Misterioso mecanismo cardiorrespiratório de mamíferos também é compartilhado por um peixe pulmonado ligado ao nosso antigo ancestral evolutivo

Um estudo publicado recentemente na Science Advances, mostrou que o peixe-pulmonar Sul-Americano Piramboia (Lepidosiren paradoxa), cujo ancestral evolutivo direto também de respiração pulmonar surgiu há cerca de 400 milhões de anos, controla a taxa de batimentos cardíacos com mecanismos antes pesados estarem presentes apenas em mamíferos, implicando uma herança evolucionária carregada pelos primeiros anfíbios que evoluíram dos peixes ósseos e mais: implicando um novo vestígio evolucionário no corpo humano.

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Diversas espécies de mamíferos mostram um aumento na taxa de batimento cardíaco quando inspiram o ar e uma diminuição quando expiram o ar - um processo cardiorrespiratório conhecido como arritmia sinusal respiratória (ASR). Não é um ritmo anormal, sendo que em humanos é mais comumente visto em jovens saudáveis (onde o ritmo inclusive costuma ser mais forte) e surge no desenvolvimento fetal. Até hoje não se sabe ao certo o porquê desse ritmo existir, existindo algumas hipóteses (Ref.1-4). Uma delas sugerindo uma otimização das trocas gasosas foi enfraquecida nos últimos anos, dando mais espaço para uma possível estratégia do músculo cardíaco descansar durante a expiração do ar mas mantendo ao mesmo tempo uma troca saudável de gases pelo corpo. Apesar de nenhuma das hipóteses terem sido comprovadas, já foi proposto existir uma ligação entre a perda do ASR durante o avanço da idade e a mortalidade cardíaca. Em práticas clínicas, o ASR é comumente usado como um índice de atividade cardíaca vagal (ligada ao nervo vago, este o qual permite a passagem de impulsos nervosos que deflagram a arritmia).

Esse processo de sincronização do ritmo cardíaco com o respiratório até pouco tempo atrás era considerado ser um fenômeno fisiológico exclusivo dos mamíferos, mas, agora, cientistas britânicos e brasileiros mostraram que um sistema extremamente similar que permite o controle do fluxo sanguíneo durante a inspiração de ar pelos pulmões também ocorre  no Lepidosiren paradoxa.

Os peixes-pulmonados são membros de um antigo grupo de peixes ósseos (classe Dipnoi) que possuem um rastro evolucionário desde o período Devoniano, há cerca de 400 milhões de anos, em uma época onde os primeiros vertebrados rastejaram para fora da água a partir dos peixes ósseos para dar origem aos primeiros tetrápodes anfíbios, estes os quais deram base para o surgimento dos répteis, e estes base para o surgimento das aves e dos mamíferos. Com proto-pulmões (bexiga natatória) e proto-membros 'tetrápodes', os peixes-pulmonares representam claramente os estágios iniciais na evolução dos primeiros vertebrados capazes de respirar fora da água.

Os peixes-pulmonados habitam hoje regiões pantanosas ou com rios rasos de baixo fluxo que possuem muito pouco oxigênio dissolvido que podem desaparecer durante os períodos secos do ano. Esses animais emergem periodicamente na superfície da água para encherem os proto-pulmões de oxigênio para compensar a falta desse gás em seu habitat. Nos períodos de seca, dependem exclusivamente dos proto-pulmões para sobreviverem e dos proto-membros para se locomoverem pela lama remanescente.

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Nesse sentido, pesquisadores da Universidade de Birmingham, Reino Unido, e da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), em São Paulo, mostraram que quando esse peixe-pulmonar emerge da água para respirar pelos proto-pulmões, seu ritmo cardíaco instantaneamente aumenta - para sinalizar um maior desvio de sangue para as estruturas pulmonares do peixe. E esse maior desvio é possível porque o coração desses animais não é dividido, permitindo que o volume sanguíneo indo para os proto-pulmões possa variar bastante. Isso não ocorre nos mamíferos, já que o nosso coração é dividido, com volumes iguais de sangue sempre indo de forma igual para o corpo e para o pulmão.

Sim! Em outras palavras pode ser que temos mais um novo vestígio evolucionário encontrado dos nossos ancestrais que estavam em um estágio de transição da água para a terra! Enquanto que nos peixes-pulmonares o mecanismo de ASR possui uma clara função - onde a sincronização cardiorrespiratória maximiza a absorção de oxigênio do ar inspirado -, sua função para os mamíferos é incerta e até o momento ninguém consegue definitivamente mostrar uma notável vantagem nesse mecanismo. Isso aponta fortemente para uma relíquia que geneticamente carregamos dos nossos ancestrais anfíbios, e que hoje, no máximo, utilizamos para ganhar pequenos benefícios na conservação cardíaca e nas trocas gasosas (seguindo as hipóteses e evidências hoje acumuladas) - ambos os benefícios mínimos, aliás, não justificando a grande complexidade desse sistema de arritmia nos mamíferos como algo que evoluiu exclusivamente nesse grupo.

E o mecanismo de ASR encontrado nesses peixes-pulmonares é também bem complexo, incluindo localizações múltiplas de células nervosas na haste cerebral que inerva o coração com fibras  insuladas que conduzem rápidos impulsos, permitindo uma resposta cardíaca praticamente instantânea para cada inspiração de ar. Isso sugere que tal mecanismo foi essencial durante a transição água-terra. Somando-se a isso, já foi mostrado que tais padrões cardiorrespiratórios relacionados com a ASR existem em outros vertebrados diversos, de peixes até aves, quebrando ainda mais a ideia de que tais complexos mecanismos emergiram exclusivamente nos mamíferos.

Mais estudos com outras espécies serão realizados na busca da presença do ASR em outros grupos de vertebrados e para um melhor entendimento evolutivo dessa estrutura nos mamíferos, especialmente em humanos.

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Publicação do estudo: Science

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Referências adicionais:
1.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14769752
2.http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1113/jphysiol.2011.222422/abstract
3.https://academic.oup.com/cardiovascres/article/58/1/1/293844
4.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17081672