A54 Perturbações metabólicas

Tópico

O estresse térmico altera o metabolismo celular do inseto principalmente por meio de uma via: a inibição de enzimas-chave necessárias para o funcionamento desse metabolismo.

O modelo de Ushakov descreve como essas enzimas se comportam em resposta à temperatura: a taxa na qual elas catalisam suas reações aumenta com a temperatura, conforme previsto pela lei de Arrhenius, mas apenas até um ótimo térmico específico. Uma vez ultrapassado esse ótimo, a taxa não continua a aumentar, mas cai abruptamente porque a própria temperatura começa a desnaturar as enzimas muito mais rapidamente do que as beneficia. A extensão da exposição do inseto a temperaturas acima desse ótimo térmico pode ser quantificada usando um índice de estresse térmico, que acumula o excesso de temperatura acima do ótimo ponderado pela duração de cada excesso — um conceito análogo aos graus-dia usados ​​em agronomia para medir a exposição cumulativa ao calor de uma cultura.

Quando a temperatura de um inseto excede seu ótimo térmico e as enzimas começam a falhar, a síntese de ATP do inseto diminui. Essa queda força o inseto a ativar uma via metabólica alternativa: a glicólise anaeróbica. Isso produz energia sem exigir oxigênio ou depender da cadeia mitocondrial, que é muito mais sensível ao calor. No entanto, é dezoito vezes menos eficiente do que a via metabólica normal.

Mas essa via alternativa tem um custo adicional: a glicólise anaeróbica do inseto gera ácido lático — ou, no caso de muitos insetos, seu equivalente em alanina e succinatos — que se acumula e aumenta a acidez dentro da célula. Esse aumento da acidez intracelular inibe ainda mais as próprias enzimas que já estavam falhando devido ao calor, criando assim um ciclo vicioso no qual a resposta do inseto ao estresse térmico acaba exacerbando o problema que o causou.

Para romper esse ciclo vicioso e retornar ao metabolismo celular normal, o inseto precisa incorrer em um débito de oxigênio pós-estresse: uma quantidade adicional de oxigênio, além do que consumiria em repouso, que o inseto necessita para recuperar a homeostase metabólica que tinha antes do início do episódio de calor. Esse débito de oxigênio serve, efetivamente, como um indicador da severidade do episódio de estresse térmico sofrido pelo inseto.

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