Expressão diferencial e regulação do gene HSP70 durante a fase de crescimento em ruminantes em resposta ao estresse calórico

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 18310 (2022) Citar este artigo

1280 Acessos

2 Citações

1 Altmétrica

Detalhes das métricas

As proteínas de choque térmico regulam o mecanismo fisiológico de adaptação ao estresse térmico em nível celular. A presente investigação foi realizada para analisar a regulação do gene HSP70 em vários estágios de crescimento em ruminantes em células mononucleares do sangue periférico (PBMCs). A relação entre a expressão do gene HSP e a termotolerância de maneira específica para a idade em ruminantes não foi analisada. Portanto, o nível de expressão do m-RNA HSP70 foi examinado em diferentes faixas etárias da cabra Jamunpari durante condições climáticas quentes. O experimento foi realizado em 32 animais caprinos Jamunapari pertencentes às faixas etárias de 3 meses, 9 meses, 12 meses e adultos (2 a 3 anos). O RNA total foi isolado de células mononucleares do sangue periférico. A resposta fisiológica como temperatura retal (TR), frequência respiratória (FR) e frequência cardíaca (FC) foi utilizada como indicadora do estresse por calor. O Índice de Temperatura e Umidade (THI) foi usado como um indicador da severidade do estresse ambiental. A faixa de THI variou de 82,00 a 92,08 durante o período experimental. O nível de expressão do m-RNA HSP70 aos 9 meses de idade dos animais foi regulado positivamente e significativamente maior do que em outras faixas etárias. Observou-se que o nível de transcritos de HSP70 em PBMCs foi mais alto na faixa etária de 9 meses, e o declínio relacionado à idade na expressão de HSP70 foi observado na idade adulta. Com base na resposta fisiológica, os fenótipos contrastantes de estresse térmico foram reconhecidos como indivíduos suscetíveis ao estresse térmico (HSS) e tolerantes ao estresse térmico (HST) e a expressão do m-RNA HSP70 foi analisada em diferentes idades em resposta ao estresse crônico por calor. A expressão diferencial de mRNA de indivíduos HSS aos 3 e 9 meses de idade mostrou a maior expressão do que HST. A idade e o fenótipo tiveram efeito significativo (p < 0,01) no valor do ponto de cruzamento (PC). A expressão do gene m-RNA HSP70 em diferentes faixas etárias foi correlacionada com a tolerância ao estresse calórico e isso pode ser usado como biomarcador para criadores analisarem a resposta in -vivo de HSP em ruminantes.

A aclimatação térmica e a adaptação térmica estão associadas ao aumento do nível basal de proteínas de choque térmico (HSPs)1,2. HSPs são ativados em resposta a vários estressores ambientais e outros. Foi observado que o epitélio da pele libera proteína de choque térmico para mobilizar o choque térmico em resposta ao estresse térmico. A expressão de HSP70 induzível aumenta várias vezes à medida que a temperatura da pele se aproxima do limite superior da zona termoneutra dos ruminantes. A via de regulação do estresse térmico protege o proteoma de todas as células em resposta a temperaturas elevadas e danos oxidativos3,4. No nível celular, o calor e outros estressores metabólicos induzem as HSPs e aumentam a expressão gênica devido à ativação de fatores de transcrição de choque térmico (HSFs)5,6,7. As HSPs interagem com outras proteínas celulares durante condições de estresse e mantêm a homeostase celular8. Os animais individuais respondem ao estresse fisiológico e ambiental ativando diferentes vias de regulação do estresse que protegem os processos biológicos centrais promovendo o dobramento de proteínas. HSPs são liberados intracelularmente e extracelularmente em uma forma induzível em resposta ao estresse. A tolerância celular ao estresse térmico é regulada por HSPs e HSP70 pode ser um indicador de estresse nas células9. As HSPs são responsáveis ​​por manter o equilíbrio entre a sobrevivência e um sistema imunológico eficaz no organismo para aclimatar o estresse10.

A capacidade de suportar o estresse térmico é um componente importante do condicionamento físico adulto. As células liberam proteínas de choque térmico em resposta a estresses metabólicos ou ambientais8. Foi observado que houve um declínio na expressão induzida pelo calor de HSP 70 m-RNA em fibroblastos primários de ratos com o envelhecimento11. Da mesma forma, foi relatado o declínio na expressão induzida pelo calor de HSP70 em fibroblastos diploides humanos em função da passagem celular (envelhecimento in vitro). A termorregulação dependente da idade em nível fisiológico foi observada em humanos, bem como em animais experimentais12. Também foi demonstrado que o HSP regula a tolerância ao estresse no nível do tecido in vivo13. Portanto, o presente estudo foi realizado para analisar a expressão do m-RNA HSP70 relacionado à idade em resposta ao estresse calórico em ruminantes. O estudo foi realizado in vivo para observar o mecanismo de termorregulação em animais com até 1 ano de idade e indivíduos adultos em período de estresse calórico. A expressão de HSP 70 m-RNA foi analisada durante a fase de crescimento de ruminantes até a maturidade e em animais adultos em resposta ao estresse calórico. A regulação da expressão de HSP70 em relação ao processo de envelhecimento in vivo não foi realizada em ruminantes. A expressão diferencial da proteína HSP70 ainda não é analisada e compreendida em ruminantes, portanto o presente estudo analisa o padrão de expressão da proteína de choque térmico em diferentes idades durante o período de estresse térmico.