Alterações no metabolismo mitocondrial e eixo somatotrópico no teleósteo Poecilia vivipara após exposição crônica ao cobre

Abstract

O cobre (Cu) é um metal essencial à vida, porém é toxico quando em altas concentrações. Seus efeitos incluem redução de crescimento e alteração no metabolismo energético. Portanto, o objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos da exposição crônica ao Cu sobre o metabolismo mitocondrial e a regulação do eixo somatotrópico em diferentes tecidos do teleósteo Poecilia vivipara através da avaliação da expressão dos genes que codificam o GH, GHR1, GHR2, IGF1, IGF2, COX I, COXII, COXIII e ATP5A1, bem como através da análise da concentração de GH e GHR. Peixes recém-nascidos (<24 h) foram mantidos sob condição controle (sem adição de Cu na água) ou expostos ao metal (5 e 9 Og/L) por 345 dias em água salgada (salinidade 24; temperatura 28oC). Após exposição, foram coletadas amostras de cérebro, músculo esquelético e fígado. No músculo, houve uma redução na expressão gênica da COX III e do GHR2 após exposição a 5 Og/L de Cu, bem como da COX II e III, do IGF 1 e IGF2 e do GHR2 após exposição a 9 Og/L de Cu. No fígado, houve um aumento na expressão gênica da ATP5A1 após exposição a 9 Og/L de Cu. Portanto, a exposição crônica ao Cu causa uma redução na expressão de genes relacionados à cadeia transportadora de elétrons no músculo, o que pode reduzir a produção de ATP. Além disso, causa uma dessensibilização ao GH associada à diminuição na expressão gênica do GHR2, levando a uma diminuição na expressão gênica do IGF1 e IGF2. Esta resposta pode estar relacionada a uma alteração na razão entre as isoformas do GHR2 e não a uma diminuição na concentração total de GHR2. No fígado, a exposição crônica ao Cu induz uma resposta compensatória no metabolismo energético, a qual pode estar relacionada ao papel deste órgão no processo de detoxificação de metais. Portanto, a diminuição no crescimento de peixes induzida pela exposição crônica ao Cu está relacionada à redução na capacidade de produção de ATP e desregulação do eixo somatotrópico no músculo esquelético, impedindo que este tecido produza adequadamente fatores tróficos importantes para a manutenção do anabolismo. Além disso, a exposição crônica ao Cu pode causar um aumento no consumo de ATP hepático, o que contribuiria indiretamente para a redução do crescimento.

Chronic effects of copper (Cu) on the transcriptional regulation of genes related to the mitochondrial function were evaluated in the viviparous guppy Poecilia vivipara acclimated to salt water. Target genes included three mitochondrial encoded subunits of the cytochrome c oxidase (COX I, II and III), which are involved in the mitochondrial respiratory chain, as well as one subunit of the ATP synthase (ATP5A1), a protein complex involved in the oxidative phosphorylation. Newborn (<24-day old) guppies were exposed to environmentally relevant concentrations of dissolved Cu (nominally 0, 5 and 9 Og/L) in salt water (salinity 24 ppt and 20oC) for 345 days. Following exposure, mRNA levels of the target genes were assessed by RT-qPCR in skeletal muscle and liver. Skeletal muscle of guppies exposed to 5 Og/L Cu had reduced mRNA levels of COX III. Also, guppies exposed to 9 Og/L showed reduced mRNA levels of COX II and III. These findings indicate that Cu exposure may have affected the mitochondrial respiratory chain. On the other hand, increased mRNA levels of ATP5A1 were observed in the liver of guppies exposed to 9 Og/L Cu, thus suggesting a higher activity of oxidative phosphorylation. Therefore, findings reported in the present study indicate that chronic exposure to dissolved Cu induces tissue-specific responses in key aspects of the mitochondrial metabolism. Our results suggest that chronic Cu exposure is leading to a reduced ATP production in the skeletal muscle through a lowered expression of gene encoding for proteins involved the mitochondrial respiratory chain. This effect is paralleled by an increased ATP consumption in the liver, indicated by an increased expression of the gene encoding for ATP5A1, likely associated with the role of this organ in metal detoxification. The combination of these effects can explain a previously observed reduction in growth of P. vivipara exposed to the same experimental conditions.