Estudos sobre o processo de cristalização de heme em Rhodnius prolixus - Stiebler, Renata (UFRJ, 2008)
[PT] O inseto hematófago Rhodnius prolixus, um vetor da Doença de Chagas, ao ingerir sangue e digerir a hemoglobina libera em seu trato digestivo grandes quantidades de heme. Esta molécula quando livre, é extremamente tóxica pois gera espécies reativas de oxigênio, leva a peroxidação lipídica e promove a lise celular. Assim, os organismos hematófagos necessitam de mecanismos protetores para evitar sua toxicidade. A hemozoína (Hz) é um cristal de heme produzido pelo parasito da malária, o Plasmodium falciparum, pelo inseto R. prolixus e outros triatomineos e pelo helminto Schistosoma mansoni como um eficiente mecanismo para a detoxificação do heme livre. A inibição da formação de Hz leva a condições de estresse oxidativo e o uso de drogas quinolínicas, muito utilizadas ainda hoje no tratamento da Malária, apresenta este fim. Estas drogas ligam-se à molécula de heme livre, impedindo sua cristalização. No R. prolixus a cristalização de Hz ocorre por intermédio das membranas perimicrovilares (MPMV) que recobrem as células intestinais. O objetivo da presente tese foi investigar os mecanismos de cristalização de heme, química e biologicamente, mais especificamente no intestino do R. prolixus. Em condições ácidas, a redução da polaridade do meio com o uso de DMSO ou PEG promoveu uma aceleração da cristalização do heme e o DMSO aumentou a solubilidade do heme, observada através do incremento na absorção da relação das bandas de Soret/Q. Lipídeos totais e cristais de Hz purificados do conteúdo intestinal do R. prolixus foram capazes de induzir a formação de Hz.O fracionamento do conteúdo intestinal de fêmeas adultas em gradiente de sacarose resultou no aparecimento de cinco frações, com diferentes espectros de absorção de luz. As frações de menor densidade apresentaram um espectro similar ao heme e as frações mais densas tiveram espectro característico de Hz. A solubilidade do heme presente nestas últimas frações era menor do que nas primeiras, entretanto, as menos densas foram as mais eficientes em cristalizar o heme, mesmo com uma menor capacidade em solubiliza-lo. Diversas quinolinas comerciais e novas drogas sintéticas inibem a formação de Hz in vitro e in vivo. Podemos concluir então que, apesar da solubilização do heme ser importante para a formação espontânea de Hz, a MPMV do R. prolixus aparentemente utiliza mecanismos diferentes para cristalização de Hz no processo de detoxificação do heme.[EN] The blood-sucking bug Rhodnius prolixus, a vector of Chagas Disease, during the process of blood and hemoglobin digestion releases huge amounts of heme in the midgut. Once in a free state, this molecule is very toxic because it is able to generate free radicals, induce lipid peroxidation and cellular damage. Therefore, the hematophagous organisms developed protective mechanisms to avoid heme toxicity. Hemozoin (Hz) is a heme crystal produced by the malaria parasite, Plasmodium falciparum, the insect R. prolixus and others triatomines and the helminth Schistosoma mansoni as a mechanism of free heme detoxification. The inhibition of Hz formation leads to oxidative stress, and the use of quinolines drugs, still used in the Malaria treatment, has this purpose. This drug acts by binding to free heme, preventing its crystallization. In R. prolixus, Hz crystallization occurs in the midgut and involves the perimicrovilar membranes (MPMV) that cover the midgut cells. In the present work we aimed to investigate the mechanisms involved in chemical and biological heme crystallization, specially in R. prolixus midgut. In acidic conditions, the reduction of medium polarity, by the use of DMSO or PEG accelerated heme crystallization. Moreover, DMSO increased heme solubilization in acidic milieu, assessed by the increment of Soret/Q bands absorption ratio. Total lipids and Hz purified from the R. prolixus midgut were able to induce Hz formation. The fractionation of midgut contents from adult females in a sucrose gradient resulted in five fractions with distinct absorption spectra. The fractions that showed the lower density presented a spectra more similar to heme, while the fractions with higher density exhibited spectra typical of Hz. In addition, heme solubility on higher density fractions was lower than in lower ones.Curiously, the lower density fractions revealed to be more efficient in promoting heme crystallization, despite its lower capacity to solubilize heme in acidic milieu. Several commercial quinolines and some new synthetic quinolines inhibited Hz formation in vitro and in vivo. We can conclude that, although heme solubilization is important to spontaneous Hz formation, the MPMV of R. prolixus midgut uses distinct mechanisms to crystallize Hz and detoxification heme in this bug midgut.