Os viperídeos possuem um sistema veninífero altamente especializado formado pela glândula de veneno, músculos compressores da glândula e dentes inoculadores.
A glândula de veneno provavelmente evoluiu a partir de glândulas salivares de ancestrais não venenosos. Esse processo certamente foi independente para Elapidae e Viperidae. Nos viperídeos as glândulas de veneno localizam-se a cada lado da cabeça, logo atrás dos olhos, na região temporal, diretamente abaixo da pele. Têm uma forma longa e triangular, com a parte mais alongada voltada para a região anterior, formando o ducto excretor (figura 5).
Figura 5: Desenho esquemático da glândula de veneno (gv) de viperídeos. (Reproduzido de CARDOSO et al., 2003).
A glândula possui uma complexa estrutura tubular que pode ser dividida em diversos lóbulos e em quatro regiões bem definidas: a glândula principal, que constitui a parte secretora e ocupa toda a porção posterior; o ducto primário, que conecta a
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glândula principal à glândula acessória; a glândula acessória, de estrutura aproximadamente oval, formada por duas porções que contribuem secretando um muco durante a passagem do veneno e na porção final da glândula há o ducto secundário, que se abre por dois poros na bainha, na base da presa (figura 6). A glândula principal é formada por túbulos muito ramificados, compostos pelo epitélio que produz o veneno (CARDOSO et al, 2003; FRY et al., 2009).
Na glândula principal encontram-se quatro tipos celulares: células secretoras, cerca de 80% do total de células; células horizontais, cerca de 10% do total; células escuras, aproximadamente 9% do total; e células ricas em mitocôndrias, cerca de 1 a 2% do total (KOCHVA, 1978; MACKESSY, 1991).
Figura 6: Macrofotografia de corte sagital da glândula de veneno de viperídeo (Lachesis muta
rhombeata), corada por hematoxilina-eosina. Glândula principal (gp), ducto primário (dp), glândula
acessória (ga), ducto secundário (ds), e músculo compressor (mcg). (Reproduzido de CARDOSO et al., 2003).
A glândula de veneno dos viperídeos possui um lúmen central que possibilita que grandes quantidades de veneno sejam estocadas (figura 7), diferindo de glândulas exócrinas de mamíferos, nas quais o produto é estocado em vesículas secretoras (JAMIESON & PALADE, 1967a; JAMIESON & PALADE, 1967b; AMSTERDAM et al., 1969.; KOCHVA, 1978; KOCHVA et al., 1980; MACKESSY, 1991; GOPALAKRISHNAKONE & KOCHVA, 1993).
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Figura 7: Corte longitudinal da glândula de veneno de viperídeo. Glândula principal (vg), lúmen (lu), ducto primário (d), glândula acessória (ag). (Reproduzido de KOCHVA, 1978).
A produção de veneno está vinculada a redução do conteúdo estocado no lúmen, a extração manual do veneno pode levar ao início do ciclo de produção de veneno.
O início do ciclo é marcado por mudanças morfológicas e bioquímicas das células secretoras. As células passam do formato cubóide para colunar, ocorre a expansão das cisternas do retículo endoplasmático rugoso e ativação do Golgi (Figura 8) (CARNEIRO et al., 1991; DE LUCCA et al.,1974).
Figura 8: Esquema ilustrando as mudanças morfológicas ocorridas nas células secretoras da glândula de veneno de serpentes da família Viperidae durante o ciclo de produção de veneno. Lúmen (lu). (Reproduzido de KOCHVA, 1987).
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Trabalhos utilizando nucleotídeos (ROTENBERG et al., 1971; DE LUCCA & IMAIZUMI, 1972) e aminoácidos radioativos (DE LUCCA et al., 1974;
WARSHAWSKY et al., 1973) mostraram que às mudanças morfológicas sofridas pelas células secretoras, acompanham a síntese de mRNA, e a síntese protéica.
O processo de transcrição se inicia logo após a extração manual do veneno, a maior taxa de síntese de mRNA ocorre entre o 1° e o 4° dia do ciclo, enquanto que o pico da atividade de tradução ocorre no 4° dia do ciclo. A glândula atinge o máximo da capacidade de síntese de toxinas entre o 8° e o 16° dia do ciclo, quando aumenta o volume do lúmen com o acúmulo de veneno. Após esse período as células secretoras voltam ao estágio quiescente, o ciclo completo pode durar de 30 a 50 dias.
Os mecanismos envolvidos na regulação da síntese e secreção de toxinas pela glândula de veneno são pouco conhecidos.
