Feomelanina e cisteína: o pigmento laranja pode proteger as células

O cabelo ruivo e as penas alaranjadas foram, durante muito tempo, considerados traços evolutivos arriscados. Estudos anteriores associaram-nos a pigmentos da pele capazes de aumentar o stress celular e, nos seres humanos, de elevar o risco de cancro.

Uma nova investigação indica que, em determinadas circunstâncias, esse pigmento alaranjado poderá ajudar a proteger as células, ao lidar com desafios alimentares específicos. Os cientistas designam este pigmento por feomelanina.

Num estudo controlado realizado no Conselho Superior de Investigações Científicas de Espanha (CSIC), biólogos analisaram 65 diamantes-mandarins para determinar se a pigmentação, por si só, pode limitar os danos metabólicos.

Sob a liderança do Dr. Ismael Galván, a equipa aproveitou esta diferença natural de cor para investigar um antigo enigma evolutivo: porque é que um pigmento associado a custos prolongados continua a ser tão comum.

Ao alterarem em simultâneo a alimentação e a produção de pigmento, os investigadores avaliaram se a coloração alaranjada funciona não apenas como sinal, mas também como estratégia celular para gerir nutrientes ricos em enxofre.

Pigmento laranja e ruivos

A mesma biologia responsável pelo cabelo ruivo tem sido associada a um maior risco de melanoma, uma relação que intriga os biólogos evolutivos há décadas.

Se este pigmento apenas aumentasse o perigo, a seleção natural tenderia normalmente a favorecer variantes genéticas que conduzissem as células para a melanina escura, mais segura.

A equipa do Dr. Galván pôs à prova a hipótese antiga de que a produção de feomelanina também pode resolver um problema nutricional.

Excesso de cisteína nas células

As células utilizam cisteína, um aminoácido com enxofre necessário à formação de proteínas, mas quantidades excessivas podem perturbar equilíbrios químicos delicados.

Em certas condições, a cisteína oxida-se e transforma-se em cistina, podendo daí resultar dissulfidoptose, uma forma de morte celular provocada por stress de dissulfuretos.

Como a feomelanina é formada a partir de cisteína, uma produção superior deste pigmento pode reter o excesso de cisteína numa forma estável e inofensiva.

Esta hipótese é relevante nas células pigmentares, onde a cisteína também contribui para a produção de glutationa, uma pequena molécula que ajuda a neutralizar substâncias reativas.

Bloquear o pigmento laranja

Para testar a hipótese da cisteína, o grupo de Galván suplementou a dieta de algumas aves e bloqueou a síntese de pigmento noutras, durante o mesmo período.

Durante um mês, cada ave tratada bebeu água com cerca de 0,1 g/L de cisteína.

Alguns machos receberam também ML349, um fármaco que impede a síntese de feomelanina ao manter ativo um recetor de pigmento.

No final dos tratamentos, análises ao sangue mediram o malondialdeído, um subproduto da degradação de gorduras durante a oxidação, como indicador de danos sistémicos.

Os danos surgiram nos machos

Nos machos, o bloqueio da feomelanina alterou claramente o efeito do suplemento de cisteína.

Depois de considerada a capacidade antioxidante, os machos que receberam cisteína e ML349 apresentaram níveis plasmáticos de malondialdeído mais elevados do que os que receberam apenas cisteína.

Antes de comparar os grupos tratados, a análise teve em conta a atividade de genes que regulam antioxidantes nos melanócitos, as células que produzem pigmento na pele e nas penas.

Estes resultados apoiam um mecanismo simples: a produção de pigmento consumiu a cisteína em excesso, deixando menos subprodutos reativos capazes de lesar as células.

As fêmeas não tinham esta via de proteção

As fêmeas constituíram um contraste natural, pois não depositam feomelanina alaranjada nas penas.

Quando beberam água enriquecida com cisteína, os níveis de malondialdeído das fêmeas tenderam a aumentar em comparação com os controlos que receberam água simples.

O ML349 não alterou os marcadores sanguíneos das fêmeas, o que é consistente com a ausência inicial de produção de feomelanina.

Sem a via do pigmento, o excesso de cisteína pareceu representar nestas aves mais um encargo do que um nutriente útil.

Transformar aminoácidos em penas

A formação de feomelanina pode reduzir a cisteína livre nas células, porque a construção do pigmento utiliza este mesmo aminoácido.

No interior dos melanossomas, pequenos compartimentos onde o pigmento é montado, os melanócitos produzem feomelanina e transferem-na para as penas em crescimento.

“Estes resultados demonstram que a síntese de feomelanina evita danos celulares ao excretar o excesso de cisteína para estruturas queratinosas inertes, como as penas”, afirmou Galván.

Porém, outros tecidos poderão não dispor desta via de pigmentação, pelo que o processamento da cisteína pode variar entre diferentes partes do organismo.

O que significa para os ruivos

Nos seres humanos, este pigmento alaranjado é mais conhecido por estar presente no cabelo ruivo e na pele muito clara. Um estudo de 2012 em modelo de ratinho concluiu que a via da feomelanina pode aumentar o risco de melanoma mesmo sem radiação ultravioleta.

Os resultados obtidos nos diamantes-mandarins sugerem que a alimentação e o metabolismo podem influenciar esse risco, ao modificarem a quantidade de cisteína que as células pigmentares têm de gerir.

Este trabalho não incluiu testes em humanos, pelo que ainda não permite determinar que alimentos elevam os níveis de cisteína na pele.

Pigmento laranja e proteção celular

Se a feomelanina ajudar a gerir o excesso de cisteína, a plumagem alaranjada poderá persistir por resolver problemas fisiológicos que vão além da sinalização ou da aparência.

A seleção natural pode favorecer genes relacionados com pigmentos, mesmo quando implicam custos a longo prazo, desde que reduzam o stress celular quotidiano perante certas dietas ou condições ambientais.

Este compromisso poderá ajudar a explicar porque os padrões de cor laranja e vermelha reaparecem tantas vezes em aves, mamíferos e répteis.

Também torna mais complexas as explicações simplistas sobre pigmentação e saúde, ao sugerir que os efeitos biológicos de um pigmento podem depender tanto do ambiente e da alimentação como da genética.

Considerada no seu conjunto, a experiência do CSIC com diamantes-mandarins relaciona a pigmentação alaranjada e a regulação da cisteína com marcadores mensuráveis de danos celulares no sangue.

Em seguida, os investigadores irão analisar se a pele humana utiliza uma via de armazenamento semelhante baseada em pigmentos. A equipa estudará igualmente se alterações na alimentação ou doenças modificam os níveis de cisteína de formas que mudem o papel protetor do pigmento.