Resumo
Aquatic environmental factors are very changeable in short periods. Among these factors are pH, temperature, dissolved oxygen, ammonia and ions. Nitrite, as one ion naturally present in aquatic systems, deserves particular consideration as it is highly toxic for many species. Among fish, nitrite may have harmful effects, such as methemoglobin (MtHb) formation, disruption to the gill and hepatic structure, which could result in hemolytic anemia and cell hypoxia by reducing the functional hemoglobin content. In this work, we compared hematological and metabolical responses of pacu and its hybrid tambacu exposed to 20 ppm of environmental nitrite. It was observed that the MtHb content was less than 18% in tambacu while pacu reached nearly 8%. These data reflect specific differences in nitrite uptake by the gill. The hematocrit of both fish was distinct; pacu did not have a typical response of poisoning by nitrite. This fact shows less skill of the hybrid to cope with environmental nitrite. Incipient hemolytic anemia was observed in pacu and both species presented a neoglycogenic profile. The glucose-provider character of the liver was more evident in tambacu. The white muscle of both species presented distinct metabolic behavior. While in pacu the white muscle was predominantly oxidative, in tambaqui the lactic fermentation was the most important metabolic profile. Metabolic and hematological observations in both species show that they present distinct metabolical strategies to cope with toxic effects of nitrite and there is no evidence that the hybrid is more resistant to nitrite.
Os fatores ambientais nos meios aquáticos são muito flutuantes em curtos intervalos de tempo. Valores de pH, temperatura, oxigênio dissolvido, amônia e íons podem estar freqüentemente variando. Entre esses íons, o nitrito merece especial atenção por ser altamente tóxico para muitas espécies. Entre os peixes, o nitrito pode apresentar efeitos danosos como a formação de metahemoglobina (MtHB), lesão às estruturas branquiais e hepática, podendo levar a quadros de anemia hemolítica e hipóxia celular pela redução do teor de hemoglobina funcional. Neste trabalho, foram comparadas as respostas hematológicas e metabólicas do pacu e de seu híbrido tambacu expostos a 20 ppm de nitrito ambiental, e verificou-se que o teor de MtHb no tambacu foi menor que 18%, enquanto no pacu atingiu valores de 8%. Esses valores refletem diferenças específicas na captação de nitrito pelas brânquias. O hematócrito de ambas as espécies foi diferente; o pacu não apresentou uma resposta típica à intoxicação pelo nitrito. Este fato revelou uma diminuição na capacidade do híbrido em resistir ao nitrito ambiental. Observou-se no pacu um princípio de anemia hemolítica. As duas espécies mostraram um perfil bioquímico neoglicogênico. O papel glicemiante do fígado foi mais evidente no tambacu. O músculo branco de ambas as espécies mostrou um comportamento metabólico distinto. Enquanto o músculo do pacu foi predominantemente oxidativo, o músculo branco do tambaqui exposto ao nitrito realizou fermentação láctica. As observações metabólicas e hematológicas em ambas as espécies indicam que estas apresentam estratégias metabólicas diferentes para enfrentar os efeitos tóxicos do nitrito ambiental, não sendo evidenciada qualquer vantagem do híbrido neste particular.
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.
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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.