Pharmacological characterization of ASP49 PLA2 isolated from Bothrops pauloensis venom

O veneno botrópico possui uma mistura de substâncias protéicas necessárias para a sobrevivência da serpente, dentre elas, as mais amplamente estudadas são as fosfolipases A2, que hidrolisam glicerofosfolipídios de membrana na posição sn-2, liberando isofosfolipídios e ácidos graxos, que além de desempenhar uma ação biológica no processo de digestão de lipídios, exibem também uma ampla variedade de efeitos farmacológicos. O presente trabalho teve como objetivo, caracterizar farmacologicamente uma nova fosfolipase A2 denominada Bp-13 do veneno de Bothrops pauloensis, serpente endêmica do cerrado brasileiro, avaliando sua ação sobre a junção neuromuscular, efeito miotóxico e atividade edematogênica. A Bp-13 foi purificada utilizando-se o sistema cromatográfico HPLC de fase reversa em coluna µ-Bondapack C18; possuindo uma massa molecular de 14 035 Da e atividade catalítica de 2,43 nmol/min/mg (30-35 ºC), dependente de Ca2+ porém inibida por Mg2+, Mn2+, Cd2+ e Sr2+. A atividade neuromuscular foi avaliada em preparações biventer cervicis (BC) de pintainho, extensor digitorum longus (EDL) e nervo frênico-diafragma (NFD) de camundongo, sob estimulação elétrica indireta durante 120 min a 37 ºC. A Bp-13 (3,56 µM) induziu bloqueio neuromuscular completo e irreversível, nas preparações de mamífero, que se mostraram mais sensíveis à ação da toxina do que as preparações de ave. Em preparação BC de pintainho o bloqueio neuromuscular foi de 28 ± 2 % após 120 min de incubação com a Bp-13 (7,12 µM) e a contratura evocada após a adição exógena de ACh foi parcialmente inibida. Concentrações menores (0,71 e 1,42 µM) foram testadas na preparação NFD de camundongo, induzindo o bloqueio da resposta contrátil em 29 ± 5 % e 55 ± 6 %, respectivamente. Em alguns experimentos, onde o Ca2+ foi substituído pelo Sr2+ na solução de Tyrode houve ausência do bloqueio neuromuscular característico da Bp-13 (3,56 µM); evento semelhante foi observado quando a temperatura do banho foi alterada de 37 ºC para 24 ºC, com bloqueio de 37,4 ± 6 % da resposta contrátil. A Bp-13 (3,56 µM) foi capaz de inibir a resposta contrátil a estímulo elétrico direto em preparações NFD de camundongo previamente curarizadas. Com o estudo eletrofisiológico realizado em preparação músculo hemidiafragma de camundongo, avaliaram-se os potenciais de membrana em repouso (PM). A Bp-13 (3,56 µM) causou uma despolarização progressiva do sarcolema, alcançando valores de -80 ± 1 mV (controle) até -37 ± 3 mV após 120 min de incubação com a toxina. Em preparações músculo diafragma pré-tratadas com d-Tubocurarina (10 µM), observou-se uma redução da despolarização induzida pela da Bp-13 (-37 ± 3 mV para -58 ± 2 mV). A miotoxicidade foi avaliada in vitro através de análise morfológica do músculo diafragma de camundongo e in vivo através da determinação da atividade de creatinoquinase (CK). Na análise morfológica considerou-se fibras normais as que mantiveram íntegro o sarcolema com o formato poligonal e fibras alteradas as que apresentavam hipercontração das miofibrilas, células com lesão tipo delta, edemaciadas e vacuolizadas. A porcentagem de fibras lesadas de preparações incubadas com o veneno de Bothrops pauloensis (100 e 50 µg/mL) foi de 14,4 ± 3 % e 8,7 ± 3 % respectivamente; e com a fração Bp-13 (20 e 50 µg/mL) foi de 8,3 ± 4 % e 30,6 ± 5 %, respectivamente. Quando as preparações foram mantidas em solução de Tyrode, onde o Ca2+ foi substituído pelo Sr2+, as alterações morfológicas foram de 36,7 ± 11 %, ou seja, semelhante aos valores observados com a Bp-13 na solução de Tyrode normal. O aumento nos valores de liberação de creatinoquinase, após 30 min da injeção da Bp-13, revelou o efeito miotóxico in vivo, valores que retornaram ao normal após 6 horas. A dose de 10 µg/pata de Bp-13 injetada em ratos via intraplantar induziram a formação de edema de pata após 15 min de injeção da toxina. Conclui-se, então, que a Bp-13 é uma miotoxina, que inibe a resposta neuromuscular dependente de temperatura e de Ca2+, em preparações isoladas EDL e NFD de camundongo, sugerindo que a atividade catalítica possivelmente