Sabe-se que a inervação noradrenérgica possui um papel essencial no ciclo de produção de veneno, como foi demonstrado por YAMANOUYE e col. (1997). Em glândulas salivares de mamíferos o processo de secreção do fluido salivar é mediado pelo sistema parassimpático, através dos receptores muscarínicos, enquanto que, a síntese e a secreção de proteínas salivares, como amilase e mucina, é controlada pelo sistema noradrenérgico (ANN & LIN, 1998; YAMADA et al., 2006; LI et al., 2006).
Na glândula salivar de mamíferos, a noradrenalina liberada dos nervos simpáticos estimula a secreção salivar através dos adrenoceptores α1 e 1. O
adrenoceptor α1 se acopla a proteína Gq/11, ativando a fosfolipase C (PLC), gerando
inositol (1,4,5) trifosfato (IP3) e diacilglicerol (DAG). A interação entre IP3 e receptores
de IP3 (IP3R´s) do retículo endoplasmático causa a liberação do cálcio armazenado
levando a secreção de fluído, processo semelhante à via regulada pelos receptores muscarínicos, M1 e M3. O adrenoceptor 1 se acopla a proteína GS, ativando a adenilato
ciclase, levando ao aumento dos níveis de cAMP, e consequentemente, à ativação de PKA, a fosforilação de proteínas endógenas leva a exocitose dos grânulos de estoque de proteínas e secreção de proteínas salivares (PROCTOR & CARPENTER, 2007). Ambos, adrenoceptores α1e estão envolvidos no ciclo de produção de veneno.
Os receptores adrenérgicos (ARs) pertencem à subfamília Rhodopsina da grande família de receptores acoplados à proteína G (GPCRs). Estes receptores possuem sete domínios transmembranas de estrutura α-hélice, conectados por três alças intracelulares
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(IL-1 a IL-3) e três alças extracelulares (EL-1 a EL-3), a região C-terminal esta localizada na porção intracelular e a região N-terminal na porção extracelular. Na 2° e na 3° alças do domínio intracelular e na parte proximal da região C-terminal, ocorre o acoplamento da proteína G (figura 9) (GETHER, 2000). A proteína G é um
heterodímero que possui três subunidades (Gα, G e G ) que se dissociam em resposta a ativação do receptor, estas subunidades desencadeiam diversas respostas ativando ou inativando várias moléculas, a maioria enzimas (JALINK & MOOLENAAR, 2010).
Figura 9: Desenho esquemático representando os receptores acoplados a proteína G da subfamília Rhodopsina. Esses receptores possuem uma série de resíduos altamente conservados (letras pretas nos círculos brancos). Na maior parte dos membros dessa família uma ponte dissulfeto conecta a 2° (EL-2) e a 3° alça (EL-3) extracelular (letras brancas nos círculos pretos), além disso, a maioria dos receptores possui um palmitado ligado a um resíduo de cisteína na região C-terminal causando a formação de uma quarta alça. (Representado de GETHER, 2000).
Os adrenoceptores α1e de serpentes diferem dos adrenoceptores de mamíferos
por sua sensibilidade aos ligantes clássicos. Após o estímulo, esses receptores sofrem dessensibilização por um longo período. A sensibilidade do adrenoceptor α permanece baixa por no mínimo, 15 dias (YAMANOUYE et al.,2000; KERCHOVE et al., 2004).
Serpentes da espécie Bothrops jararaca tratadas com reserpina, um potente bloqueador da atividade simpática, não acumulam veneno no lúmen, não sendo possível extrair veneno desses animais. A análise morfológica das células secretoras da glândula de veneno desses animais, no 4° dia do ciclo revelou que apesar da forma colunar, o retículo endoplasmático não se encontra desenvolvido e não se encontram vesículas de
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secreção na região do Golgi e na região apical do citoplasma, fortes indicativos de ausência de capacidade secretora. O tratamento com fenilefrina (agonista do adrenoreceptor α) e isoprenalina (agonista do adrenoreceptor ) tem capacidade de reverter a ação da reserpina (YAMANOUYE et al., 1997).
O estímulo do adrenoceptor α1 nas células secretoras quiescentes provoca
aumento do inositol fosfato, mobiliza cálcio das reservas intracelulares e ativa PKC e ERK (KERCHOVE et al., 2008), e o estímulo do adrenoceptor nas células secretoras quiescentes aumenta seletivamente a produção do cAMP e a concentração de cálcio citossólico ativando canais de Ca2+ voltagem-dependente e ligante-dependente (YAMANOUYE et al., 2000; ZABLITH, 2007).
A saída do veneno ou a noradrenalina podem ativar os fatores de transcrição NFκ e AP1. A ativação de NFκ é estimulada tanto pelo agonista do adrenoceptor α1 ,
como pelo agonista do adrenoceptor . A ativação de AP1 parece ser majoritariamente dependente do adrenoceptor (LUNA et al., 2009).