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Presença de animais peçonhentos e venenosos em diferentes categorias zoológicas Reino Animal (Aut.: Lúcia Helena Salvetti De Cicco) Porifera (Poríferos) Cnidaria (Cnidários)) Echinodermata (Equinodermos) Mollusca (Moluscos) Arthropoda (Artrópodes) Crustacea (Crustáceos) Insecta (Insetos) Chilopoda (Quilópodes) Diplopoda (Diplópodes) Arachnida (Aracnídeos) Platyhelminthes (Platelmintos) Nemertinea (Nermertíneos) Annelida (Anelídeos) Chordata (Cordados) - Acrania (Acrânios) - Craniata (Craniotas) - Pisces e Tetrapoda Pisces (Peixes) -Chondrichthyes (peixes cartilaginosos) -Osteichthyes ( peixes ósseos ) Tetrapoda (Tetrápodes) -Amphibia (Anfíbios) -Reptilia (Répteis) - Aves (Aves) -Mammalia (Mamíferos) Distribuição de animais peçonhentos e tóxicos em compartimentos bióticos: Ambientes aquáticos Invertebrados Porifera Cnidaria Annelida (Xiphosura) Crustacea Mollusca - Gastropoda - Cephalopoda Echinodermata Vertebrados Cyclostomata Pisces Reptilia (Hydrophiinae) Ambientes terrestres Invertebrados Arachnida - Scorpiones - Araneae - Acari Chilopoda Diplopoda Insecta - Hymenoptera - Coleoptera - Lepidoptera Vertebrados Amphibia Reptilia - Sauria (Helodermatidae; Varanidae) - Serpentes Aves Mammalia Biogeografia: ciência que estuda a distribuição geográfica dos seres vivos. Grandes regiões bióticas do mundo : Amazônia Pantanal Pampa Mata Atlântica Cerrado Caatinga Diferentes conjuntos de espécies venenosas/peçonhentas em diferentes biomas Diferentes conjuntos de espécies venenosas/peçonhentas em diferentes ecorregiões AMAZONIA CHACO E PANTANAL surucucu caiçaca sucuri- amarela AMAZONIA CHACO E PANTANAL Dendrobates quinquevittatus Dermatonotus muelleri Rhinella ocellata AMAZONIA CHACO E PANTANAL T. paraensis T. metuendus T. confluens Bothriurus sp. Toxicologia x Toxinologia Toxicologia : • Ciência que estuda as interações danosas entre compostos químicos de qualquer natureza e os sistemas biológicos (organismos, populações, etc...) Toxinologia (estudo das toxinas) (1962, Sociedade Internacional de Toxinologia) Ciência que estuda as interações entre substâncias tóxicas produzidas, acumuladas ou adquiridas por organismos vivos e os sistemas biológicos - TOXINAS Além das propriedades químicas e modo de ação das toxinas, aborda também a biologia dos seres produtores, estrutura e função do aparelho inoculador, papel ecológico dos venenos (o significado biológico para os organismos envolvidos) • Venenos, toxinas e peçonhas são semioquímicos, e mais especificamente, são alomônios (ou aleloquímicos – do grego állos - outro, diverso; alomônios são usados para comunicação interespecífica - para defesa, especificamente), distinguindo-se de feromônios (usados para comunicação intraespecífica: sexuais, territoriais, de alarme, de trilha, de oviposição, etc…) • Substâncias químicas utilizadas para a comunicação entre organismos são denominadas genericamente por semioquímicos [do grego semion (= marca ou sinal)] Animais venenosos: • Produzem toxinas mas não possuem aparelho inoculador. • Provocam envenenamento passivo (contato – taturanas; compressão de glândulas – sapos; ingestão - alguns peixes). (Fonte: Jared et al. 2021) Animais peçonhentos: • Dotados de glândulas de toxinas e de estruturas para inoculação deste (dentes ocos ou sulcados, ferrões, quelíceras, forcípulas, aguilhões, ...). • Provocam envenenamento ativo (Fonte: Jared et al. 2021) Seria então correto afirmar que “Peçonha é injetável, veneno é ingerível” ? Sob condições naturais, sim....... Venenos: • substâncias tóxicas produzidas em tecidos