Pigmento alaranjado pode proteger células do excesso de cisteína

Há muito tempo, cabelos ruivos e penas alaranjadas são considerados características evolutivas arriscadas. Isso ocorre porque estudos anteriores os associaram a pigmentos da pele capazes de aumentar o estresse celular e, em humanos, elevar o risco de câncer.

Uma nova pesquisa indica que, em determinadas condições, esse mesmo pigmento alaranjado pode ajudar a proteger as células ao lidar com desafios alimentares específicos. Os cientistas chamam esse pigmento de feomelanina.

Em um estudo controlado realizado no Conselho Superior de Pesquisas Científicas da Espanha (CSIC), biólogos analisaram 65 diamantes-mandarins para verificar se a própria pigmentação pode reduzir danos metabólicos.

Liderada pelo Dr. Ismael Galvan, a equipe aproveitou essa diferença natural de cor para investigar um antigo enigma evolutivo: por que um pigmento associado a custos de longo prazo continua tão disseminado.

Ao manipular simultaneamente a dieta e a produção de pigmento, o estudo examina se a coloração alaranjada funciona não apenas como sinal, mas também como uma estratégia celular para processar nutrientes ricos em enxofre.

Pigmento alaranjado e ruivos

A mesma biologia responsável pelos cabelos ruivos foi ligada a um risco mais alto de melanoma, um padrão que intriga biólogos evolutivos há décadas.

Se o pigmento apenas trouxesse riscos, a seleção natural normalmente favoreceria variantes genéticas que direcionassem as células à melanina escura, mais segura.

A equipe do Dr. Galvan testou a antiga hipótese de que produzir feomelanina também pode resolver um problema nutricional.

Excesso de cisteína nas células

As células utilizam cisteína, um aminoácido sulfurado empregado na formação de proteínas, mas quantidades excessivas podem prejudicar equilíbrios químicos delicados.

Em algumas condições, a cisteína se oxida e se transforma em cistina, podendo desencadear a dissulfidoptose - uma forma de morte celular causada pelo estresse de dissulfetos.

Como a feomelanina é formada a partir de cisteína, uma produção maior do pigmento pode aprisionar o excesso desse aminoácido em uma forma estável e inofensiva.

Essa hipótese é relevante nas células pigmentares, onde a cisteína também contribui para a produção de glutationa, uma pequena molécula que ajuda a neutralizar compostos reativos.

Bloqueio do pigmento alaranjado

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

Cada ave tratada recebeu, na água, cerca de 0,1 g/L de cisteína durante um mês.

Alguns machos também receberam ML349, um medicamento que bloqueia a síntese de feomelanina ao manter ativo um receptor de pigmento.

Após os tratamentos, exames de sangue acompanharam o malondialdeído, um subproduto da degradação de gorduras durante a oxidação, como indicador de dano sistêmico.

Danos apareceram nos machos

Entre os machos, o bloqueio da feomelanina alterou de forma clara o resultado da suplementação com cisteína.

Os machos que receberam cisteína e ML349 apresentaram níveis mais altos de malondialdeído no plasma do que aqueles que receberam apenas cisteína, após considerar a capacidade antioxidante.

Antes de comparar os grupos tratados, a análise foi ajustada conforme a atividade de genes que controlam antioxidantes nos melanócitos, as células produtoras de pigmento presentes na pele e nas penas.

Esses resultados sustentam um mecanismo simples: a produção de pigmento consumiu a cisteína excedente, restando menos subprodutos reativos para danificar as células.

Fêmeas não tinham uma válvula de segurança

As fêmeas ofereceram um contraste natural, pois não depositam feomelanina alaranjada em suas penas.

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

O ML349 não alterou os marcadores sanguíneos das fêmeas, algo compatível com sua ausência de produção de feomelanina desde o início.

Sem essa via do pigmento, a cisteína em excesso pareceu mais uma sobrecarga do que um nutriente útil para essas aves.

Transformando aminoácidos em penas

A formação de feomelanina pode reduzir a cisteína livre nas células, já que a construção do pigmento utiliza esse mesmo aminoácido.

Dentro dos melanossomos - pequenos compartimentos onde o pigmento é montado -, os melanócitos produzem feomelanina e a transferem 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”, disse Galvan.

A ressalva é que outros tecidos podem não contar com essa via de pigmento, portanto o processamento da cisteína pode variar pelo organismo.

O que isso significa para ruivos

Nos humanos, esse mesmo pigmento alaranjado é mais conhecido por estar presente nos cabelos ruivos e na pele muito clara. Um estudo de 2012 com modelo em camundongos constatou que a via da feomelanina pode aumentar o risco de melanoma mesmo sem radiação ultravioleta.

Os resultados com os tentilhões sugerem que a dieta e o metabolismo podem influenciar esse risco ao modificar a quantidade de cisteína que as células pigmentares precisam processar.

Testes em humanos não fizeram parte deste trabalho; portanto, ele ainda não permite determinar quais alimentos elevam os níveis de cisteína na pele.

Pigmento alaranjado e proteção celular

Se a feomelanina ajuda a administrar o excesso de cisteína, a plumagem alaranjada pode persistir porque resolve problemas fisiológicos que vão além da sinalização ou da aparência.

A seleção natural pode favorecer genes relacionados ao pigmento mesmo que eles impliquem custos de longo prazo, desde que reduzam o estresse celular cotidiano sob determinadas dietas ou condições ambientais.

Essa troca de efeitos pode ajudar a explicar por que padrões de coloração alaranjada e vermelha ressurgem com tanta frequência entre aves, mamíferos e répteis.

Também torna mais complexas as narrativas simples sobre pigmentação e saúde, ao sugerir que os efeitos biológicos de um pigmento podem depender tanto do ambiente e da dieta quanto da genética.

Em conjunto, o experimento com tentilhões liderado pelo CSIC relaciona a pigmentação alaranjada e a regulação da cisteína a marcadores mensuráveis de dano celular no sangue.

Na próxima etapa, os pesquisadores investigarão se a pele humana utiliza uma rota semelhante de armazenamento baseada em pigmento. A equipe também analisará se mudanças na dieta ou doenças alteram os níveis de cisteína de maneiras que modificam o papel protetor do pigmento.