RESUMO
The non-ionized form of ammonia is very toxic to many aquatic species. It is especially important in several aspects of fish biology. A large range of organismal strategies for coping with environmental stressors is usually observed in living organisms. Among those, the responses for managing chemical stressors are well studied. The present work compares biochemical responses of two evolutionarily close species, Hoplias malabaricus and Hoplerythrinus unitaeniatus, exposed to environmental ammonia. Adult fish were submitted to 1.0 mg/L of ammonium chloride for 24 hours, and plasma ammonia and urea levels were determined. The activities of OUC enzymes OCT and ARG, and the accessory enzyme GS, were quantified in liver extract and are expressed below in mumol/min/mg of wet tissue. Increases in OUC enzymes (GS from 1.14 to 2.43, OCT from 0.81 to 1.72, and ARG from 3.15 to 4.23), plasma ammonia (from 0.95 to 1.42 mmol/L), and plasma urea (from 0.82 to 1.53 mmol/L) were observed (p 0.05) in H. malabaricus exposed to 1 mg/L of ammonia chloride. The GS in H. unitaeniatus increased from 1.43 to 1.84, however the OCT, ARG, and plasma urea from H. unitaeniatus did not change. These data indicate that each species responds differently to the same environmental stressor.
A forma não ionizada da amônia é muito tóxica a vários organismos aquáticos, sendo particularmente importante em muitos aspectos da biologia dos peixes. Um amplo grupo de estratégias para enfrentar os estressores ambientais pode ser observado nos organismos vivos. Dentre estas, as respostas aos estressores químicos são bem estudadas. O presente trabalho compara respostas bioquímicas de duas espécies evolutivamente próximas Hoplias malabaricus e Hoplerythrinus unitaeniatus, expostas à amônia ambiental. Peixes adultos foram submetidos a 1.0 mg/L de cloreto de amônio por 24 horas e foram determinados os níveis plasmáticos de amônia e uréia. As atividades das enzimas do COU, OCT e ARG e a enzima acessória GS foram quantificadas em extrato de fígado e são expressas em mimol/min/mg de tecido úmido. Foi observado em H. malabaricus, exposto a 1,0 mg/L de cloreto de amônio, aumento (p 0,05) nas enzimas: GS, de 1,14 para 2,43; OCT, de 0,81 para 1,72; ARG, de 3,15 para 4,23; na amônia plasmática, de 0,95 para 1,42 mmol/L, e na uréia plasmática, de 0,82 para 1,53. A GS de H. malabaricus aumentou de 1,43 para 1,84, todavia, OCT, ARG e uréia plasmática não variaram. Esses dados mostram que ambas as espécies, taxonomicamente próximas, respondem distintamente ao mesmo estressor ambiental.
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.