Efeito do estresse térmico sobre o metabolismo dos tecidos musculares cardíaco e esquelético dos nototenídeos antárticos : Notothenia rossii e Notothenia coriiceps

Orientadora: Drª Lucélia DonattiTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular. Defesa : Curitiba, 01/03/2018Inclui referências: p.101-126Resumo: Peixes antárticos são espécies adaptadas ao frio, consideradas estenotérmicas, sendo seu metabolismo eficiente em baixas temperaturas. Mas estudos recentes sobre alterações climáticas relatam que a Península Antártica, local deste estudo, apresenta aquecimento acelerado. Sendo assim, é importante entender a plasticidade metabólica e os mecanismos bioquímicos envolvidos na aclimatação a altas temperaturas, visando a conservação destas espécies e do ecossistema Antártico. Em peixes a elevação da temperatura, pode provocar estresse oxidativo, além de promover o aumento das necessidade energéticas e ocasionar a falta de oxigênio em órgãos como coração e músculo. Diante disto, o presente estudo teve por objetivo avaliar as respostas fisiológicas e metabólicas no coração e músculo de duas espécies de nototenídeos antárticos (N. rossii e N. coriiceps) frente ao estresse térmico de curto (8°C; 2 a 144 horas) e longo (4°C e 8°C; 1 a 30 dias) prazo. As alterações observadas foram dependentes da espécie e dos tempos de exposição às temperaturas avaliadas. Nos experimentos de curto prazo, no coração de N. rossii houve diminuição da glicólise e do metabolismo aeróbico até 12 horas de exposição a 8?C, com inibição da anaerobiose em 24 horas. Entretanto estas vias foram estimuladas após 72 horas em 8°C. No músculo de N. rossii a 8°C, houve estímulo da glicólise em 2 horas e dos metabolismos aeróbico e anaeróbico em 144 horas. No coração de N. coriiceps, a 8°C, a quebra de glicose pela HK diminuiu em 2 horas, com o posterior aumento em 12 e 24 horas. No músculo de N. coriiceps, a 8°C, a glicólise foi estimulada até 6 horas, com posterior inibição em 24 horas. Neste tecido, em 8°C, houve também a inibição do metabolismo aeróbio em 72 e 144 horas. Na exposição a longo prazo (até 30 dias) nas temperaturas de 4 e 8°C, N. coriiceps morreu após o sexto dia de exposição a 8°C e N. rossii sobreviveu em ambas as temperaturas por até 30 dias. No coração de N. rossii, a 8°C ocorreu menor aporte de pirutavo ao ciclo dos ácidos tricarboxílicos em 1 e 30 dias. E no coração de N. coriiceps em 30 dias a 4°C, ocorreu diminuição da via aeróbica. As respostas obtidas neste trabalho, nos tecidos musculares, indicam que frente ao estresse térmico (4°C e 8°C) a temperatura de 8°C pode ser mais impactante para N. coriiceps por ocasionar a morte dos animais em 6 dias. Além disso, N. rossii demonstrou maior capacidade de realizar ajustes metabólicos no metabolismo de carboidratos, quando submetido à estresse térmico, demonstrando que esta espécie possui maior capacidade de resposta ao estresse térmico em relação à N. coriiceps. O estresse térmico de curto e longo prazo, foi capaz de alterar pontualmente o sistema de defesa antioxidante de ambas as espécies, nos tecidos musculares analisados, indicando que não ocorreu lipoperoxidação. Não foram observadas modificações nos perfis protéicos de coração e músculo de N. rossii e N. coriiceps sob o estresse térmico de 8°C e sugerimos que análises com maior sensibilidade sejam realizadas para verificar respostas proteômicas nestes peixes. Palavras-chave: Península Antártica. Estresse térmico. Notothenídeos. Metabolismo enzimático. Estresse oxidativo.Abstract: Antarctic fish are cold adapted species, considered stenothermal, and their metabolism is efficient at low temperatures. However, recent studies on climate change report that the Antarctic Peninsula, region of this study, presents accelerated warming. Therefore, it is important to understand the metabolic plasticity and biochemical mechanisms involved in acclimatization at high temperatures, aiming at the conservation of these species and the Antarctic ecosystem. Thus, this study aimed to understand the physiological and metabolic responses in the heart and muscle of two species of Antarctic nototenidae (N. rossii and N. coriiceps) against short thermal stress (8°C, 2 to 144 hours) and long thermal (4°C and 8°C, 1 to 30 days). The observed changes were dependent on the species and the times of exposure to the evaluated temperatures. at the heart of N. rossii there was a decrease in glycolysis and aerobic metabolism up to 12 hours of exposure at 8°C, with anaerobic inhibition in 24 hours. However, these pathways were stimulated after 72 hours at 8ºC. In the N. rossii muscle at 8°C, in 2 hours, there was stimulation of glycolysis as well as aerobic and anaerobic metabolism in 144 hours. In the heart of N. coriiceps, at 8 ° C, the breakdown of glucose by HK decreased in 2 hours, with a subsequent increase in 12 and 24 hours. In the muscle of N. coriiceps, at 8 ° C, the glycolysis was stimulated up to 6 hours, with subsequent inhibition in 24 hours. In this tissue at 8 ° C, there was also inhibition of aerobic metabolism in 72 and 144 hours. In long-term exposure (up to 30 days) at temperatures of 4 and 8 ° C, N. coriiceps died after the sixth day of exposure at 8 ° C and N. rossii survived at both temperatures for up to 30 days. At the heart of N. rossii, at 8 ° C there was a lower supply of pirutavo to the tricarboxylic acid cycle at 1 and 30 days. And in the heart of N. coriiceps in 30 days at 4 ° C, the aerobic patway decreased. The responses obtained in this work, in the muscular tissues, indicate that under thermal stress (4°C and 8°C), the temperature of 8°C can be more impactful for N. coriiceps because of the death of the animals in 6 days. In addition, N. rossii demonstrated a greater ability to perform metabolic adjustments in carbohydrate metabolism when subjected to thermal stress, which may demonstrate that this species has a greater capacity to respond to thermal stress in relation to N. coriiceps. Short and long term thermal stress was able to punctually alter the antioxidant defense system of both species, in the muscular tissues analyzed, indicating that no oxidative stress occurred. No modifications were observed in the heart and muscle protein profiles of N. rossii and N. coriiceps under the thermal stress of 8°C and we suggest that analyzes with greater sensitivity be performed to verify proteomic responses in these fish. Keywords: Antarctic Peninsula. Thermal stress. Notothenides. Enzymatic metabolism. Oxidative stress