SANTy e OCéAN

os benefícios do oceano

A pandemia coronavírus e a situação invulgar resultante são tempos particularmente difíceis de viver. Paradoxalmente, é também uma oportunidade propícia questionar a relação entre a saúde humana e o ambiente que nos rodeia…

O Instituto de Oceanografia olha naturalmente para a relação entre a nossa saúde, o Oceano e a biodiversidade preservada. Porque o Oceano é uma fonte de soluções!

O Oceano cura-nos, graças às moléculas produzidas por organismos marinhos, e isto acaba de começar, os organismos marinhos podem rapidamente desempenhar um papel semelhante ao que os seus primos terrestres têm há séculos!

Os organismos marinhos também servem como modelos de estudo porque possuem frequentemente as características próximas do organismo modelo ideal (prolífico em embriões, linhagem celular simples e reprodutível, muitas vezes desenvolvimento embrionário externo, etc.). Levaram a grandes descobertas nas várias áreas da fisiologia, medicina e química, até vários prémios Nobel.

Diariamente, a boa saúde começa com uma alimentação saudável e equilibrada. O Oceano fornece todos os dias alguns dos elementos de que o nosso metabolismo precisa, mas ainda é necessário preservar a qualidade do ambiente!

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indonesie Poisson
Na Indonésia, como aqui no Bangladesh, os peixes fornecem pelo menos 50% da proteína animal consumida pela população.
Les calamars séchés permettent de conserver un stock de protéines pendant des mois
Les calamars séchés permettent de conserver un stock de protéines pendant des mois

Um oceano saudável para uma alimentação saudável

A saúde requer uma dieta suficiente e equilibrada, incluindo uma ingestão regular de proteínas, vitaminas, lípidos, minerais, elementos de traços. O Oceano traz-nos uma boa parte destes elementos essenciais ao nosso metabolismo.

Globalmente, 20 kg de peixe são consumidos por ano por pessoa. 17% das proteínas animais consumidas pelos seres humanos provêm da pesca e da aquicultura. Na Indonésia ou no Sri Lanka, fornecem pelo menos 50% da proteína animal consumida pela população. Isto mostra o grande desafio apresentado pela preservação dos recursos para a segurança alimentar e saúde! Infelizmente, como vítima da sobrepesca, da poluição e da pesca ilegal, os recursos haliêuticos globais estão em declínio. 33% são sobreexplorados (no Mediterrâneo, esta taxa atinge 62%!) e 35% dos peixes capturados não chegariam às nossas chapas, um desperdício em toda a cadeia, que já não deve ser tolerado. Para que a humanidade se mantenha saudável, é essencial, neste momento, gerir os recursos de uma forma verdadeiramente sustentável. E é possível!

Alguns especialistas estimam que, se bem protegido e gerido, o Oceano poderia fornecer dois terços das necessidades alimentares estimadas em proteínas do mundo de 500 milhões de toneladas até 2050.

Para que isso aconteça, o Oceano deve continuar a ser um ambiente saudável, tanto para os organismos como para nós. O Oceano, notavelmente robusto para os distúrbios, é, infelizmente, por vezes “ultrapassado” pela poluição proveniente de fontes terrestres: pesticidas como o Clodecone, os metais pesados, a poluição orgânica urbana, bem como as questões emergentes dos desreguladores endócrinos ou das nanopartículas. Por vezes, é a degradação dos ecossistemas que levanta problemas de saúde, como quando a morte dos corais dá lugar a algas e ciguatera tóxica.

Durante muito tempo, conseguimos levar o Oceano para uma despensa inesgotável e, ao mesmo tempo, uma lata de lixo sem fundo. Hoje temos de cuidar de um ambiente extremamente animado, que nos nutre e nos cure!

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Descubra as fichas de facto do Instituto escritas pelos nossos especialistas sobre este tema:

O Oceano que cura

O Oceano é o berço da vida no nosso planeta. Ainda acolhe uma vida extremamente variada: 34 dos 36 filos existentes, dos quais 14 permaneceram exclusivamente marinhos, 300.000 espécies conhecidas e ainda espécies mais desconhecidas.

As peculiaridades dos organismos marinhos fazem dela uma reserva ainda pouco explorada de vias terapêuticas para o futuro.

