Isolamento, purificação e caracterização bioquimica e farmacologica de uma nova fosfolipase A2 (Bp12) do veneno de Bothrops pauloensis
Priscila Randazzo de Moura
TESE
Português
T/UNICAMP M865i
[Isolation, purification and pharmalogical and biochemical characterization of a new PLA2 (Bp12) from Bothrops pauloensis venom]
Campinas, SP : [s.n.], 2008.
143 p. : il.
Orientador: Lea Rodrigues Simioni
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas
Resumo: Os efeitos miotóxicos dos venenos botrópicos são inquestionáveis pela exuberante manifestação clínica e são extensivamente relatados na literatura. Já os efeitos neurotóxicos têm sido descritos sob condições in vitro, em preparações neuromusculares, com pouca ou nenhuma evidência clínica. O...
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Resumo: Os efeitos miotóxicos dos venenos botrópicos são inquestionáveis pela exuberante manifestação clínica e são extensivamente relatados na literatura. Já os efeitos neurotóxicos têm sido descritos sob condições in vitro, em preparações neuromusculares, com pouca ou nenhuma evidência clínica. O objetivo do presente estudo foi o de contribuir para o conhecimento sobre a caracterização bioquímica e farmacológica da Bp-12, uma nova miotoxina do veneno de B. pauloensis. O perfil cromatográfico do veneno evidenciou 18 picos, o pico 12 (Bp-12) refere-se a nova fração estudada, uma vez que em ensaios preliminares apresentou efeito sobre a JNM. O perfil eletroforético da Bp-12 mostrou a presença de uma única banda protéica com aproximadamente 14 kDa, confirmado pela espectrometria de massa (13.789,56 Da). A composição de aminoácidos apresentou alto conteúdo dos resíduos, Lys, Tyr, Gly, Pro e Cys, típicos de PLA2 básicas. A Bp-12 possui 122 resíduos de a.a.: SLFELGKMIL QETGKNPAKS LGAFYCYCGW GSQGQPKDAV DRCCYVHKCC YKKITGCNPK KDRYSYSWKD KTLVCGEDNS CLKELCECDK AVAICLRENL NTYNKKYRYF LKPLCKKADA AC, com pI de 8,55 e uma alta homologia com outras PLA2 Lys49 botrópicas (92,6 %).
A preparação nervo frênico-diafragma (NFD) de camundongo foi mais sensível à ação da toxina do que a preparação biventer cervicis de pintainho. Em preparações NFD, a Bp-12 (3,6 ?M) induziu 50% de bloqueio em 17 ± 7 min, inibindo completamente a resposta contrátil a estímulos indiretos (120 min, 37 °C); o bloqueio neuromuscular irreversível também foi observado, quando o Ca2+ foi substituído pelo Sr2+ na solução de Tyrode, quando a preparação foi curarizada (estímulo direto) ou quando submetida à baixa temperatura (22 °C). O registro do PM mostrou que a partir de 15 min de incubação com a Bp-12 (3,6 ?M) ocorreu uma progressiva despolarização da membrana, com valores de -20,2 ± 1 mV (90 min, p<0,05). Após 60 min de incubação, o efeito da Bp-12 (3,6 ?M) sobre os valores do conteúdo e tamanho quântico e amplitude média foram respectivamente: 50 ± 8; 0,09 ± 0,01 e 3,0 ± 0,3 mV, estes não foram significativamente diferentes quando comparados com os valores controle (68 ± 9; 0,07 ± 0,01 e 3,3 ± 0,2 mV). Nos estudos de miotoxicidade, após 120 min de incubação com 50 ?g/mL de veneno de B. pauloensis ou de Bp-12, o músculo diafragma apresentou áreas de mionecrose da ordem de 26 ± 2 % e 27 ± 1 % (p<0,05), respectivamente. Os níveis de CK plasmático aumentaram significativamente após a administração intramuscular de Bp-12, sendo: 827 ± 92 U/L (50 ?g) e 225 ± 36 U/L (20 ?g) versus 48,3 ± 8 U/L (controle), entretanto, com a via intravenosa não houve aumento significativo, mostrando que a Bp-12 não produz miotoxicidade sistêmica.
A Bp-12 (2,5; 5,0 e 10,0 ?g/pata) induziu edema de pata dependente da dose, caracterizada por apresentar início de ação rápido, em torno de 30 min, sendo: 0,4 ± 0,02 mL; 0,6 ± 0,05 mL e 0,7 ± 0,07 mL, respectivamente; também foi calculada a área sob a curva para cada dose injetada, cujos valores foram (mL.h): 0,5 ± 0,02 (salina); 0,9 ± 0,11; 1,3 ± 0,15 e 1,7 ± 0,19, respectivamente.