contribua com o evento farmacológico, embora o efeito mionecrótico in vitro não seja afetado, indicando uma dissociação entre estes efeitosBothropic venom has several substances necessary to serpent survival, among them, one of the most widely studied are phospholipase A2 enzymes, that hydrolise sn-2 from membrane phospholipids, releasing lysophospholipids and fatty acids, which beyond playing a biological action in the lipid digestion process, also exhibit a wide variety of pharmacological effects. The present work had as objective to characterize pharmacologically a new phospholipase A2 denominated Bp-13 from the Bothrops pauloensis (endemic serpent to the Brazilian cerrado) venom, evaluating its action at neuromuscular junction, myotoxic effect and edematogenic activity. Bp-13 was purified through chromatographic system, a reverse phase HPLC on a µ-Bondapack C18 column; it has a molecular mass of 14 035 Da, 2,43 nmol/min/mg (30- 35 ºC) catalytic activity Ca2+ dependent, however it was inhibited by Mg2+, Mn2+, Cd2+ and Sr2+. Neuromuscular activity was evaluated in chick biventer cervicis (BC) preparations, extensor digitorum longus (EDL) and mouse phrenic nerve-diaphragm (PND), under indirect electrical stimulation during 120 minutes, at 37oC. Bp-13 (3,56 µM) induced complete and irreversible neuromuscular block in mammalian preparations, which showed to be more sensitive to toxin action than bird preparations. In chick BC preparation, neuromuscular block was 28 ± 2 % after 120 minutes incubation with Bp-13 (7,12 µM) and evoked contracture after exogenous ACh addiction was partially inhibited. Smaller concentrations (0,71 e 1,42 µM) were tested in mouse PND preparation, inducing block of the contractile response in 29 ± 5 % and 55 ± 6 %, respectively. In some experiments, where Ca2+ was substituted for Sr2+ in Tyrode`s solution, there was absence of the Bp-13 characteristic neuromuscular block (3,56 µM); similar event was observed when the bath temperature was altered from 37 ºC to 24 ºC, with a block of 37,4 ± 6 % of the contractile response. Bp-13 (3,56 µM) was able to inhibit contractile response to direct electrical stimulus in previously curarized mouse PND preparations. Through electrophysiological study performed in mouse hemidiaphragm muscle preparation, membrane potentials at rest were evaluated (MP). Bp-13 (3,56 µM) caused a progressive sarcolemma depolarization, reaching values from -80 ± 1 mV (control) until - 37 ± 3 mV after 120 minutes in toxin incubation. In d-tubocurarine (10 µM) pre-treated hemidiaphragm muscle preparations, a depolarization reduction was observed, induced by Bp-13 (-37 ± 3 mV to -58 ± 2 mV). Myotoxicity was evaluated in vitro through morphological analysis of the mouse hemidiaphragm muscle and in vivo through determination of creatinkinase (CK) activity. Regarding morphological analysis, fibers which maintained intact sarcolemma with polygonal shape were considered normal, and fibers which presented hypercontraction of myofibrils, delta type lesion cells, edemaciated and vacuolized, were considered altered fibers. Lesioned fibers from Bothrops pauloensis (100 and 50 µg/mL) venom incubated preparations were 14,4 ± 3 % and 8,7 ± 3 % , respectively; and for Bp-13 fraction (20 e 50 µg/mL) they were 8,3 ± 4 % and 30,6 ± 5 %, respectively. When preparations were Ca2+ was substituted for Sr2+, morphological maintained in Tyrode's solution, where alterations were 36,7 ± 11 %, that is similar to the observed values with Bp-13 in normal Tyrode's solution. The increase in creatinkinase release values after 30 minutes of Bp-13 injection revealed in vivo myotoxic effect, values that returned to normal after 6 hours. Bp-13 concentration of 10 µg injected in rats via intraplantar induced paw edema formation after 15 minutes of toxin injection. In conclusion, Bp-13 is a myotoxin that inhibits temperature and Ca2+ dependent neuromuscular response in mouse EDL and PND isolated preparations, suggesting that its catalytic activity possibly contributes to the pharmacological event, although in vitro myotoxic activity was unaffected by these treatments, indicating a dissociation between these effect