Exemplos de moléculas extraídas de organismos vivos abundam, usadas como agentes anticancerígenos, antimicrobianos, antivirais, anti-inflamatórios, antidiabéticos, antihipertensivos, anticoagulantes, antioxidantes. Das 145.000 a 150.000 substâncias naturais descritas, estima-se que cerca de 25.000 produtos de interesse farmacológico ou cosmético já tenham sido obtidos a partir de organismos marinhos, dos quais mais de 30% são produzidos por esponjas. Este número aumentou nas últimas décadas, sugerindo que muitas novas soluções serão introduzidas no mercado num futuro próximo.

É que as condições a que os animais marinhos são expostos (sim, em termos de biomassa, o Oceano é antes o domínio dos animais, enquanto o ambiente terrestre é mais do que o das plantas) são tão diversos quanto originais. No abismo mergulhado na noite eterna, os ecossistemas são organizados em torno de nascentes hidrotermais. A energia já não vem do sol, mas da química destas águas muito quentes, carregadas de enxofre e minerais. Em águas polares, os peixes e os invertebrados resistem a temperaturas à volta de 0°C. E em todo o mundo, os animais ligados ao fundo devem, porque não conseguem escapar aos predadores, desenvolver um arsenal biológico para se defenderem e preservarem o seu espaço.

Durante milhões de anos, o ambiente marinho e, em particular, o recife de coral têm vivido uma corrida por armas químicas! Num ambiente altamente competitivo, os organismos produzem metabolitos e mediadores químicos que desempenham um papel fundamental na estruturação e funcionamento dos ecossistemas, por exemplo na competição pelo espaço, na colonização de superfícies, na defesa contra a predação, na sedução para a reprodução, etc. Estes atrativos ou repelentes são de grande interesse em diferentes áreas de química para a vida (saúde humana e animal, cosméticos, fitofarmácia, tintas antifouling…).

O primeiro trabalho significativo na química das substâncias naturais marinhas foi o do Professor Werner Bergmann, em 1951, que se isolou de uma esponja da Flórida de nucleosides incomuns (elementos constituintes de ácidos nucleicos, ADN e ARN) que os farmacochemistas tiveram a ideia de usar para o desenho de moléculas antitumorais. Em 1969, os investigadores descobriram quantidades significativas de uma prostaglandina (moléculas capazes de causar ou estimular contrações do útero) num homomalla do gorgon das Caraíbas que a indústria farmacêutica estava a lutar para sintetizar. Hoje, a maioria das moléculas de origem marinha no desenvolvimento clínico destinam-se ao tratamento de cancros, ou à luta contra vírus.

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Descubra as fichas de facto do Instituto escritas pelos nossos especialistas sobre este tema:

Corail-Pocillopora-edouxi
Corail-Pocillopora-edouxi
Un hippocampe sur une gorgone de la famille des Plexauridae.
Um cavalo-marinho num gorgoniano da família Plexauridae.
Récif corallien
Récif corallien
Le zoanthaire Palythoa grandis
O zoanthaire Palythoa grandis produz uma poderosa toxina, Palytoxin.
Détail corail Turbinaria réniformis ©M.Dagnino
Détail corail Turbinaria réniformis

ANIMAIS MARINHOS PARA O NOSSO RESGATE

Mais de mil compostos isolados de organismos marinhos exibem assim ações antivirais e, de acordo com um estudo recente, griffithsin, uma proteína isolada dealgas vermelhas do género Griffithsia sp. ,pode ser um inibidor de alguns coronavírus inibindo as suas proteínas espetadas, causando a sua aparência da coroa, o que impediria a sua entrada nas células hospedeiras.

Da hemoglobina de um verme marinho, o arenicole que vive na areia, a empresa de biotecnologia Hemarina desenvolveu um “respirador molecular”, uma molécula de origem marinha que tem a propriedade de armazenar e transportar oxigénio melhor do que a hemoglobina humana (fixa-se 40 vezes mais!). Esta molécula deve entrar numa fase de teste em pacientes com coronavírus com o objetivo de tratar a síndrome de aflição respiratória relacionada com o Covid-19, libertando assim respiradores artificiais para outros pacientes e aliviando assim os serviços hospitalares. Este respirador molecular pode encontrar outras aplicações em casos muito específicos, como o transporte de órgãos antes do transplante.

A empresa marselha Coral Biome está interessada em palytoxina (produzida por corais moles do género Palythoa,ordem zoanthariae), uma molécula altamente tóxica usada no tratamento contra certos cancros.

Muitos compostos, atualmente em desenvolvimento clínico para atividades anticancerígenas, foram isolados dos ascidianos coloniais Didemnum molle,invertebrados marinhos sessil (caracterizados pela sua ligação a um suporte) viver em comum dentro do recife de coral.

