Resumo
Metabolic changes, principally in intermediary metabolism and nitrogen excretion, were investigated in the marble swamp eel (Synbranchus marmoratus) after 15 and 45 days of artificially induced semi-aestivation. Glucose, glycogen, lactate, pyruvate, free amino acids, triglycerides, ammonia, urea, and urate contents were determined in liver, kidney, white muscle, heart, brain, and plasma. Lactate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, malate dehydrogenase, aspartate amino transferase, alanine amino transferase, glutamine synthase, ornithine carbamoyl transferase, and arginase enzymes were assayed. The teleost S. marmoratus maintained initial energetic demands by lipid oxidation. The course of normal oxidative processes was observed through tissue enzyme profiles. After the lipid stores were exhausted, the fish consumed body proteins. Constant values of hematocrit during induced semi-aestivation suggested that the water balance remained normal. Therefore, the surrounding water was probably did not trigger the semi-aestivation in this teleost. Decrease of ammonia and increase of renal urea synthesis after 45 days of semi-aestivation led to the assumption that an alternative form of eliminating ammonia exists. Metabolic changes entailed by starvation were proposed to explain the biosynthesis of small molecules involved in the semi-aestivation of S. marmoratus.
Foram investigadas variações metabólicas em muçum (Synbranchus marmoratus) após 15 e 45 dias de semi-estivação artificial induzida, com ênfase no metabolismo intermediário e excreção de nitrogênio. Glicose, glicogênio, lactato, piruvato, aminoácidos livres, triglicerídios, amônia, uréia e uratos foram determinados em fígado, rim, músculo branco, coração, cérebro, e plasma. As enzimas lactato desidrogenase, glutamato desidrogenase, malato desidrogenase, aspartato amino transferase, alanina amino transferase, glutamina sintetase, ornitina carbamil transferase e arginase foram ensaiadas. O teleósteo S. marmoratus manteve sua demanda energética inicial pela oxidação de lipídios. A seqüência normal dos processos oxidativos foi observada por meio do perfil enzimático. Após o consumo das reservas lipídicas, os peixes passaram a consumir proteína. Valores constantes de hematócrito durante a semi-estivação induzida sugeriu que o balanço de água foi mantido normal. Todavia, a água ambiental provavelmente não foi o sinal inicial da semi-estivação em S. marmoratus. A diminuição de amônia e o aumento da síntese de uréia renal após 45 dias de semi-estivação levaram a assumir que existe uma forma alternativa de eliminar amônia. As variações metabólicas conseqüentes do jejum prolongado foram propostas como responsáveis pela síntese de pequenas moléculas envolvidas na semi-estivação de S. marmoratus.
Resumo
Oxygen of tropical freshwater environments fluctuates drastically. Eutrophic lakes and ponds of warm waters frequently reach very low oxygen concentrations. This is the most common habitat of the banded knife fish "tuvira" Gymnotus carapo. This electric fish is reported to present bimodal breathing to cope with low environmental oxygen. Biochemical responses can be also observed in fishes facing hypoxia but none were studied in tuvira. In the present study, haematological and metabolic changes were investigated in two groups of fish exposed to hypoxia for 1 and 3 hours. Haematocrit, red blood cells and haemoglobin concentration indicated erythrocyte release from hematopoietic organs and swelling of red blood cells. Glycogen, glucose, lactate, pyruvate, and amino acids were quantified in liver, kidney and white muscle. The metabolic profile of G. carapo to cope with hypoxia suggested liver gluconeogenesis probably supported by proteolysis. The kidney and liver presented the same biochemical trend suggesting similar metabolic role for both organs. Glucogenolysis followed by glucose fermentation and protein mobilisation was observed in the white muscle. The air breathing behaviour of tuvira works in parallel with metabolism to prevent damages from hypoxia. Metabolic adjustments are observed when the air taking is avoided.
