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Previous issue date: 2011-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Ca2+ is an intracellular messenger that controls a wide range of physiological functions through changes in its cytosolic concentration ([Ca2+]c). The increase in [Ca2+]c is derived of mobilization from intracellular stores or influx through channels, especially voltage-gated (Cav), present on cell surface. According to scientific literature, sea urchins embryogenesis is a process induced exclusively by the release of Ca2+ from the endoplasmic reticulum, and Ca2+ influx is not necessary for this process. However, there are studies in several species of the animal kingdom where Ca2+ influx is crucial for embryogenesis. Therefore, the aim of this study was to evaluate the involvement of Ca2+ influx at fertilization and embryonic development of Echinometra lucunter, a species of sea urchins with wide distribution on Brazilian coast. Thereby, eggs and embryos of E. lucunter were treated with various pharmacological tools and fertilization and embryonic development were monitored. Incubation of gametes in Ca2+ free medium inhibited fertilization and embryo treatment with Ca2+ chelators blocked embryonic development, suggesting that extracellular Ca2+ is essential for both processes. Cav blockers nifedipine, diltiazem and verapamil were also effective in blocking fertilization and embryo development, showing the importance of these channels to embryogenesis of E. lucunter. Inhibitory effect on embryo development is not associated with modulation of ABC superfamily proteins, since embryonic development was not affected, even under inhibition of these proteins. Verapamil inhibitory effect was reversed by prior addition of valinomycin which may be related to a probable increase of [Ca2+]c induced by K+ ionophore. ouabain, a Na+/K+-ATPase blocker that activates the reverse mode of Na+ /Ca2+, also reversed inhibition of development induced by verapamil. The reversal was not observed when compounds were added to embryos after verapamil, suggesting a temporal profile in inhibitory effect of these blockers. Inhibitory effects of verapamil and Ca2+ chelator EGTA were time-dependent, being absent 50 minutes after fertilization, suggesting that Ca2+ influx is seminal only in the first minutes of embryonic development. However, intracellular Ca2+ is essential for embryogenesis, since treatments with BAPTA-AM (chelator of intracellular Ca2+) and chlorpromazine or Trifluoperazine (Ca2+-calmodulin complex blockers) inhibited E. lucunter embryogenesis. Additionally, it was found that the rotundifolone, a plant-derived compound with vasorelaxing activity, attributed to the blockade of Cav, inhibited E. lucunter embryonic development showing an inhibitory profile similar to observed in vascular smooth muscle. Therefore, these results suggest that Ca2+ influx is essential for Echinometra lucunter embryogenesis and certify the embryonic development of this animal as appropriated pharmacological model for the investigation of natural and synthetic products that interferes in Ca2+ cellular dynamics. / O Ca2+ é um mensageiro intracelular que controla uma ampla variedade de funções fisiológicas por meio de alterações na sua concentração citosólica ([Ca2+]c). O aumento na [Ca2+]c é derivado da liberação a partir de estoques intracelulares ou do influxo através dos canais, principalmente os sensíveis à voltagem (Cav), presentes na superfície celular. De acordo com a literatura científica, a embriogênese de ouriços-do-mar é um processo regulado exclusivamente pela liberação de Ca2+ a partir do retículo endoplasmático, sendo o influxo dispensável para esse processo. Entretanto, há relatos em diversas espécies do reino animal onde o influxo de Ca2+ é crucial para a embriogênese. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a participação do influxo de Ca2+ na fertilização e no desenvolvimento embrionário de Echinometra lucunter, uma espécie de ouriço-do-mar com ampla distribuição na costa Brasileira. Dessa forma, óvulos e embriões de E. lucunter foram tratados com diversas ferramentas farmacológicas e a fertilização e o desenvolvimento embrionário monitorados. A incubação dos gametas em meio isento de Ca2+ inibiu a fertilização e o tratamento dos embriões com quelantes de Ca2+ bloqueou o desenvolvimento embrionário, sugerindo que o Ca2+ extracelular é fundamental para ambos os processos. Os bloqueadores de Cav nifedipina, diltiazem e verapamil também foram eficazes no bloqueio da fertilização e do desenvolvimento embrionário, indicando a importância desses canais para a embriogênese de E. lucunter. O efeito inibitório sobre o desenvolvimento embrionário não está associado à modulação de proteínas da superfamília ABC, uma vez que o desenvolvimento embrionário ocorreu de forma normal, mesmo com a inibição dessas proteínas. O efeito inibitório do verapamil foi revertido pela adição prévia de valinomicina e tal fato pode estar relacionado a um provável aumento da [Ca2+]c induzido por este ionóforo de K+. A ouabaína, um bloqueador da Na+/K+-ATPase, capaz de ativar o modo reverso do trocador Na+/Ca2+, também reverteu a inibição do desenvolvimento induzida pelo verapamil. Essa reversão não foi observada quando os compostos foram adicionados aos embriões após o verapamil, sugerindo uma relação temporal no efeito inibitório desses bloqueadores. O efeito inibitório do verapamil e do quelante de Ca2+ EGTA foi dependente de tempo, sendo ausente 50 minutos após a fertilização, sugerindo que o influxo de Ca2+ é um fator determinante apenas nos primeiros minutos do desenvolvimento embrionário. Contudo, o Ca2+ intracelular é indispensável para a embriogênese, uma vez que os tratamentos com o BAPTA-AM, um quelante intracelular de Ca2+, e com trifluoperazina ou clorpromazina, bloqueadores do complexo Ca2+-calmodulina, inibiram a embriogênese de E. lucunter. Adicionalmente, foi verificado que a rotundifolona, um composto de origem vegetal com atividade vaso-relaxante atribuída ao bloqueio dos Cav, inibiu o desenvolvimento embrionário de E. lucunter, obtendo um perfil inibitório similar ao observado em musculatura lisa vascular. Portanto, esses resultados sugerem que o influxo de Ca2+ é essencial para a embriogênese de Echinometra lucunter e legitima o desenvolvimento embrionário desse animal como um excelente modelo farmacológico para a prospecção de produtos naturais e sintéticos bioativos que interferem na dinâmica celular do Ca2+.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/6871 |
| Date | 25 February 2011 |
| Creators | Leite, Jocelmo Cassio de Araujo |
| Contributors | Santos, Luís Fernando Marques dos, Silva, Bagnolia Araujo da |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Produtos Naturais e Sintéticos Bioativos, UFPB, BR, Farmacologia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -757877890733390419, 600, 600, 600, 600, 1949513326075358303, 700814650651154363, 3590462550136975366 |
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