Cerca de 1.000 vezes mais eficaz do que a morfina, um analgésico sintetizado copiando uma molécula presente no veneno do cone Conus magus (um molusco gastrópodes marinho) é particularmente indicado para aliviar a dor crónica severa.

O Oceano é, assim, uma enorme biblioteca tanto quanto uma farmácia. É essencial reconhecer e melhorar estas funções e evitar vê-las evaporadas pelas consequências das alterações climáticas, ou pela sobreexploração das espécies e pela degradação dos ecossistemas marinhos, impulsionada por uma visão demasiado míope focada nos lucros da pesca, dos hidrocarbonetos e dos recursos minerais em breve.

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Descubra a Ficha Técnica do Instituto escrita pelos nossos especialistas sobre este tema:

Organismos marinhos, modelos para a ciência...

O Oceano oferece modelos valiosos para a investigação básica e muito trabalho levou a avanços na fisiologia, medicina e química. Pelo menos treze prémios Nobel da Medicina ou química foram atribuídos por trabalho baseado em organismos aquáticos: peixes, cnidários como as medusas Aequorea victoria ou o sifonóforo Fisalia physalis,moluscos (bivalves, cefalópodes, lesmas do mar), crustáceos (caranguejos), equinodermes (ouriços-do-mar, estrelas-do-mar), até protozoários…

Foi através do seu trabalho sobre os intestinos das anêmonas ou sobre uma estrela-do-mar que Ilya Ilyich Mechnikov descobriu fagócitos e fagocitose (o processo pelo qual uma célula pode abranger e depois digerir uma substância estranha) em 1883. Partilhou com Paul Ehrlich o Prémio Nobel da Fisiologia e Medicina em 1908 e desde então é considerado o pai da imunidade celular.

Medindo alterações nas cargas elétricas e como os impulsos nervosos são trocados entre células numa fibra nervosa muito grande de uma espécie de lula, John Carew Eccles, Alan Lloyd Hodgkin e Andrew Fielding Huxley foram pioneiros no estudo da transmissão de impulsos nervosos e foram conjuntamente premiados com o Prémio Nobel da Fisiologia ou Medicina de 1963.

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Descubra a Ficha Técnica do Instituto escrita pelos nossos especialistas sobre este tema:

Anéméone tomate
Ameone de tomate
Sphaerechinus granularis
Ouriço-do-mar Sphaerechnis granularis
Hipppocampe moucheté Hippocampus ramulosus
L’hippocampe intéresse les chercheurs car l’expression des gènes du développement fœtal pendant la grossesse (du mâle) ressemble fortement à celle des gènes humains.

E NA ORIGEM DE MUITOS PRÉMIOS NOBEL

O ouriço-do-mar serviu de modelo para Otto von Warburg descobrir as ondas anti-polispermia de cálcio (apenas um espermatozoide por ovócito). Para Eric Kandel e o seu trabalho nas bases moleculares da memória, era uma lesma do mar.

Ao estudar o ciclo celular de ovos de ouriço-do-mar,Sir Tim Hunt descobriu ciclinas e demonstrou que estas proteínas que se decompõem durante as diferentes fases do ciclo celular desempenham um papel crucial na sua regulação, não só nos equinodermos, mas também nos vertebrados. Esta investigação teve mais tarde implicações importantes para o estudo de moléculas-chave envolvidas no desenvolvimento de cancros (ciclina e quinase) e valeu a Timothy Hunt, Leland Hartwell e Paul M. Nurse o Prémio Nobel da Fisiologia e Medicina de 2001.

O Prémio Nobel da Química de 2008 premiou Osamu Shimomura, Martin Chalfie e Roger Tsien pela descoberta nos órgãos eletroluminescentes da medusa Aequorea victoria uma proteína fluorescente verde (GFP) que brilha intensamente sob a luz ultravioleta. Esta proteína revolucionou verdadeiramente as ciências da vida, rastreando, entre outras coisas, como tumores cancerígenos formam novos vasos sanguíneos, como a doença de Alzheimer mata os neurónios cerebrais, e como as células infetadas pelo VIH produzem novos vírus.

Esta proteína sintetizada desde 1994 é usada na investigação médica. Os cientistas são agora capazes de modificar o gene que controla a produção de GFP para dar diferentes colorações que nos permitem estudar proteínas no seu ambiente natural e entender certos processos para melhorar o nosso conhecimento da complexa rede que é o cérebro humano.

