Notícia
João Eduardo Justi
- Publicado em
07-03-2018
17:00
Estudo pioneiro da UFSCar revela ajustes cardiorrespiratórios em peixes
Um estudo inédito realizado na UFSCar revelou que características, anteriormente consideradas evolutivamente novas e presentes apenas em mamíferos, estão presentes em peixe primitivo pulmonado, a Piramboia, encontrado no Pantanal brasileiro. O trabalho foi realizado por pesquisadores do Departamento de Ciências Fisiológicas (DCF) da UFSCar, da Universidade Estadual Paulista (Unesp), da Universidade Federal da Bahia (UFBA) e da Birmingham University, além de pós-doutorandos do Programa Interinstitucional de Pós-Graduação em Ciências Fisiológicas (UFSCar/Unesp). O projeto contou com a coordenação de Cléo Costa Leite, docente do DCF da UFSCar, e com recursos do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Fisiologia Comparada (INCT FisComp).
A principal descoberta do estudo foi a presença de mecanismos de interação cardiorrespiratória na Piramboia, comprovando que aspectos relacionados à variabilidade da frequência cardíaca (VFC), como a arritmia sinusal respiratória (ASR), são primitivos e estão presentes em um animal que está na base evolutiva dos tetrápodes (vertebrados com quatro membros e respiração pulmonar). "A Piramboia foi importante para o nosso trabalho porque ela apresenta algumas características semelhantes às de espécies ancestrais que deram origem aos vertebrados de respiração aérea, anfíbios répteis, aves e mamíferos", relata Leite.
De acordo com o docente da UFSCar, a descoberta quebra um paradigma na investigação e nas tentativas de compreensão de fatores relacionados à ASR. A arritmia sinusal respiratória é um fenômeno de interações rápidas de comunicação entre pulmões e coração que geram uma variação da atividade cardíaca quando se inicia a respiração. Ou seja, a frequência cardíaca aumenta na inspiração e diminui na expiração, com o papel de melhorar a eficiência das trocas gasosas. O pesquisador aponta que a presença desse tipo de arritmia é interessante por dois motivos: "O primeiro é que seu mecanismo é complexo e difícil de ser executado, exigindo uma série de requisitos para que o animal consiga fazer esse ajuste. O segundo é que a presença de VFC e ASR é observada em pessoas saudáveis, jovens e sem estresse, sendo reduzida quando esses fatores não estão presentes. Dessa forma, a arritmia se tornou um índice clínico importante de saúde e sua ausência é um indicador de certos problemas", explica Leite.
Outro ponto de destaque do estudo, segundo Cléo Leite, é a forma como o fenômeno da ASR era investigado até então. "Por ser um ajuste complexo e rápido, a arritmia foi considerada algo recente evolutivamente, algo que estaria presente só em mamíferos e seria fruto de aprimoramentos na evolução do grupo. Foi sugerido que esse fenômeno seria importante para a melhoria de trocas gasosas nos pulmões, mas nada foi confirmado. Nós conseguimos comprovar esse papel de melhoria na Piramboia que tem arquitetura cardiovascular diferente dos humanos, por exemplo", aponta o professor. Ele acrescenta que a variabilidade da frequência cardíaca é um fenômeno com raízes evolutivas antigas, que tem claro papel funcional em um animal primitivo, como um peixe pulmonado, e que pode não ter mais nenhuma função no organismo dos humanos. "A ASR é uma relíquia evolutiva que teve seu papel funcional em um animal ancestral e pode ter permanecido na progressão do processo evolutivo sem ter mais sua função principal. Assim, não é em humanos que temos de investigar seu papel, sua relevância e compreender sua interação com outros ajustes", complementa. Leite afirma, no entanto, que tal fato não muda o uso clínico da ASR, mas muda a forma como esse fenômeno deve ser investigado daqui para frente.
A pesquisa desenvolvida na UFSCar é inédita e tem uma abordagem diferente da usual por investigar a origem evolutiva do ajuste em um animal peculiar como o peixe pulmonado. Há teorias da psicobiologia, como a teoria polivagal, que entende que a ASR é um tipo de ajuste presente, exclusivamente, em humanos e utiliza suas características para explicar uma série de comportamentos. "Contudo, agora sabemos que as raízes de tais características são antigas e potencialmente todos os vertebrados de respiração aérea as possuem. Portanto, as bases explicativas dessa teoria não estão corretas", explica Leite.
A partir das revelações do estudo, as próximas etapas envolvem a descrição de alterações desse tipo de regulação em outros grupos de vertebrados e a compreensão das modificações que foram surgindo ao longo da evolução. Em paralelo, o grupo de pesquisadores pretende analisar um tipo de ajuste similar à ASR que ocorre em vertebrados de respiração aquática.
"A área de fisiologia comparada no Brasil tem enorme potencial para ações relevantes dada a enorme biodiversidade que possuímos. Além disso, o grupo de fisiologia comparada da UFSCar é referência nacional e internacional na área e, portanto, temos potencial para o desenvolvimento de testes e investigação de uma série de teorias que estão relacionadas à saúde humana, ao bem-estar animal, às ações antrópicas no meio, dentre diversas outras coisas. Precisamos ter financiamento consistente e seguro para proporcionar as condições de enfrentarmos os desafios e realizarmos as pesquisas", finaliza Cléo Leite.
