A planta carnívora dioneia pode ser anestesiada com éter. Surgem alguns paralelos surpreendentes com a anestesia em humanos.
Por Julius-Maximilians-Universität Würzburg com informações de Phys.
A medicina tem um amplo repertório de anestésicos em que sua medicação permite que os pacientes suportem melhor os tratamentos dolorosos ou até mesmo durmam durante eles. Já em 1842, o éter foi usado pela primeira vez para um tratamento odontológico em Nova York. Desde então, este anestésico tem servido como um dos principais anestésicos em todo o mundo por mais de 100 anos.
Notavelmente, a anestesia também é possível em plantas. Claude Bernard provou em 1878 que a planta sensível ao toque Mimosa pudica não reagia ao toque sob a influência do éter e não fechava suas folhas. Ele concluiu que plantas e animais devem ter uma essência biológica comum que é perturbada pelos anestésicos.
Anestésicos de éter foram usados durante a cirurgia, parto e em tratamento paliativo para tirar a dor dos pacientes. No entanto, o mecanismo exato de ação nunca foi elucidado. Mesmo com os anestésicos modernos, muitas vezes não está claro como e onde eles funcionam. Uma razão para isso é certamente que os seres humanos são um assunto de pesquisa muito delicado.
Dionaea muscipula tem um sistema distinto para transmissão de estímulo
É aqui que os pesquisadores de plantas da Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg, na Baviera, Alemanha, entraram agora. A equipe do professor Rainer Hedrich lidera pesquisas sobre a dioneia há mais de dez anos. Ele já alcançou muitos insights inovadores sobre a vida desta planta carnívora.
“Ao contrário da maioria das outras plantas, a dioneia é particularmente sensível ao toque. Em resposta a esses estímulos, os impulsos elétricos são acionados e transmitidos com extrema rapidez para capturar presas animais”, explica Hedrich.
Os impulsos elétricos (potenciais de ação, APs) da D. muscipula são comparáveis aos do nosso sistema nervoso. É verdade que as plantas não têm um sistema nervoso distinto. Mas eles transmitem informações elétricas em seu tecido condutor, por exemplo, para fechar a armadilha na velocidade da luz: “Em 2016, conseguimos mostrar que a dioneia, como um humano, pode não apenas perceber o toque, mas também contar e lembrar os APs que disparou”, explica o professor de Würzburg. “Por isso, fazia sentido testar se e como o éter afeta o sentido do tato da planta carnívora.”
Precauções de segurança contra explosões tiveram que ser tomadas
Antes de anestesiar a planta, no entanto, havia alguns obstáculos complicados a serem superados para poder usar o gás de éter altamente explosivo.
“Infelizmente, as explosões que resultaram em morte ocorreram repetidamente no uso médico do éter. É por isso que construímos um dispositivo à prova de explosão para que pudéssemos trabalhar com segurança sem explodir todo o instituto”, relata o Dr. Sönke Scherzer com um sorriso.
Dessa forma, os pesquisadores de Würzburg descobriram que a dioneia pode ser anestesiada, semelhante a um ser humano, e que não reage ao toque durante esse período. Investigações da memória da armadilha mostraram que a armadilha não pode “lembrar” toques durante a anestesia. Assim, sua reação não é diferente da de um paciente, como relata a equipe de Hedrich na revista Scientific Reports .
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D. muscipula fornece informações sobre o mecanismo de ação do éter
“As coisas ficaram realmente emocionantes, no entanto, quando descobrimos que as armadilhas anestesiadas podem perceber o toque localmente, mas não podem transmiti-lo”, diz Sönke Scherzer, o primeiro autor do artigo.
Cada toque dos pêlos sensoriais leva à liberação da molécula de sinal de cálcio na armadilha. Essa molécula também desempenha um papel decisivo na transmissão de estímulos em humanos.
Na planta, no entanto, os pesquisadores da JMU foram capazes de tornar o sinal de cálcio visível expressando sensores de cálcio codificados geneticamente. Eles descobriram que o sinal de cálcio ainda é produzido nos pêlos sensoriais de plantas anestesiadas após um toque, mas que não sai mais desse sensor de toque. O éter, portanto, interrompe a transmissão de estímulos.
“Agora finalmente sabíamos em qual tecido o éter atua”, diz Sönke Scherzer. Mas, para entender o mecanismo exato de ação da anestesia, os pesquisadores de Würzburg estudaram esses pêlos em detalhes e descobriram que apenas os pêlos de armadilhas adultas acionam o sinal rápido de cálcio quando tocados. As armadilhas imaturas, por outro lado, não possuem esse sinal e, portanto, não podem capturar nenhuma presa.
O que distingue as armadilhas maduras das imaturas?
“Então analisamos como esses dois estágios de desenvolvimento diferem e encontramos um gene interessante que é encontrado exclusivamente nos cabelos de armadilhas adultas”, diz Rainer Hedrich. Este gene codifica um receptor de glutamato, que aparentemente é responsável pela transmissão rápida de estímulos. Esses receptores percebem o neurotransmissor glutamato e também são encontrados em humanos, onde estão envolvidos na transmissão de estímulos nas sinapses.
Aqui, os pesquisadores de plantas receberam apoio do professor Manfred Heckmann, especialista em receptores de glutamato animal na JMU Würzburg. “De fato, vemos sinais de cálcio quando estimulamos as armadilhas externamente com glutamato”, diz Heckmann. “No entanto, essa resposta não ocorre em armadilhas anestesiadas ou imaturas sem o receptor de glutamato expresso. Assim, o receptor de glutamato parece ser um alvo provável na anestesia com éter. Quando esse receptor é bloqueado, a transmissão do estímulo também é interrompida.
“Agora precisamos descobrir o que os receptores de glutamato de animais e plantas têm em comum e como eles diferem”, descreve Heckmann pesquisas experimentais em andamento.
“Com este trabalho, mostramos que a dioneia pode servir como objeto de estudo não só para pesquisas com plantas, mas também para medicina. ” Scherzer mantém a perspectiva.
Mais informações: Sönke Scherzer et al, Ether anesthetics prevents touch-induced trigger hair calcium-electrical signals excite the Venus flytrap, Scientific Reports (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-06915-z