ou glândulas não especializadas ou acumuladas/ adquiridas pelos organismos após ingestão de presa(s); • Também podem ter origem mineral ou artificial • sob condições naturais, a intoxicação ou envenenamento ocorre após ingestão (via enteral), mas tb. pode ocorrer por contato; • são misturas de substâncias, ação difusa; • Em plantas, são geralmente metabólitos secundários (não essenciais à atividade celular); • servem primariamente como defesa. Peçonha: • substâncias produzidas em/por tecidos/glândulas especializadas, em geral conectadas por meio de um ducto excretor a um aparato inoculador (dentes, quelíceras, ferrões, espinhos, etc...); • o empeçonhamento ocorre por via parenteral *** ou por contato; • a > das peçonhas são destruídas por via enteral ***; • é uma mistura de substâncias, ação difusa; • serve, primariamente, como defesa (ex.: peixe leão) ou para captura e digestão de presas (serpentes, aranhas) Toxinas para defesa e predação Componentes dos venenos/peçonhas animais: Nenhum veneno ou peçonha é composto por uma única substância química. Ao contrário, são misturas mais ou menos complexas de várias substâncias (20-25 moléculas, dissolvidas em água), que agem em sinergia Histrionicotoxina (produzida por um anfíbio Dendrobatidae) Toxina peso molecular (µ= unidades de massa atômica) Frações tóxicas da peçonha de Conus sp. e seus vários efeitos sobre o organismo humano Balançar a cabeça Movimentos circulares Arrastar as patas traseiras Sonolência Incoordenação Saltos involuntários paralisia Chutes para trás, coceira, Depressão de atividade Coma Paralisia Depressão de atividade Tremores Arrastar-se Depressão seguida de hiperatividade Normal Coceira, convulsõis Convulsões, sangramentos Convulsão Normal Toxinas - substâncias quimicamente puras, que integram a composição de venenos e peçonhas, agindo de modo mais ou menos específico sobre os sistemas biológicos interagem com macromoléculas biológicas, tais como enzimas e receptores Grupo de substâncias químicas Exemplo Ex. de grupo zoológico em que ocorre Ácidos alifáticos ácido fórmico formigas ácido isobutírico besouros Poliquetídeos ácido ocadáico esponjas brevetoxinas dinoflagelados Terpenos agelasina A esponjas asperidol A corais Esteróides bufotoxinas anfíbios cortexona besouros Saponinas steroidosaponinas estrelas-do-mar sapogeninas pepinos-do-mar Derivados do fenil-propano benzoquinona besouros hidroquinona Alcalóides indólicos surugatoxina mexilhões Alcalóides quinazolínicos ciguatoxina peixes tetrodotoxina anfíbios Alcalóides piridínicos nemertilina nemertíneos histrionicotoxina anfíbios Alcalóides purínicos saxitoxinas flagelados mexilhões Alcalóides esteróides batracotoxina anfíbios samandarina Aminas alifáticas acetilclina vespas nereistoxina anelídeos poliquetos Aminas fenil-alquil norepinefrina abelhas leptodactylina anfíbios Aminas indol-alquil 5-hidroxitriptamina cnidários bufotenina anfíbios Aminas imidazólicas histamina insetos Oligopeptídeos dermorfina águas-vivas polistesquinina-R1 vespas Polipeptídeos noxiustoxina escorpiões neurotoxinas pós-sinápticas serpentes Proteínas enzimas insetos neurotoxinas pré-sinápticas serpentes C o m p o n e n te s d o s v e n e n o s /p e ç o n h a s a n im a is : Como as toxinas atuam - Qual a função primária das toxinas animais? - Porque surgiram, para qual finalidade devem ter surgido ao longo da evolução?? Qual a função primária das toxinas animais? 