Dano tecidual local causado por venenos de Bothrops: perspectivas tromboinflamatórias usando proteômica e biologia de sistemas - Cavalcante, Joeliton dos Santos [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022)
Com 5,4 milhões de picadas de serpentes em todo o mundo por ano, o envenenamento por serpentes é um sério problema de saúde que afeta 1,8-2,7 milhões de pessoas, causando 81.000-138.000 mortes e provocando mais de 400.000 casos de deficiências crônicas, como por exemplo, amputações. Proteínas, peptídeos e aminoácidos e compostos de baixa massa representam a principal composição dos venenos de serpentes, que podem causar necrose celular, hemólise, edema, inflamação, hemorragia, coagulopatia e, eventualmente, morte. A diversidade de serpentes e venenos, bem como sua variabilidade foi muito bem estudada para muitas espécies. No entanto, o mecanismo detalhado de ação do envenenamento por serpentes ainda é cheio de lacunas. Dessa forma, o objetivo desta pesquisa foi identificar proteínas do plasma sanguíneo de camundongos envenenados pelas serpentes Bothrops atrox, B. erythromelas e B. leucurus, as quais apresentassem abundâncias diferenciais quantitativamente quando comparadas com o plasma sanguíneo de camundongos não envenenados. Adicionalmente, este estudo também objetivou avaliar a presença de moléculas em potenciais no plasma sanguíneo de camundongos i) que possam responder pelo grau do efeito edematogênico dos venenos apontados e/ou ii) que possam servir de base para estudos futuros relacionados na distinção do agente causador do envenenamento botrópico. Assim, a estratégia investigativa adotada neste trabalho foi induzir edema na pata de camundongos Swiss com diferentes doses (1.25, 2.5 e 5 µg) dos venenos de B. atrox, B. erythromelas e B. leucurus e a partir do plasma sanguíneo destes animais, identificar e quantificar as proteínas utilizando a estratégia proteômica do tipo Shotgun, a qual é baseada na hidrólise em solução de todas as proteínas presentes nas amostras biológicas, sequenciamento dos fragmentos peptídicos por meio de um equipamento de espectrometria de massas Q-Exactive e análise dos dados por ferramentas de bioinformática. Os espectros de massas foram deconvoluídos e analisados por softwares de biologia de sistemas. Identificamos proteínas com diferenças na abundância (DAPs) responsáveis por descrever o grau de edema causado por esses venenos. Hemoglobina e suas subunidades (Hba, Hbb-b1/b2), peroxiredoxina 2 (Prdx2), fator IX (F9), fator de crescimento semelhante à insulina 1 (Igf1), fator de crescimento epidérmico contendo proteína de matriz extracelular tipo fibulina 1 (Efemp1) e fibulina (Fbln1) foram as principais responsáveis pela discriminação do grau do edema causado pelo veneno de B. atrox. As proteínas que podem servir para evidenciar o grau de edema causado pelo veneno de B. erythromelas foram: apolipoproteina A1 (Apoa), proteína amilóide sérica A-4 (Saa4), adiponectina (Adipoq), Fbln1, fator XII (F12) e a proteína Z dependente de vitamina K (Proz). Serpinas, apolipoproteinas, fatores de complemento e suas subunidades, catepsinas, quinases, oxidoredutases, inibidores de proteases, proteases, colageno, fatores de crescimento explicaram os efeitos causados pelo envenenamento causado por B. leucurus. Assim, nota-se que as DAPs presentes nas três propostas de envenenamento experimental estão envolvidas em diversos processos e vias de sinalização tais como ativação do sistema complemento, cascata de coagulação, sistema lipídico, degranulação de plaquetas e neutrófilos e morte celular, contribuindo assim, com desfechos tromboinflamatórios. Em conclusão, os venenos das serpentes estudadas induzem alterações no padrão proteico do plasma dos camundongos envenenados. Estas alterações podem estar associadas com a variabilidade interespecífica dos venenos botrópicos e podem auxiliar a melhor compreender as manifestações fisiopatológicas do envenenamento experimental por serpentes.

With 5.4 million snakebites worldwide each year, snake envenomation is a serious health problem that affects 1.8-2.7 million people, causing 81,000-138,000 deaths and causing over 400,000 cases of chronic disabilities, such as amputations. Proteins, peptides and amino acids and low-mass compounds represent the main composition of snake venoms, which can cause cell necrosis, hemolysis, edema, inflammation, hemorrhage, coagulopathy and, eventually, death. The diversity of snakes and venoms, as well as their variability has been very well studied for many species. However, the detailed mechanism of action of snake envenomation is still full of gaps. Thus, the objective of this research was identifying blood plasma proteins of mice envenomed by Bothrops atrox, B. erythromelas and B. leucurus, which presented quantitatively differential abundances when compared to the blood plasma of non-envenomed mice. Additionally, this study also aimed to evaluate the presence of potential molecules in the blood plasma of mice i) that could account for the degree of the edematogenic effect of the snake venoms indicated and/or ii) that could serve as a basis for future studies related to the distinction of the causative agent. of bothropic envenomation. Thus, the investigative strategy adopted in this work was inducing the edema in the paw of Swiss mice with different doses (1.25, 2.5 and 5 µg) of B. atrox, B. erythromelas and B. leucurus venoms and identify and quantify blood plasma proteins using the Shotgun proteomic strategy, which is based on the hydrolysis in solution of all proteins present in biological samples, sequencing of the peptide fragments using a Q-Exactive mass spectrometry equipment and data analysis by bioinformatics tools. The mass spectra were deconvoluted and analyzed by systems biology software. We identified proteins with differences in abundance (DAPs) responsible for describing the degree of edema caused by these venoms. Hemoglobin and its subunits (Hba, Hbb-b1/b2), peroxiredoxin 2 (Prdx2), factor IX (F9), insulin-like growth factor 1 (Igf1), epidermal growth factor containing fibulin-like extracellular matrix protein 1 (Efemp1) and fibulin (Fbln1) were the main responsible for describing the degree of edema caused by B. atrox venom. The proteins that may serve to demonstrate the degree of edema caused by B. erythromelas venom were: apolipoprotein A1 (Apoa), serum amyloid protein A-4 (Saa4), adiponectin (Adipoq), Fbln1, factor XII (F12) and Vitamin K-dependent protein Z (Proz). Serpins, apolipoproteins, complement factors and component subunits, cathepsins, kinases, oxidoreductases, protease inhibitors, proteases, collagens, growth factors have explained the effects caused by B. leucurus envenomation. Thus, it is noted that the DAPs present in the three experimental envenomation proposals are involved in several processes and signaling pathways such as activation of the complement system, coagulation cascade, lipid system, platelet and neutrophil degranulation and cell death, thus contributing, with thromboinflammatory outcomes. In conclusion, the snake venoms have studied inducing alterations in the protein pattern of the plasma of the injured mice. These changes may be associated with the interspecific variability of bothropic venoms and may help to better understand the physiopathological manifestations of experimental snake envenomation.
Local tissue damage caused by Bothrops venoms: thromboinflammatory perspectives using proteomics and systems biology
Keywords: Espectrometria de massas; Biologia de sistemas; Tromboinflamação; Veneno de serpentes; Mass spectrometry; Thromboinflammation