Conclui-se que a Bp-12 é uma nova PLA2 Lys49 miotóxica, de caráter básico, com baixa atividade catalítica, que induz bloqueio neuromuscular irreversível dependente do tempo e da concentração e que apresenta atividades farmacológica e bioquímica características de miotoxinas botrópicas.
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A preparação nervo frênico-diafragma (NFD) de camundongo foi mais sensível à ação da toxina do que a preparação biventer cervicis de pintainho. Em preparações NFD, a Bp-12 (3,6 ?M) induziu 50% de bloqueio em 17 ± 7 min, inibindo completamente a resposta contrátil a estímulos indiretos (120 min, 37 °C); o bloqueio neuromuscular irreversível também foi observado, quando o Ca2+ foi substituído pelo Sr2+ na solução de Tyrode, quando a preparação foi curarizada (estímulo direto) ou quando submetida à baixa temperatura (22 °C). O registro do PM mostrou que a partir de 15 min de incubação com a Bp-12 (3,6 ?M) ocorreu uma progressiva despolarização da membrana, com valores de -20,2 ± 1 mV (90 min, p<0,05). Após 60 min de incubação, o efeito da Bp-12 (3,6 ?M) sobre os valores do conteúdo e tamanho quântico e amplitude média foram respectivamente: 50 ± 8; 0,09 ± 0,01 e 3,0 ± 0,3 mV, estes não foram significativamente diferentes quando comparados com os valores controle (68 ± 9; 0,07 ± 0,01 e 3,3 ± 0,2 mV). Nos estudos de miotoxicidade, após 120 min de incubação com 50 ?g/mL de veneno de B. pauloensis ou de Bp-12, o músculo diafragma apresentou áreas de mionecrose da ordem de 26 ± 2 % e 27 ± 1 % (p<0,05), respectivamente. Os níveis de CK plasmático aumentaram significativamente após a administração intramuscular de Bp-12, sendo: 827 ± 92 U/L (50 ?g) e 225 ± 36 U/L (20 ?g) versus 48,3 ± 8 U/L (controle), entretanto, com a via intravenosa não houve aumento significativo, mostrando que a Bp-12 não produz miotoxicidade sistêmica.
A Bp-12 (2,5; 5,0 e 10,0 ?g/pata) induziu edema de pata dependente da dose, caracterizada por apresentar início de ação rápido, em torno de 30 min, sendo: 0,4 ± 0,02 mL; 0,6 ± 0,05 mL e 0,7 ± 0,07 mL, respectivamente; também foi calculada a área sob a curva para cada dose injetada, cujos valores foram (mL.h): 0,5 ± 0,02 (salina); 0,9 ± 0,11; 1,3 ± 0,15 e 1,7 ± 0,19, respectivamente.
Conclui-se que a Bp-12 é uma nova PLA2 Lys49 miotóxica, de caráter básico, com baixa atividade catalítica, que induz bloqueio neuromuscular irreversível dependente do tempo e da concentração e que apresenta atividades farmacológica e bioquímica características de miotoxinas botrópicas.
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Abstract: The myotoxic effects caused by bothropics venoms are unquestionable by their exuberant clinic manifestation and are extensively related in literature, since the neurotoxic effects have been described in vitro conditions, in nerve-muscle preparations, with little or neither clinic evidence....
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Abstract: The myotoxic effects caused by bothropics venoms are unquestionable by their exuberant clinic manifestation and are extensively related in literature, since the neurotoxic effects have been described in vitro conditions, in nerve-muscle preparations, with little or neither clinic evidence. The aim of this study was to contribute for the knowledge about the pharmacological and biochemical characterization of Bp-12, a new myotoxin from B. pauloensis snake venom.
