Efeitos da suplementação de curcumina em ostras: avaliação da proteção mediada pela indução de antioxidantes em vários estágios de vida da ostra do Pacífico

Abstract

Bivalves habitam ambientes que apresentam diversas alterações de origem bióticas e abióticas. Assim, estes animais são excelentes modelos biológicos em fisiologia e bioquímica comparada. Em especial, a ostra Crassostrea gigas é amplamente estudada por sua sensibilidade a mudanças ambientais e elevada importância econômica. Neste trabalho, exploramos mecanismos de defesas celulares envolvidos na resiliência de C. gigas a estressores ambientais. Especificamente, estudamos o sistema antioxidante em diferentes estágios do desenvolvimento e estratégias para promover sua amplificação. A via fator de transcrição Nrf2 (nuclear factor erythroid-2) é um dos principais reguladores de genes antioxidantes nos animais. Ela pode ser induzida por diferentes compostos, como a curcumina (CUR), uma substância natural derivada do rizoma do açafrão (Curcuma longa). Neste trabalho, demonstramos que a CUR pode induzir a melhora do desempenho antioxidante e do desenvolvimento de C. gigas. Em ostras adultas, 8 dias de tratamento com CUR 30 µM resultaram em forte indução nos níveis de glutationa (GSH) e das atividades das enzimas glutationa S-transferase (GST), glutationa redutase (GR) e tioredoxina redutase (TrxR) nas brânquias. Um padrão semelhante, porém, mais lento, foi identificado no manto, enquanto pouco ou nenhum ganho de capacidade antioxidante foi observado na glândula digestiva. Este tratamento protegeu contra ataques eletrofílicos capazes de causar fortes distúrbios antioxidantes. O tratamento de CUR (0,03 a 1 µM) durante o início do desenvolvimento até larva D (24 horas após a fertilização) resultou em aumento nos níveis de GSH e diminuição de espécies reativas de oxigênio. Ele também resultou em aumento no tamanho da larva e protegeu contra os efeitos oxidativos de biocidas e hidroperóxidos orgânicos. O tratamento de larvas em estágio mais avançado de desenvolvimento (pedivéliger) por 8 dias com CUR 3 e 10 µM resultou em ganho de sobrevivência e de crescimento larval. Além disso, o tratamento de ostras jovens por 8 dias a CUR 30 µM também resultou em ganho antioxidante, com aumento nos níveis de GSH e GST. Entretanto, não promoveu proteção contra infecção aos patógenos Vibrios e pelo vírus Ostreid herpesvirus-1. Por fim, o tratamento in vitro de hemócitos com CUR não resultou em indução do sistema antioxidante ou em maior resistência a oxidantes. Estes resultados sugerem que a CUR pode ser uma alternativa natural para a utilização em cultivos, principalmente na fase de desenvolvimento, contribuindo para uma economia azul sustentável. Entretanto, ainda é necessário identificar possíveis impactos na ecofisiologia e na resistência destes C. gigas a estressores ambientais.

Abstract: Bivalves inhabit environments that present various changes of biotic and abiotic origin. These animals are therefore excellent biological models for comparative physiology and biochemistry. In particular, the Crassostrea gigas oyster is widely studied due to its sensitivity to environmental changes and high economic importance. In this study, we explored cellular defense mechanisms involved in the resilience of C. gigas to environmental stressors. Specifically, we studied the antioxidant system at different stages of development and strategies to promote its amplification. The transcription factor Nrf2 (nuclear factor erythroid-2) pathway is one of the main regulators of antioxidant genes in animals. It can be induced by different compounds, such as curcumin (CUR), a natural substance derived from the saffron rhizome (Curcuma longa). In this study, we demonstrated that CUR can induce an improvement in the antioxidant performance and development of C. gigas. In adult oysters, 8 days of treatment with CUR 30 µM resulted in a strong induction in glutathione (GSH) levels and the activities of the enzymes glutathione S-transferase (GST), glutathione reductase (GR) and thioredoxin reductase (TrxR) in the gill. A similar but slower pattern was identified in the mantle, while little or no gain in antioxidant capacity was observed in the digestive gland. This treatment protected against electrophilic attacks capable of causing strong antioxidant disturbances. CUR treatment (0.03 to 1 µM) during early development up to larva D (24 hours after fertilization) resulted in an increase in GSH levels and a decrease in reactive oxygen species. It also resulted in an increase in larval size and protected against the oxidative effects of biocides and organic hydroperoxides. Treatment of larvae at a more advanced stage of development (pedivellagers) for 8 days with CUR 3 and 10 µM resulted in gains in survival and larval growth. In addition, treating young oysters for 8 days with CUR 30 µM also resulted in antioxidant gains, with an increase in GSH and GST levels. However, it did not provide protection against infection with the pathogens Vibrios and Ostreid herpesvirus-1. Finally, in vitro treatment of hemocytes with CUR did not result in induction of the antioxidant system or in greater resistance to oxidants. These results suggest that CUR could be a natural alternative for use in crops, especially in the development phase, contributing to a sustainable blue economy. However, it is still necessary to identify possible impacts on the ecophysiology and resistance of these C. gigas to environmental stressors.