O oxigênio de água doce dos ambientes tropicais flutua drasticamente. Lagos e lagoas eutróficos de ambientes temperados freqüentemente atingem baixas concentrações de oxigênio. Este é o habitat mais comum da tuvira Gymnotus carapo. Neste peixe elétrico é descrita a respiração bimodal para enfrentar baixos níveis de oxigênio. Em peixes, as respostas bioquímicas também podem ser observadas, mas nenhuma foi estudada em tuvira. Neste estudo foram investigadas as alterações hematológicas e metabólicas em dois grupos de peixes expostos à hipóxia por 1 e 3 horas. O hematócrito, os eritrócitos e a concentração de hemoglobina indicaram liberação de hemácias por órgãos hematopoiéticos e intumescimento celular. Glicogênio, glicose, lactato, piruvato e aminoácidos foram quantificados no fígado, no rim e em músculo branco. O perfil metabólico de G. carapo para enfrentar a hipóxia sugeriu neoglicogênese hepática por proteólise. O rim e o fígado apresentaram a mesma tendência metabólica, sugerindo o mesmo papel metabólico de ambos os órgãos em hipóxia. Foi observada neoglicogênese em músculo branco, seguida da fermentação de glicose e da mobilização protéica. O comportamento de respiração área em tuvira funciona paralelamente ao metabolismo adaptativo para prevenir os danos da hipóxia. Os ajustes metabólicos foram observados a partir do momento em que a tomada de ar foi bloqueada.
Resumo
Oxygen of tropical freshwater environments fluctuates drastically. Eutrophic lakes and ponds of warm waters frequently reach very low oxygen concentrations. This is the most common habitat of the banded knife fish "tuvira" Gymnotus carapo. This electric fish is reported to present bimodal breathing to cope with low environmental oxygen. Biochemical responses can be also observed in fishes facing hypoxia but none were studied in tuvira. In the present study, haematological and metabolic changes were investigated in two groups of fish exposed to hypoxia for 1 and 3 hours. Haematocrit, red blood cells and haemoglobin concentration indicated erythrocyte release from hematopoietic organs and swelling of red blood cells. Glycogen, glucose, lactate, pyruvate, and amino acids were quantified in liver, kidney and white muscle. The metabolic profile of G. carapo to cope with hypoxia suggested liver gluconeogenesis probably supported by proteolysis. The kidney and liver presented the same biochemical trend suggesting similar metabolic role for both organs. Glucogenolysis followed by glucose fermentation and protein mobilisation was observed in the white muscle. The air breathing behaviour of tuvira works in parallel with metabolism to prevent damages from hypoxia. Metabolic adjustments are observed when the air taking is avoided.
O oxigênio de água doce dos ambientes tropicais flutua drasticamente. Lagos e lagoas eutróficos de ambientes temperados freqüentemente atingem baixas concentrações de oxigênio. Este é o habitat mais comum da tuvira Gymnotus carapo. Neste peixe elétrico é descrita a respiração bimodal para enfrentar baixos níveis de oxigênio. Em peixes, as respostas bioquímicas também podem ser observadas, mas nenhuma foi estudada em tuvira. Neste estudo foram investigadas as alterações hematológicas e metabólicas em dois grupos de peixes expostos à hipóxia por 1 e 3 horas. O hematócrito, os eritrócitos e a concentração de hemoglobina indicaram liberação de hemácias por órgãos hematopoiéticos e intumescimento celular. Glicogênio, glicose, lactato, piruvato e aminoácidos foram quantificados no fígado, no rim e em músculo branco. O perfil metabólico de G. carapo para enfrentar a hipóxia sugeriu neoglicogênese hepática por proteólise. O rim e o fígado apresentaram a mesma tendência metabólica, sugerindo o mesmo papel metabólico de ambos os órgãos em hipóxia. Foi observada neoglicogênese em músculo branco, seguida da fermentação de glicose e da mobilização protéica. O comportamento de respiração área em tuvira funciona paralelamente ao metabolismo adaptativo para prevenir os danos da hipóxia. Os ajustes metabólicos foram observados a partir do momento em que a tomada de ar foi bloqueada.