The elution profile of B. pauloensis crude venom after purification in one chromatographic step presented eighteen peaks ranging from Bp-1 to Bp-18. Peak 12 was named Bp-12 and resulted in one small peak with a retention time of 37 min, eluting at 56% of buffer B. The SDS-PAGE gel showed one electrophoretic band, indicating that this toxin was obtained with high homogeneity and a molecular mass of around 14 kDa, confirmed by MALDI-TOF mass spectrometry, which showed that the protein had a molecular mass of 13789.56 Da. The amino acids composition showed that Bp-12 presented high content of Lys, Tyr, Gly, Pro, and 14 half-Cys residues, typical of a basic PLA2. The sequence of Bp-12 contains 122 amino acid residues: SLFELGKMIL QETGKNPAKS LGAFYCYCGW GSQGQPKDAV DRCCYVHKCC YKKITGCNPK KDRYSYSWKD KTLVCGEDNS CLKELCECDK AVAICLRENL NTYNKKYRYF LKPLCKKADA AC, with a pI value of 8.55 and with a high homology with Lys49 PLA2 from other bothropics venoms. In mouse phrenic nerve-diaphragm (PND), the time needed for 50% paralysis was 17 ± 7 min (3.6 ?M). Bp-12 can induce indirect and directly blocked evoked twitches, even in the preparations in which Ca2+ is replaced by Sr2+ or low temperature (22 °C), being the addition of d-tubocurarine required for direct blocking. The resting membrane potential showed that after 15 min of incubation with Bp-12 (3.6 ?M), progressive despolarization decreased from -83.9 ± 1 mV to -20.2 ± 1 mV (90 min, p<0.05). Intracellular recordings of endplate potentials (EPPs) from mouse diaphragm preparations revealed that Bp-12 did no alter the quantal content (50 ± 8, t60, p>0.05 of the control). Incubation with Bp-12 (50 ?g/mL) or B. pauloensis (50 ?g/mL) for 120 min damaged 26 ± 2 % and 27 ± 1 % (p<0,05), respectively. Bp-12 (20 and 50 ?g/50 ?L) has significantly increased the release of CK levels in the serum after 60 min of i.m. administration, being the values: 827 ± 92 U/L and 225 ± 36 U/L (20 ?g/mL). However, i.v. administration has not presented significant increased. Bp-12 (2.5 - 10.0 ?g/paw) induced local oedema formation in rat paw in vivo at around 30 min, being found the values of: 0.4 ± 0.02 mL (2.5 ?g/paw), 0.6 ± 0.05 mL (5.0 ?g/paw) and 0.7 ± 0.07 mL (10.0 ?g/paw).
In conclusion, Bp-12 is a new myotoxic PLA2 (Lys49), with low catalitic activity, that is able to induce irreversible neuromuscular blockade and presents biochemical and pharmacological activities characteristic of bothropics miotoxins.
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The elution profile of B. pauloensis crude venom after purification in one chromatographic step presented eighteen peaks ranging from Bp-1 to Bp-18. Peak 12 was named Bp-12 and resulted in one small peak with a retention time of 37 min, eluting at 56% of buffer B. The SDS-PAGE gel showed one electrophoretic band, indicating that this toxin was obtained with high homogeneity and a molecular mass of around 14 kDa, confirmed by MALDI-TOF mass spectrometry, which showed that the protein had a molecular mass of 13789.56 Da. The amino acids composition showed that Bp-12 presented high content of Lys, Tyr, Gly, Pro, and 14 half-Cys residues, typical of a basic PLA2. The sequence of Bp-12 contains 122 amino acid residues: SLFELGKMIL QETGKNPAKS LGAFYCYCGW GSQGQPKDAV DRCCYVHKCC YKKITGCNPK KDRYSYSWKD KTLVCGEDNS CLKELCECDK AVAICLRENL NTYNKKYRYF LKPLCKKADA AC, with a pI value of 8.55 and with a high homology with Lys49 PLA2 from other bothropics venoms. In mouse phrenic nerve-diaphragm (PND), the time needed for 50% paralysis was 17 ± 7 min (3.6 ?M). Bp-12 can induce indirect and directly blocked evoked twitches, even in the preparations in which Ca2+ is replaced by Sr2+ or low temperature (22 °C), being the addition of d-tubocurarine required for direct blocking. The resting membrane potential showed that after 15 min of incubation with Bp-12 (3.6 ?M), progressive despolarization decreased from -83.9 ± 1 mV to -20.2 ± 1 mV (90 min, p<0.05). Intracellular recordings of endplate potentials (EPPs) from mouse diaphragm preparations revealed that Bp-12 did no alter the quantal content (50 ± 8, t60, p>0.05 of the control). Incubation with Bp-12 (50 ?g/mL) or B. pauloensis (50 ?g/mL) for 120 min damaged 26 ± 2 % and 27 ± 1 % (p<0,05), respectively. Bp-12 (20 and 50 ?g/50 ?L) has significantly increased the release of CK levels in the serum after 60 min of i.m. administration, being the values: 827 ± 92 U/L and 225 ± 36 U/L (20 ?g/mL). However, i.v. administration has not presented significant increased. Bp-12 (2.5 - 10.0 ?g/paw) induced local oedema formation in rat paw in vivo at around 30 min, being found the values of: 0.4 ± 0.02 mL (2.5 ?g/paw), 0.6 ± 0.05 mL (5.0 ?g/paw) and 0.7 ± 0.07 mL (10.0 ?g/paw).
In conclusion, Bp-12 is a new myotoxic PLA2 (Lys49), with low catalitic activity, that is able to induce irreversible neuromuscular blockade and presents biochemical and pharmacological activities characteristic of bothropics miotoxins.
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Simioni, Lea Rodrigues, 1942-
Orientador
Gallacci, Marcia
Avaliador
Zamuner, Stella Regina, 1964-
Avaliador
Landucci, Elen Cristina Teizem
Avaliador
Oshima-Franco, Yoko
Avaliador
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Priscila Randazzo de Moura
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