Presença do sistema melatoninégico e seu papel no ciclo de muda do siri-azul Callinectes sapidus (Crustacea Brachyura)

• Main Author: David, Daniela Dantas
• Other Authors: Castrucci, Ana Maria de Lauro
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2018
• Subjects: Callinectes sapidus; Ciclo de muda; Ecdysteroids receptors; Hormônio inibidor da muda; Melatonin; Melatonina; Molt cycle; Molt-inhibiting hormone; Receptor de ecdisteróides
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41135/tde-20092018-111822/

Uma das marcantes características morfológicas e funcionais dos crustáceos e de outros artrópodes é a presença de um exoesqueleto que cria uma barreira física para o crescimento desses animais. Nos crustáceos, a muda é um evento cíclico, dividido em 5 estágios, e um deles compreende a troca desse exoesqueleto, permitindo o aumento de tamanho. O início, período e a frequência do ciclo de muda dependem da idade e do sexo do animal e de fatores ambientais e fisiológicos. Hormônios como os ecdiesteróides e o hormônio inibidor da muda produzidos e secretados pelos órgãos Y e X, respectivamente, atuam diretamente no ciclo de muda, porém outros hormônios podem regular, de forma positiva ou negativa, este processo. A melatonina é um hormônio encontrado amplamente no reino animal, porém em crustáceos, diferentemente do que ocorre nos vertebrados, a sua síntese e secreção não estão relacionadas com a presença ou ausência de luz, e seu papel na muda tem sido pouco investigado. Os animais foram aclimatados no laboratório à temperatura 22±2 °C e ciclo claro-escuro 12h:12h LD, sendo os experimentos realizados nesta mesma condição. Considerando o acima exposto, os objetivos do presente trabalho foram (1) verificar a produção de melatonina no siri azul Callinectes sapidus, através da investigação da expressão das enzimas AANAT e ASMT no pedúnculo óptico e hepatopâncreas, bem como os níveis hemolinfáticos da indolamina; (2) avaliar se existe um perfil oscilatório diário na expressão gênica dos fatores relacionados com a muda, CasMIH e CasEcR1; (3) verificar se a manipulação com melatonina exógena influencia essa expressão. Para isso, técnicas de imunohistoquímica, citometria de fluxo, ensaio imunoenzimático e PCR quantitativo foram empregadas. Nossos resultados demonstraram uma oscilação dos níveis hemolinfáticos de melatonina em siris em pré-muda, com pico às 8 horas; entretanto, no estágio de intermuda os níveis deste hormônio foram menores e constantes ao longo de 24 horas. Não pudemos comprovar a presença das enzimas da via de síntese da melatonina, uma vez que os anticorpos utilizados não apresentaram homologia às proteínas de C. sapidus. Quanto à expressão gênica, uma oscilação diária semelhante nos transcritos dos genes CasMIH e CasEcR1 ocorreu no hepatopâncreas, independente do estágio de muda. No pedúnculo óptico a oscilação dos genes em questão também foi semelhante, mas apenas na pré-muda; na intermuda houve entre eles uma relação de anti-fase. A administração de melatonina exógena (10-7 mol/siri) levou à inibição da expressão dos genes em relação ao controle: no caso de CasMIH foi de 99,7% no pedúnculo óptico e 100% no hepatopâncreas e o CasEcR1 sofreu inibição de 77% no pedúnculo óptico e 99% no hepatopâncreas. A presença de melatonina na hemolinfa é um forte indício de que o animal a sintetiza e pode estar atuando no ciclo de muda, uma vez que a administração deste hormônio inibiu a transcrição dos genes relacionados ao processo. Diante disso, fica mais clara a relevância de entender a flutuação de hormônios que não estão classicamente envolvidos no ciclo de muda, essencial para o crescimento dos crustáceos, mas que podem apresentar a função de regular este processo, como a melatonina. Ademais, a melatonina poderá ser uma boa ferramenta a ser utilizada no cultivo do siri-azul, como agente indutor da redução do período de intermuda levando à uma ecdise precoce === One of the remarkable morphological and functional features of crustaceans and other arthropods is the presence of an exoskeleton that creates a physical barrier for the animal growth. In crustaceans, molting is a cyclic event usually divided into five stages, one of them comprising the exoskeleton exchange what thus allows the increase in size. The onset, period, and frequency of the molt cycle depend on the animal age and sex, as well as on environmental and physiological factors. Hormones such as ecdysteroids and the molt-inhibiting hormone produced and secreted by the Y- and X- organ, respectively, exert direct effects on the molt cycle. Nevertheless, other hormones are known to positively or negatively regulate this process, such as melatonin. Melatonin is a hormone widely found in the animal kingdom, but in crustaceans, differently from what happens in vertebrates, its synthesis and secretion are not regulated by the presence or absence of light. In fact, its role in the molting process has been poorly investigated. The animals were acclimated in the laboratory at 22±2 °C and light-dark cycle 12h:12h LD, and the experiments were performed under the same condition. Considering the above, the objectives of this study were to: 1) verify the production of melatonin in the blue crab Callinectes sapidus, through the evaluation of the expression of key enzymes involved in the synthesis of melatonin, AANAT and ASMT, in the eyestalk and hepatopancreas, as well as melatonin levels in the hemolymph; 2) evaluate whether there exists a daily oscillatory profile in gene expression of the related molt factors, CasMIH and CasEcR1; (3) whether the exogenous melatonin influences the expression of the latter genes. To achieve these goals, immunohistochemistry, flow cytometry, immunoenzymatic assay, and quantitative PCR techniques were used. Our results demonstrated an oscillation of the hemolymphatic levels of melatonin in premolt crabs, peaking at 8 AM; however, in the intermolt stage, the levels of this hormone were smaller and constant along 24 hours. We were not able to show the presence of the enzymes involved in melatonin synthesis, since the antibodies used had no homology with C. sapidus proteins. We also demonstrated a daily oscillatory profile of CasMIH and CasEcR1 transcripts in hepatopancreas independently of the molt stage. In the eyestalk the oscillatory profile of both genes was also similar, but only in the premolt stage; in intermolt, an antiphase relationship between both genes was found. The exogenous administration of melatonin (10-7 mol/crab) inhibited the expression of CasMIH by 99.7 and 100% in eyestalk and hepatopancreas, respectively, whereas CasEcR1 was inhibited by 77% and 99%, in the eyestalk and hepatopancreas, respectively, compared to saline-treated animals. The presence of melatonin in the hemolymph is a reliable indicator that the animal synthesizes the hormone, and thus melatonin may influence the molt cycle since it inhibited the expression of molt-related genes. Therefore, the relevance of understanding the oscillation of hormones that are not classically involved in the molt cycle - essential for crustacean growth - but which can regulate the process, becomes evident. From an economic standpoint, melatonin may be a useful tool in culturing blue crab, which ultimately can shorten the intermolt stage period leading to an early ecdysis