1. Imobilização de presas (tb. em venenosos, como os anfíbios ??) Peçonhas animais apresentam diferenças em sua composição, uma vez que a estrutura bioquimica resulta de adaptações moleculares para matar e diferir as presas. Estas podem diferir em diferentes habitats e locais e assim, a composição ds peçonhas de uma mesma especie podem ser diferentes, em partes de sua distribuição geografica (e.g., diferenças na composição da peçonha em populações de B. atrox de florestas de várzea - menos hemorrágica e mais coagulante - e de terra firme na Amazonia. Seria devido à dieta?) [Sousa LF, Portes-Junior JA, Nicolau CA, Bernardoni JL, NishiyamaMY Jr, Amazonas DR, Freitas-de-Sousa LA, Mourão RH, Chalkidis HM, Valente RH, Moura-da-Silva AM. Functional proteomic analyses of Bothrops atrox venom reveals phenotypes associated with habitat variation in the Amazon. J Proteom. 2017; 159:645 32-46] Ilha de Queimada Grande, litoral de SP Jararaca-ilhoa (Bothrops insularis) Jararacas de ilhas na costa brasileira dependem de aves como alimento e suas toxinas precisa imobilizar a presa com mais eficiência. Ilha de Alcatrazes, litoral de SP Jararaca-de-Alcatraz (Bothrops alcatraz) Funções primárias das toxinas animais 2. Pré-digestão (por enzimas) (tb. em venenosos??) F o to M . B u o n o n a tt o Funções primárias das toxinas animais 3. Defesa Em espécies peçonhentas, as toxinas em geral exercem as 3 funções... Venenos como defesa: Ex.: anfíbios (sapos, rãs, pererecas) - secreções da pele são fonte muito rica de moléculas biologicamente ativas. A maior parte delas são alcalóides, aminas biogênicas e peptídeos antimicrobianos (e.g., dermaseptinas – P. oreades) Índios Matses, Maioruna e outros, fronteira Peru/BR – vacina sapo kambô (Phyllomedusa bicolor) Tapiragem – mudança das cores das penas de aves por meio de misturas de toxinas de anfíbios e outras substâncias (índios Enawene nawe) Qto. ao local de ação, os venenos/peçonhas animais são classificados em 2 grupos: Hemotóxicos x Neurotóxicos Hemotóxicos: • atuam sobre o sistema circulatório, destruindo as paredes dos vasos sanguíneos e causando hemorragias (ou coagulação dos glóbulos sanguíneos e tromboses, como no ornitorrinco e algumas serpentes). • aqueles de espécies regionais raramente matam um adulto saudável, mas..... . alejam Neurotóxicos (NTX - neurotoxinas): • atuam sobre os músculos do coração e sistema respiratório (efeitos são periféricos, e não sobre o SNC, pois não atravessam a barreira hematoliquórica). • são venenos paralisantes, que agem + rapidamente que os hemotóxicos, geralmente utilizados por animais que pretendem preservar a vítima para consumo posterior. • NTX pré x pós sinápticas • Algumas toxinas atuam inibindo ou promovendo a liberação de altas doses de acetilcolina pela terminação nervosa, levando tb a um bloqueio neuromuscular falha respiratória morte (e.g., dendrotoxinas, toxinas crotálicas) NTX pré-sinápticas • bloqueio dos receptores de acetilcolina • bloqueio dos canais de potássio • bloqueio de canais de sódio Os canais são moléculas localizadas na superfície das células nervosas e musculares, muito difundidas no reino animal e com papel fundamental na manutenção e propagação do potencial de ação e da contração muscular, ou seja, na locomoção. Assim, venenos e peçonhas em táxons muito distintos têm ações muito semelhantes que resultam na imobilização das presas e/ou predadores NTX pós-sinápticas Glândula de veneno das serpentes peçonhentas - é uma gl. salivar modificada, que ainda retém função digestiva e produz grande quantidade de enzimas: Proteinases, Nucleases, Fosfolipases (digerem proteínas) Glândula de Duvernoy Enzimas presentes nos venenos animais: funções digestivas Ação “digestiva” de toxinas de Bothrops spp. Toxinas dos venenos e