Aequoreina, outra proteína extraída da medusa Aequorea victoria, é usada para medir o cálcio no tecido muscular no contacto das terminações nervosas.

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A descoberta da anafilaxia

Travaux à bord de la Seconde Princesse Alice
Trabalhar a bordo da Segunda Princesa Alice

No verão de 1901, Príncipe Alberto ILiderou a sua expedição anual ao Atlântico, desde as Ilhas de Cabo Verde até aos Açores. Durante campanhas anteriores, com o Dr. Jules Richard, seu colaborador próximo, teve a oportunidade de observar que os marinheiros mostraram uma dor extremamente acentuada, que poderia ir tão longe como síncope, em contacto com uma espécie de medusa, um cnidariano pelágico chamado fisalia physalia physalis. Pensou que um veneno estava provavelmente envolvido.

Travaux à bord de la Seconde Princesse Alice
Trabalhar a bordo da Segunda Princesa Alice
le Prince Albert Ier
Príncipe Alberto I

Charles Richet, professor da Faculdade de Medicina de Paris, e Paul Portier, assistente de fisiologia na Sorbonne, foram convidados a juntarem-se à expedição para isolar este veneno e estudar este fenómeno. O trabalho realizado a bordo da segunda Princesa-Alice com a fisalia, em seguida, no seu regresso a Paris, em particular com as anêmonas Actinia e Anemonia cerae,consistiam em injetar em cobaias (cães e pombos) extratos de cnidários, com um período de tempo suficientemente longo entre cada injeção e usando baixas doses de toxinas.

le Prince Albert Ier
Príncipe Alberto I
Tableau Le laboratoire Louis Tinayre 1908 © M.Dagnino
Príncipe Alberto I

Em vez de serem imunizados, os animais de cobaia mostraram uma sensibilidade crescente, indo até à morte.  Richet e Portier publicaram a descoberta da anafilaxia em 1902 e definiram-na da   seguinte forma: ” Chamamos anafilática, ao contrário da filaxia, propriedade da qual um veneno é dotado para diminuir e não para fortalecer a imunidade, quando injetado em doses não letais”.     Esta descoberta lançou as primeiras bases da alergologia (um corpo de conhecimento relacionado com as reações causadas no corpo pela introdução de uma substância estrangeira chamada antígeno) e valeu a Charles Richet o Prémio Nobel da Fisiologia e Medicina em 1913.

Ligação ao   Prémio Nobel: https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1913/richet/lecture/

Timbre 1901 Decouverte de l'anaphylaxie
Trabalhar a bordo da Segunda Princesa Alice
Portrait du Dr Richet
Portrait du Dr Richet

Ao experimentar extratos de tentáculos de algumas anémonas-do-mar, Richet e Portier descobriram que os cães que tinham recebido uma injeção deste extrato tornaram-se excessivamente sensíveis à ação de uma segunda dose. Estes cães podem ser mortos numa quantidade que era apenas uma fração da dose fatal para um cão não tratado. Chamaram anafilaxia a este estado de sensibilidade anormal do sujeito à ação de certas substâncias. [...] No início, houve muita surpresa e descrença, porque até agora os cientistas estavam habituados a olhar para a reação da imunização ou a diminuir a sensibilidade como a resposta adequada de um organismo à injeção de substâncias estrangeiras. Foi, portanto, surpreendente que o fenómeno exatamente oposto pudesse ocorrer. Assim, as leis da imunidade foram completamente anuladas.

Le Prince Albert Ier, Avril 1921​
Prince de Monaco, 1889-1922

Biomimicry e bio-inspiração

Biomimicry e “bio-inspiração” (alguns investigadores consideram que não copiamos a natureza mas que nos inspiramos nela) são abordagens que consistem no estudo da natureza nas suas inúmeras formas (animais, plantas, fungos, microrganismos, ecossistemas). Oferecem-nos a oportunidade de mudar a forma como cultivamos ou criamos organismos, fazemos materiais, armazenamos informação, curam-nos ou produzimos energia. Os recifes de coral, por serem comunidades extremamente produtivas, ricas em biodiversidade e no território de expressão de uma multiplicidade de mediadores químicos, são uma valiosa fonte de inspiração em termos de saúde, para as nossas cidades contemporâneas em busca de soluções eficazes e sustentáveis.

Nautile
O nautilus, fonte de inspiração e não só para Júlio Verne! c Universcience

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