A pesquisa foi feita no Laboratório de Biologia Experimental da UFSCar (Grupo de Zoofisiologia e Bioquímica Comparativa), com algumas análises realizadas na UFBA. O estudo gerou um artigo publicado recentemente no periódico científico internacional Science Advances (AAAS).
A principal descoberta do estudo foi a presença de mecanismos de interação cardiorrespiratória na Piramboia, comprovando que aspectos relacionados à variabilidade da frequência cardíaca (VFC), como a arritmia sinusal respiratória (ASR), são primitivos e estão presentes em um animal que está na base evolutiva dos tetrápodes (vertebrados com quatro membros e respiração pulmonar). "A Piramboia foi importante para o nosso trabalho porque ela apresenta algumas características semelhantes às de espécies ancestrais que deram origem aos vertebrados de respiração aérea, anfíbios répteis, aves e mamíferos", relata Leite.
De acordo com o docente da UFSCar, a descoberta quebra um paradigma na investigação e nas tentativas de compreensão de fatores relacionados à ASR. A arritmia sinusal respiratória é um fenômeno de interações rápidas de comunicação entre pulmões e coração que geram uma variação da atividade cardíaca quando se inicia a respiração. Ou seja, a frequência cardíaca aumenta na inspiração e diminui na expiração, com o papel de melhorar a eficiência das trocas gasosas. O pesquisador aponta que a presença desse tipo de arritmia é interessante por dois motivos: "O primeiro é que seu mecanismo é complexo e difícil de ser executado, exigindo uma série de requisitos para que o animal consiga fazer esse ajuste. O segundo é que a presença de VFC e ASR é observada em pessoas saudáveis, jovens e sem estresse, sendo reduzida quando esses fatores não estão presentes. Dessa forma, a arritmia se tornou um índice clínico importante de saúde e sua ausência é um indicador de certos problemas", explica Leite.
Outro ponto de destaque do estudo, segundo Cléo Leite, é a forma como o fenômeno da ASR era investigado até então. "Por ser um ajuste complexo e rápido, a arritmia foi considerada algo recente evolutivamente, algo que estaria presente só em mamíferos e seria fruto de aprimoramentos na evolução do grupo. Foi sugerido que esse fenômeno seria importante para a melhoria de trocas gasosas nos pulmões, mas nada foi confirmado. Nós conseguimos comprovar esse papel de melhoria na Piramboia que tem arquitetura cardiovascular diferente dos humanos, por exemplo", aponta o professor. Ele acrescenta que a variabilidade da frequência cardíaca é um fenômeno com raízes evolutivas antigas, que tem claro papel funcional em um animal primitivo, como um peixe pulmonado, e que pode não ter mais nenhuma função no organismo dos humanos. "A ASR é uma relíquia evolutiva que teve seu papel funcional em um animal ancestral e pode ter permanecido na progressão do processo evolutivo sem ter mais sua função principal. Assim, não é em humanos que temos de investigar seu papel, sua relevância e compreender sua interação com outros ajustes", complementa. Leite afirma, no entanto, que tal fato não muda o uso clínico da ASR, mas muda a forma como esse fenômeno deve ser investigado daqui para frente.
A pesquisa desenvolvida na UFSCar é inédita e tem uma abordagem diferente da usual por investigar a origem evolutiva do ajuste em um animal peculiar como o peixe pulmonado. Há teorias da psicobiologia, como a teoria polivagal, que entende que a ASR é um tipo de ajuste presente, exclusivamente, em humanos e utiliza suas características para explicar uma série de comportamentos. "Contudo, agora sabemos que as raízes de tais características são antigas e potencialmente todos os vertebrados de respiração aérea as possuem. Portanto, as bases explicativas dessa teoria não estão corretas", explica Leite.
A partir das revelações do estudo, as próximas etapas envolvem a descrição de alterações desse tipo de regulação em outros grupos de vertebrados e a compreensão das modificações que foram surgindo ao longo da evolução. Em paralelo, o grupo de pesquisadores pretende analisar um tipo de ajuste similar à ASR que ocorre em vertebrados de respiração aquática.
"A área de fisiologia comparada no Brasil tem enorme potencial para ações relevantes dada a enorme biodiversidade que possuímos. Além disso, o grupo de fisiologia comparada da UFSCar é referência nacional e internacional na área e, portanto, temos potencial para o desenvolvimento de testes e investigação de uma série de teorias que estão relacionadas à saúde humana, ao bem-estar animal, às ações antrópicas no meio, dentre diversas outras coisas. Precisamos ter financiamento consistente e seguro para proporcionar as condições de enfrentarmos os desafios e realizarmos as pesquisas", finaliza Cléo Leite.
A pesquisa foi feita no Laboratório de Biologia Experimental da UFSCar (Grupo de Zoofisiologia e Bioquímica Comparativa), com algumas análises realizadas na UFBA. O estudo gerou um artigo publicado recentemente no periódico científico internacional Science Advances (AAAS).