Amazônia: Peixe com super-armadura e extrato de açaí que trata a malária

A Amazônia presta inúmeros serviços ecológicos para a América do Sul e para o mundo. No Brasil, diversas regiões dependem dos rios voadores formados pela massiva evapotranspiração das árvores na floresta Amazônica, especialmente o setor agropecuária. Além disso, nesse bioma se encontra a maior biodiversidade do planeta, e espécies são descobertas a todo momento. Isso significa que diversos compostos e inovações biológicas estão ali presentes, esperando para serem descobertas e aplicadas para potenciais avanços tecnológicos e de desenvolvimento socioeconômico. E, esta semana, dois estudos revelaram duas novas e impactantes descobertas: um potencial tratamento para a malária e um dos mais fortes, resistentes, leves e ao mesmo tempo flexíveis materiais biológicos já encontrados.

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EXTRATO DO AÇAÍ

Apesar dos esforços da humanidade para erradicar a malária, a doença conseguiu, apenas em 2017, atingir 200 milhões de pessoas e matar 400 mil infectados ao redor do mundo, de acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS). Com uma diminuição dos casos em 40% na última década (via redução populacional dos mosquitos transmissores e melhor tratamento dos doentes), o número de casos nas Américas voltou a aumentar entre 2016 e 2017. Um dos principais motivos para o aumento é que o parasita que causa a doença (protozoário do gênero Plasmodium) está desenvolvimento resistência a vários medicamentos anti-maláricos, incluindo o principal, a cloroquina. Os pesquisadores correm contra o tempo para encontrar novos e mais efetivos substitutos medicamentosos.

Nesse sentido, em um estudo publicado no periódico ACS Omega (I), pesquisadores reportaram que extratos da fruta do açaí - um dos principais produtos naturais comercializados da Amazônia - pode reduzir drasticamente a carga parasitária no sangue de ratos infectados com a malária e prolongar a vida desses roedores.

Nativo do Brasil, o açaí (Euterpe oleracea Martius) hoje representa cerca de R$ 6 bilhões para a economia do bioma Amazônico associado ao território Brasileiro e é uma das frutas mais consumidas no país. Alguns curandeiros tradicionais usam também a fruta para tratar sintomas da malária, o que despertou a atenção dos cientistas. Nos últimos anos, o alto conteúdo de antioxidantes do açaí ajudou a explodir sua popularidade fora do nosso país, levando muitos a considerarem a fruta como um 'super-alimento'. Essa atividade antioxidante é devida principalmente aos polifenóis presentes na fruta - compostos que estão associados a diversos benefícios à saúde, como diminuição do risco de câncer e na prevenção de doenças cardiovasculares. Além disso, a fruta possui propriedades anti-inflamatórias e antineoplásicas.

No novo estudo, os pesquisadores - representando um time internacional de cientistas, liderados por Brasileiros, e recebendo financiamento de instituições nacionais, como a Fundação de Pesquisa de São Paulo - buscaram determinar se os extratos de açaí poderiam tratar a malária em ratos e se as moléculas de polifenóis eram as responsáveis pelo possível efeito terapêutico. Para isso, foram extraídos polifenóis da fruta, com esses compostos, em seguida, sendo usados para tratar parasitas da malária em culturas (os extratos foram misturados com os protozoários em pratos de Petri). Os pesquisadores encontraram que uma classe de polifenóis chamada de nonantocianinas fenólicas inibiu o crescimento tanto de parasitas resistentes à cloroquina quanto de parasitas sensitivos.

Para a parte final do estudo, os pesquisadores administraram oralmente os polifenóis do açaí em ratos infectados com a malária. O tratamento reduzir a carga parasitária no sangue dos ratos em 89,4% comparado com os ratos não tratados. Todos os ratos que receberam os polifenóis sobreviveram por mais de 15 dias, enquanto nenhum dos ratos não tratados sobreviveu. Isso abre uma grande janela pela qual polifenóis da malária possam ser usados como medicamentos efetivos contra a malária e provavelmente sem efeitos colaterais adversos para o corpo.

