Respostas metabólicas do encéfalo de peixes antárticos submetidos ao estresse térmico

Orientador : Profª. Drª. Lucélia Donatti

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular. Defesa: Curitiba, 31/03/2016

Inclui referências : f. 71-86

Resumo: Os peixes antárticos da subordem Notothenioidei, passaram por períodos extraordinários de evolução e tem o seu metabolismo adaptado ao ambiente marinho antártico, muito frio e altamente oxigenado. Devido a essas características este grupo é considerado atraente para se estudar a plasticidade metabólica e os mecanismos celulares da resposta adaptativa a altas temperaturas. As variações de temperatura desencadeiam uma série de respostas metabólicas imprescindíveis para manter o metabolismo celular. O estudo do estresse térmico no tecido encefálico de peixes é interessante, pois este tecido controla, globalmente, o metabolismo do organismo. Alterações dos níveis da atividade das enzimas do sistema antioxidante, do metabolismo de carboidratos e de neurotransmissão são alguns exemplos de respostas ao estresse térmico. O presente trabalho investiga as respostas metabólicas do encéfalo de peixes antárticos, Notothenia rossii e Notothenia coriiceps, frente ao estresse térmico. As coletas foram realizadas na Baía do Almirantado, Ilha Rei George, no Arquipélago das Shetlands do Sul, Península Antártica. Os experimentos foram realizados na Estação Antártica Comandante Ferraz (EACF) e ambas as espécies foram expostas a temperaturas de 0±0,5°C (controle) e 8±0,5°C (experimental) durante 2, 6, 12, 24, 72 e 144 horas. O aquecimento não afetou o nível de atividade da enzima acetilcolinesterase, relacionada com a neurotransmissão, em N. rossii, porém em N. coriiceps o nível de atividade foi positivo (6-12h). O metabolismo de carboidratos de N. rossii respondeu ao estresse térmico com alteração negativa no nível de atividade da hexoquinase (12h), lactato desidrogenase (2-6h) e glicose-6-fosfatase (144h). Já em N. coriiceps encontramos alterações positivas nos níveis de atividades da glicogênio fosforilase (2h) e glicose-6-fosfato desidrogenase (6h) e alterações negativas nas enzimas glicose-6-fosfatase (2,24-72h) e fosfofrutoquinase (72h). O estresse oxidativo em N. coriiceps frente ao aquecimento desencadeou alteração positiva no nível de atividade da catalase (12, 144h), glutationa peroxidase (12h) e glutationa-S-transferase (6,72h). Já em N. rossii alterações negativas foram encontradas no nível de atividade da glutationa-S-transferase (2,12h), glutationa redutase (2h) e glutationa peroxidase (6-12horas) e modulações positivas na glutationa peroxidase (72-144h). As enzimas citrato sintase, malato desidrogenase, superóxido dismutase e as moléculas de tióis não proteicos e malondialdeído não alteraram seus níveis frente ao aquecimento em ambas as espécies. Observamos que N. rossii e N. coriiceps, espécies filogeneticamente próximas, possuem respostas metabólicas distintas frente ao estresse térmico. Palavras-chaves: teleósteos antárticos, Nototheniidae, tecido encefálico, metabolismo de carboidratos, estresse oxidativo, neurotransmissão, altas temperaturas, Antártica.

Abstract: The suborde of antarctic fish, Notothenioidei, went through extraordinary periods of evolution and have your metabolism adapted to the antarctic marine environment, which is very cold and highly oxygenated, making this group interesting for studies of adaptive mechanisms involving metabolic and cellular plasticity in response to high temperatures. Temperature variations are responsible a variety of metabolic responses which are essential for maintaining cell metabolism. Studies of heat stress in the brain tissue of fishes are interesting because the brain controls, overall, the body's metabolism. Heat stress can alter the activity of antioxidant enzymes, in addition to promoting changes in carbohydrare metabolism and neurotransmission. The present study investigates the metabolic responses of the antarctic fish's brain, species Notothenia rossii and Notothenia coriiceps, against thermal stress. Samples were collected in Admiralty Bay, King George Island, in the South Shetlands Islands, Antarctic Peninsula. The experiments were performed in the Comandante Ferraz Antarctic Station (EACF) and both species were exposed to temperatures of 0 ± 0.5 ° C (control) and 8 ± 0.5 ° C (experimental) for 2, 6, 12, 24, 72 and 144 hours. The heat did not affect neurotransmission by activity level of acetylcholinesterase in N. rossii, but in N. coriiceps was changed positively (6-12h). The carbohydrare metabolism of N. rossii responds to thermal stress with negative alteration in the activity of hexokinase (12h), lactate dehydrogenase (2-6h) and glucose-6-phosphatase (144h). Additionally, N. coriiceps showed positive alteration on glycogen phosphorylase activity (2h) and glucose 6-phosphate dehydrogenase (6h) and negative alteration in glucose-6-phosphatase (2,24-72h) and phosphofructokinase (72h). Oxidative stress in front of the heating N. coriiceps was responsible for a positive modulation of catalase (12, 144h), glutathione peroxidase (12h) and glutathione-S-transferase (6,72h). N. rossii negatively changed glutathione-S-transferase (2,12h), glutathione reductase (2h) and glutathione peroxidase (6-12horas) and positively changed glutathione peroxidase (72-144h). The activities of citrate synthase, malate dehydrogenase and superoxide dismutase activity, as well as, the level of nonprotein thiols and malondialdehyde showed not alterations related to heating in both species. We observed that N. rossii and N. coriiceps, phylogenetically closely related species, have different metabolic responses against heat stress. Keywords: Antarctic teleost, Nototheniidae, brain tissue, carbohydrare metabolism, oxidative stress, neurotransmission, high temperatures, Antarctica.