As cobras-corais (principalmente do gênero Micrurus) são as principais representantes da família Elapidae nas Américas. A principal manifestação do envenenamento por cobras-corais é a neurotoxicidade periférica resultante do bloqueio da transmissão neuromuscular esquelética. Historicamente, a neurotoxicidade dos venenos de Micrurus tem sido estudada experimentalmente em preparações neuromusculares de mamíferos (nervo frênico-diafragma de camundongos e ratos) e aves (biventer cervicis de pintainho). Entretanto, mamíferos e aves não constituem a presa normal das cobras-corais, que se alimentam predominantemente de vertebrados inferiores (répteis e peixes) e invertebrados. Além disso, poucos estudos têm investigado a ação dos venenos de cobras-corais em outros grupos de animais. Assim, o objetivo desta investigação é avaliar a neurotoxicidade do veneno de M. surinamensis em preparações de vertebrados inferiores (anfíbio e peixe) e invertebrados (baratas e minhocas) para: (1) Determinar se este veneno é ativo nestes grupos (o que poderia apontar para a possibilidade de usar estas espécies no lugar de vertebrados superiores), (2) Avaliar se este veneno interage com os sistema de linha lateral do peixe zebrafish, cuja função é modulada pelo glutamato, e (3) Purificar e caracterizar a(s) toxina(s) responsáveis pelas atividades observadas nos modelos experimentais a serem estudados. Este projeto se insere dentro de uma linha de pesquisa de filogenia e diversidade toxinológica de cobras-corais brasileiras realizado como colaboração entre o Centro de Estudos e Pesquisas Biológicas da Pontifícia Universidade Católica de Goiás (CEPB/PUC-GO, Goiânia, GO) e o Laboratório de Farmacologia Bioquímica e Toxinologia do Departamento de Medicina Translacional da Faculdade de Ciências Médicas da UNICAMP e voltada ao estudo dos venenos de Micrurus, tanto do ponto de vista experimental como clínica. Nos últimos anos, estes dois grupos têm colaborado em alguns projetos e publicações, conforme indicado nos itens subsequentes.

Objetivo Geral

Estudar os padrões morfológicos e de ocupação espacial de M. surinamensis e os padrões biológicos e farmacológicos de seu veneno como adaptabilidade ao meio aquático incluindo a ação neurotóxica do veneno e suas toxinas sobre tecido neuronal e a neurotransmissão periférica em vertebrados inferiores (rãs e peixes) e em invertebrados (baratas e minhocas), bem como a capacidade de interagir com a neurotransmissão glutamatérgica na linha lateral de zebrafish.

Objetivos Específicos

1. Caracterizar morfologicamente e molecularmente as populações de M. surinamensis na sua área de abrangência geográfica em contraste com possíveis barreiras geográficas fluviais, baseado em marcadores moleculares neutros;

2. Caracterizar biologicamente o veneno de M. surinamensis nas ações toxinológicas básicas de: a) Dose mínima coagulante; b) Ativação de protrombina; c) Troboplastina parcial ativada; d) Atividade trombina-símile; e) Atividade hemorrágica; f) Atividade miotóxica.

3. Avaliar a neurotoxicidade do veneno de M. surinamensis em preparações neuromusculares de vertebrados inferiores (rãs e zebrafish) e invertebrados (baratas e minhocas),

4. Fracionar o veneno por RP-HPLC e realizar um screening para identificar as frações que são neurotóxicas nas preparações acima. Purificar e caracterizar bioquimicamente a(s) toxina(s) com maior atividade nestes sistemas. 

5. Caracterizar o perfil genético de populações de M. surinamensis em contraste com o ambiente ocupado por suas presas preferenciais (colaboração já estabelecida e em andamento).

A posição filogenética atual de Micrurus surinamensis é extremamente instável (ver Keogh, 1988; Slowinski, 1991; Silva Jr. & Sites Jr., 2001; Castoe et al., 2007; Renjifo et al., 2012; Zaher et al., 2021; Jowers et al., 2023) e as suas adaptações anatômicas sugerem um processo evolutivo completamente independente (singular) de seus congêneres terrestres.

O bloqueio neuromuscular periférico é a manifestação clínica mais importante no envenenamento sistêmico por cobras-corais do gênero Micrurus (Bucaretchi et al., 2021; Floriano et al., 2021). Historicamente, a neurotoxicidade dos venenos de cobras-corais tem sido avaliada em preparações isoladas de ave (biventer cervicis de pintainho) e mamífero (nervo frênico-diafragma de camundongos e ratos) (Floriano et al., 2021). Entretanto, considerando os princípios dos 3 Rs (refine, reduce, replace – refinar, reduzir e substituir) da experimentação animal e a necessidade de reduzir o uso de vertebrados superiores (especialmente mamíferos) nos testes toxinológicos (Sells, 2003; Gutiérrez et al., 2017, 2021; Okumu et al., 2021; Ahmadi et al., 2022; Bhatia et al., 2022; Freires et al., 2023), é importante avaliar a ação destes venenos em outras preparações neuronais e neuromusculares, especialmente de invertebrados e vertebrados inferiores (peixes e anfíbios) e invertebrados. Aliado a esses aspectos, cabe um estudo exploratório e descritivo das ações gerais do veneno sobre o sistema de coagulação e controle da pressão sanguínea, bastante conhecido em outros grupos de serpentes, incluindo elapídeos do Velho Mundo (Lomonte et al., 2021)

Além disso, considerando que os venenos de Micrurus são ricos em toxinas da família 3-FTx (Aird et al., 2017; Lomonte et al., 2021) que atuam sobre diversos receptores, seria interessante investigar a capacidade deste veneno e suas toxinas de interferir no sistema glutamatérgico que exerce papel importante no funcionamento normal da linha lateral de peixes, inclusive zebrafish. Na membrana pós-sináptica o glutamato promove suas ações através de interações com receptores específicos classificados como metabotrópicos (mGluRs) ou ionotrópicos (IGluRs); existem oito subtipos de receptores metabotrópicos de glutamato (Popescu, 2005). A regulação da neurotransmissão glutamatérgica é importante para evitar a excitoxicidade induzida por excesso de glutamato na fenda sináptica uma vez que o aumento da sinalização glutamatérgica leva à excitotoxicidade, com consequente neurodegeneração de neurônios específicos, culminando em doenças como Alzheimer, Esclerose Lateral Amiotrófica, Parkinson, e Doença de Huntington (Valli et al., 2014). Assim, seria interessante: (1) Avaliar a interação do veneno de M. surinamensis com o sistema glutamatérgico, e (2) Isolar e caracterizar as toxinas deste veneno que eventualmente interagem com receptores glutamatérgicos. A identificação de toxinas com ação pró- ou anti-glutamatérgica poderá servir de base para a identificação de novas ferramentas para o estudo de doenças neurodegenerativas.