Segundo os pesquisadores, os extratos do açaí parecem interferir com a homeostase de proteínas específicas dos parasitas (balanço entre a produção e a degradação proteica). A conclusão veio após uma análise genética do perfil de haploinsuficiência química genômica  (HIP) utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae com mutações de deleção para identificar mecanismos moleculares das frações de açaí. Os resultados do HIP indicaram proteostase como principal mecanismo afetado pelas nonantocianinas fenólicas.

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SUPER-PEIXE

Descrito em um estudo publicado esta semana no periódico Matter (II), pesquisadores da Universidade da Califórnia descobriram que o peixe Amazônico da espécie Arapaima gigas - popularmente conhecido como Pirarucu - possui uma verdadeira super-armadura de escamas, estas as quais podem deformar, mas não se rasgam ou se despedaçam quando o peixe é atacado pelas poderosas mordidas de piranhas ou outro objeto perfurante sob grande força. O material constituinte dessas escamas possui o potencial de criar inovadores materiais artificiais para fins diversos, como coletes a prova de bala mais eficientes.

O Pirarucu é um grande peixe - com comprimento que pode alcançar os 3 metros e massa corporal de até 150 kg - que vive em um ambiente aquático cheio de ferozes piranhas, cujas mordidas são uma das mais poderosas do reino animal, aliada com afiados e longos dentes. Porém, isso não é problema para o pirarucu, já que este evoluiu uma adaptação que naturalmente resolve um problema que engenheiros sempre encaram quando tentam desenvolver armaduras sintéticas. As escamas do A. gigas possuem uma forte, mas flexível, camada laminada interna ligada via fibrilas de colágeno paralelamente dispostas em um padrão do tipo Bouligand à sua camada externa altamente mineralizada. De forma similar, coletes a prova de bala são feitos de várias camadas de estruturas entrelaçadas e espremidas entre camadas de plástico duro. Mas os materiais desses coletes são mantidos coesos usando um terceiro material adesivo, e já as escamas do A. giga são mantidas coesas a nível atômico, ou seja, elas crescem juntas, gerando um único sólido material. Somando-se a isso, para permitir máxima mobilidade ao peixe, o material é bastante leve (pouco denso no caso).

Para ligar um material duro a um material macio, esses peixes usam colágeno mineralizado, e enquanto outros peixes expressam um fenótipo similar, as escamas do A. giga são mais grossas do que em qualquer outra espécie (~1 mm). Os pesquisadores no novo estudo sugeriram que essa maior espessura junto com uma alta mineralização superficial é o segredo crucial de defesa do A. gigas contra as piranhas, com a camada mineralizada superficial prevenindo o dano inicial de penetração.

Para testar o poder da armadura desse peixe, os pesquisadores mergulharam escamas retiradas dessa espécie em água por 48 horas, e então lentamente puxaram as suas pontas em sentidos opostos enquanto adicionando pressão a um ponto central. À medida que eles adicionavam pressão, eles observaram que a parte mineralizada e dura da camada externa expandia, rachava, e então gradualmente descascava-se. As escamas então localizavam a rachadura, a continha e prevenia que danos se espalhassem na camada de colágeno estruturalmente torcida. Se a pressão conseguisse penetrar destrutivamente através do colágeno, a camada era deformada ao invés de quebrada. Os testes de fratura indicaram que essas escamas são um dos materiais flexíveis mais resistentes da natureza, com uma resistência ao crescimento de rachaduras de ~100-200 kJ/m2.

Essa ultra-resistência resulta, portanto, de múltiplos mecanismos de deformação agindo em concerto na torção estrutural da escama, envolvendo as lâminas colagenosas em variáveis orientações para retardar o avanço da quebra através de estiramento, reorientação, delaminação e rapagem (shear), e fratura.

Segundo os pesquisadores, se os humanos pudessem desenvolver uma estrutura hierárquica flexível que se comportasse como a camada de colágeno nas escamas do pirarucu, armaduras sintéticas otimizadas e impermeáveis poderiam ser desenvolvidas.

O objetivo agora dos cientistas é investigar especificamente como as escamas do A. gigas se adaptaram para prevenir a penetração das mordidas de piranhas, e também investigar como estruturas similares de colágeno se comportam em outras espécies.


(I) Publicação do estudo: ACS

(II) Publicação do estudo: Cell