peçonhas animais, independente de qual grupo zoológico as produzem, visam NEUTRALIZAR ELEMENTOS CHAVE DA LOCOMOÇÃO e assim imobilizar a presa !! Fatores que influenciam na toxicidade dos venenos/peçonhas: • Dose e via • Espécie • Idade e massa • Sexo • Sazonalidade • Composição qualitativa e quantitativa • Variações geográficas Fatores que influenciam na toxicidade dos venenos: • Dose e via • Conceito fundamental em Toxicologia: toda substância pode ser tóxica. A diferença entre ser tóxica ou benéfica reside na via e na dose de aplicação (físico medieval Paracelsus, séc. 16). • uma toxina protêica, se ingerida pode ser digerida, mas por via parenteral, pode ser letal. • mais efetivas vias de intoxicação: intravenosa; intraperitoneal, intramuscular, intra ou sub-cutânea. •pele íntegra: capaz de absorver algumas toxinas, como aquelas produzidas por anfíbios Dendrobatidae. Fatores que influenciam na toxicidade dos venenos: • Espécie – distintos graus de sensibilidade Ex.: o veneno de uma aranha "viúva negra" tem LD50 (letalidade) de 0,9 mg por kg, para o camundongo. Ou seja, 0,013 mg de veneno é bastante para matar um camundongo. Mas são necessários 2mg para matar um sapo. Fatores que influenciam na toxicidade dos venenos: • Idade e massa – ex., veneno de aranhas: em adultos, pode causar distúrbios ao sistema nervoso e ritmo cardíaco, câimbras, tremores, vertigem, além de dor; em crianças e pessoas de fraca constituição, pode ser fatal. Não só o peso é responsável, mas diferenças bioquímicas no metabolismo, parâmetros fisiológicos, etc. • Sexo - • Variações sazonais - • Variações em composição – qualitativas e quantitativas • Variações geográficas – ex., P. olfersii, cobra-verde Produção de toxinas estimula organismos a desenvolverem mecanismos para lidar com estes compostos sem sofrer seus efeitos deletérios. Quais mecanismos podem ser empregados? • Rápida excreção • Detoxificação em metabólitos menos perigosos • Armazenamento seguro em certos “compartimentos” do corpo (gordura, fâneros, ...) • Inibição do efeito tóxico mediante resistência ou desensibilização Guerra armamentista..... Interesse médico e médico-veterinário em toxinas: • Difusão do conhecimento: fornecimento de informações / esclarecimentos tais como recomendações para prevenir acidentes e para tratá-los; • Pesquisa científica: geração de conhecimento básico dos processos patológicos gerados pelas toxinas; estudo das propriedades das toxinas com vistas à produção de antídotos; • Inovação: interesse econômico pelas moléculas patenteáveis que são ou poderão ser exploradas pela indústria farmacêutica para a geração de fármacos destinados ao tratamento de patologias humanas e animais. Perereca pode conter a cura do mal de Chagas Rota Brasil Oeste (17/02/2004) Ibama - Uma perereca recém- descoberta no Cerrado pode ser a esperança no combate ao mal de chagas, causado pelo Trypanosoma cruzi. A perereca Phyllomedusa oreades – ainda sem nome popular, traz na pele um princípio ativo, chamado dermaseptina, que já está sendo estudado por uma equipe de pesquisadores da Embrapa, com resultados animadores. Estima-se que o mal atinja cerca de 18 milhões de pessoas em todo o mundo; quase quatro milhões no Brasil. Brand, GD; Leite, JRSA; Silva, LP; Albuquerque, S; Prates, MV; Azevedo, RB; Carregaro, V; Silva , JS; Sá, VCL; Brandão, RA and Bloch Jr, C. 2002. Dermaseptins from Phyllomedusa oreades and Phyllomedusa distincta. Anti-Trypanosoma cruzi activity without cytotoxicity to mammalian cells. J. Biol. Chem., 277(51): 49332-49340. Trachycephalus venulosus (perereca-cola; família Hylidae)