Alteration in endogenous proteolytic pathways caused by Bothrops Jararacussu venom in skeletal muscle

O acidente causado por serpentes botrópicas produz intensa hemorragia e mionecrose local, com perda e degradação tecidual. Neste trabalho, investigamos as atividades do proteossomo (via seletiva da degradação protéica), catepsinas (proteases lisossomais) e calpaína (protease neutra dependente de cálcio) no envenenamento causado por peçonha de Bothrops jararacussu. Também analisamos a capacidade do MG-132, inibidor proteossômico, em atenuar os efeitos causados pela peçonha. A peçonha (25 µg e 75 µg) foi injetada em músculo gastrocnêmio de camundongos, que foram sacrificados 1, 3, 6, 12, 24, 48, 72 h e 7, 14, 21, 28 dias após o envenenamento. Os músculos tratados e contralaterais foram retirados e processados para histologia e para ensaios fluorimétricos e colorimétricos das enzimas e o sangue foi coletado para quantificação da creatina quinase (CK, indicador da mionecrose). A peçonha de B. jararacussu causou hemorragia e mionecrose (fase 1, até 6 h a 12 h pós-envenenamento - p.e.), a presença de infiltrado inflamatório e desencadeou a formação de miotubos e mioblastos (fase 2, de 12 h a 72 h p.e.) e o aparecimento de células regenerativas com maior deposição de colágeno ao redor dessas células (fase 3, 7-28 dias p.e.). De modo geral, as alterações mais marcantes ocorreram com a dose maior da peçonha. O dano tecidual agudo foi confirmado pelo aumento nos níveis plasmáticos de CK entre 1 h e 6 h p.e., com pico em 3 h. Houve redução na concentração de aminoácidos livres do músculo durante as primeiras 24 h, seguida por retorno a níveis normais. Também houve redução significativa na atividade proteossomal (até 48 h) nos músculos envenenados seguida por recuperação e aumento significativo em alguns períodos da regeneração. Nesses períodos de regeneração, houve aumento da expressão das subunidades 20Sα e 11S do proteossomo, principalmente com a dose maior da peçonha. O inibidor proteossômico diminuiu a atividade quimiotripsina e o número de células regenerativas, mas esses efeitos também foram observados no grupo que recebeu apenas o veículo do inibidor (DMSO). A calpaína foi ativada nas primeiras 6 h após o envenenamento somente com a dose maior da peçonha. As catepsinas (B e H) exibiram ativação significativa no período de regeneração (de 48 h até 28 dias) nas duas doses aplicadas. Esses resultados indicam que a peçonha de B. jararacussu afetou diferencialmente as vias proteolíticas estudadas. É possível que a calpaína esteja envolvida na fase 1 do dano tecidual e que as catepsinas estejam relacionadas à presença de infiltrado inflamatório (fase 2) ou à regeneração (fase 3). O proteossomo parece não estar relacionado à fase aguda de degradação tecidual, mas pode estar envolvido na regeneração muscular embora isso ainda precise ser confirmado.Bites by Bothrops snakes produce intense local hemorrhage and myonecrosis, often with extensive tissue degradation. In this work, we investigated the activities of the proteasome (pathway for selective protein degradation), cathepsins (lysosomal proteinases) and calpains (neutral, calcium-dependent proteinases) in envenoming by Bothrops jararacussu. We also examined the ability of MG-132, a proteasome inhibitor, to attenuate the venom-induced effects. Mice were injected with venom (25 µg or 75 µg) in the left gastrocnemius muscle and then killed 1, 3, 6, 12, 24, 48, 72 h and 7, 14, 21 and 28 days post-venom. The venom-injected and contralateral muscles were removed and processed for histological analysis or enzymatic assays using fluorimetric or colorimetric substrates. Blood was also collected for the quantification of plasma creatine kinase (CK, an indicator of myonecrosis). Bothrops jararacussu venom caused hemorrhage and necrosis (phase 1, up to 6-12 h post-venom), an inflammatory cell infiltrate and it generated the formation of myotubes and myoblasts (phase 2, 12-72 h post-venom), and the appearance of regenerative cells with increase of collagen deposition around these cells (phase 3, 7-28 days post-venom). The alterations were generally more marked with the higher dose of venom. The early tissue damage was confirmed by an increase in plasma CK levels 1-6 h post-venom, with a peak at 3 h. The muscle content of free amino acids decreased during the first 24 h, followed by a return to normal levels. Proteasomal activity was significantly inhibited for up to 48 h post-venom, followed by recuperation and a significant increase during muscle regeneration. During regeneration, there was also an increase in the expression of the 20Sα and 11S proteasomal subunits, mainly with the highest dose of venom. The proteasomal inhibitor reduced the chymotrypsin activity of the proteasome and the number of regenerating cells, but these effects were also seen in mice that received vehicle (DMSO) alone. The highest dose of venom caused an increase in calpain activity in the first 6 h whereas both of the venom doses significantly increased the activities of cathepsins B and H during the regeneration phase (48 h–28 days post-venom). These results indicate that B. jararacussu venom differentially affects the proteolytic activities studied. Calpain may be involved in phase 1 of tissue damage and cathepsin activity may be related to the presence of an inflammatory infiltrate (phase 2) and/or regeneration (phase 3). The lack of proteasomal activation in the early stages of envenoming suggests that this proteolytic pathway is not involved in early venom-induced muscle damage. However, the involvement of proteasomal activity during muscle regeneration remains to be established