem o nicho hematopoiético, os pesquisadores também apontaram um novo e potencial vestígio evolucionário. Alguns mamíferos possuem melanócitos geneticamente programados no baço, os quais podem ser uma herança do guarda-chuva presente nos peixes e larvas de anfíbios.

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