Altos níveis de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera podem alterar não só o clima do planeta, mas também o funcionamento das células humanas. Isso porque o gás interage com o peróxido de hidrogênio (H2O2), molécula naturalmente presente no corpo, onde desempenha diversas funções, dando origem a um composto oxidante conhecido como peroximonocarbonato.
“Estão se acumulando evidências de que o peroximonocarbonato é importante tanto nas respostas adaptativas das células [sinalização redox] bem como disfunções celulares. Há também evidências epidemiológicas de que níveis de CO2 próximos de serem alcançados nas sociedades urbanas contemporâneas causam uma série de problemas fisiológicos. E os mecanismos de toxicidade do CO2 ainda são pouco conhecidos”, diz Ohara Augusto, professora do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP).
O pesquisador coordenou um estudo, publicado na revista Pesquisa Química em Toxicologiano qual é descrito um novo método para detecção de peroximonocarbonato em células baseado no uso de sondas moleculares fluorescentes. Esta é a primeira vez que a substância é detectada nas células. A pesquisa foi realizada no âmbito do Centro de Pesquisa em Processos Redox em Biomedicina (Redoxoma), Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP.
“Esse trabalho é importante não só por fornecer um método para mostrar que o peroximonocarbonato está sendo produzido em uma série de condições, inclusive em celulares, mas também por discutir isso, considerando a pouca atenção que o CO2 tem recebido na área redox”, diz Augusto .
Medições de fluorescência
Para detectar o peroximonocarbonato, os pesquisadores usaram medições de fluorescência com sondas de boronato. Primeiro, eles geraram concentrações fisiológicas de peróxido de hidrogênio em estado estacionário, em produção constante, em uma reação enzimática e mediram a fluorescência de uma sonda de boronato na presença e ausência de CO2.
Os boronatos são utilizados para detectar oxidantes como peróxido de hidrogênio, peroxinitrito, ácido hipocloroso e peroximonocarbonato, que reagem com eles em diferentes velocidades e intensidades, permitindo a identificação desses oxidantes.
O estudo celular foi realizado com macrófagos ativados para gerar peróxido de hidrogênio. Os macrófagos são células do sistema imunológico que, dependendo do tipo de ativação, geram diferentes oxidantes.
Os pesquisadores realizaram vários controles para concluir que as células não geravam nem peroxinitrito nem ácido hipocloroso, mas sim peroximonocarbonato quando na presença de CO2.
“Este é um método relativamente simples para detectar peroximonocarbonato em concentrações fisiológicas de peróxido de hidrogênio e CO2. Antes isso era impossível, mas hoje os pesquisadores podem considerar que alguns efeitos que observam nas células, como maior oxidação de certas proteínas ou respostas celulares, são devidos ao peroximonocarbonato e poderão testar isso”, comenta o professor do IQ-USP.
Embora seja um oxidante conhecido pelos químicos desde a década de 1960 e tenha aplicações tecnológicas como desinfetante e branqueador, não se considerou que o peroximonocarbonato pudesse se formar nas células, devido às baixas concentrações de seus precursores e à sua velocidade de formação. Augusto conta que foi somente na década de 2000 que o oxidante começou a ser investigado em sistemas biológicos, e inicialmente o foco estava no dano oxidativo.
Sinalização redox e CO2
A sinalização redox é uma resposta adaptativa. “Quando há um ligeiro aumento do estresse, a célula se adapta. A formação de oxidantes pode, por exemplo, fazer com que genes de enzimas antioxidantes sejam expressos para responder, neste caso, ao estresse oxidativo. E muitas vias que levam às respostas celulares envolvem proteínas tiol, cujo peroximonocarbonato oxida mais rápido que o peróxido de hidrogênio”, explica Augusto, acrescentando que o dano celular irreversível só ocorre quando a formação de oxidantes é muito elevada.
O dióxido de carbono é um dos precursores do peroximonocarbonato junto com o peróxido de hidrogênio. O gás está naturalmente presente na atmosfera e é um constituinte normal do corpo humano, que exala cerca de um quilograma de CO2 por dia como produto do metabolismo.
Do ponto de vista redox, o CO2 modula a reatividade do peróxido de hidrogênio e do peroxinitrito, dois importantes metabólitos do oxigênio molecular. Além disso, altera a expressão de genes, incluindo aqueles envolvidos na inflamação, e está envolvido na nitração de proteínas via peroxinitrito e carbamilação de proteínas, outra modificação pós-tradução que pode alterar a função biológica das proteínas.
Embora sejam necessárias mais evidências de seu papel como oxidante biológico, o peroximonocarbonato aparece como um dos possíveis intermediários dos efeitos nocivos do aumento dos níveis de dióxido de carbono no corpo humano. A pesquisadora destaca que o CO2 também atua por mecanismos não redox.
O artigo Produção de Peroximonocarbonato por H2O2 Micromolar em Estado Estacionário e Macrófagos Ativados na Presença de CO2/HCO3 – Evidenciado por Sondas de Boronato pode ser lido em: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrestox.4c00059.
*Com informações do Redoxoma.
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