Área mitocondrial relativa nos epitélios branquial e renal do baiacu estuarino tropical Sphoeroides testudineus após aclimatação a água do mar isosmótica

The gills of teleost fishes are responsible both for gas exchange in respiration and salt transport in osmoregulation (JOBLING,  1995; ZADUNAISKY, 1996; PERRY, 1997; VAN DER HEIJDEN et al., 1997; EVANS et al., 1999; EVANS et al., 2005). In marine teleosts the gill epithelium secretes salt mainly through chloride cells (JOBLING, 1995; ZADUNAISKY, 1996; PERRY, 1997; VAN DER HEIJDEN et al., 1997; FERNANDES et al., 1998; EVANS et al., 2005). These cells are typically located between secondary lamellae at their insertion in the gill filament (inter-lamellar region) or in the gill filament itself (LAURENT & DUNEL, 1980; PERRY, 1997; FERNANDES et al., 1998; EVANS et al., 2005). These cells are rounded, display abundant mitochondria, a tubular system of endomembranes, sub-apical vesicles, and extensive intercellular junctional complexes (LAURENT & DUNEL, 1980; JOBLING, 1995; ZADUNAISKY, 1996; PERRy, 1997; EVANS et al., 2005).The gills of teleost fishes are responsible both for gas exchangein respiration and salt transport in osmoregulation (JOBLING,  1995; ZADUNAISKY, 1996; PERRY, 1997; VAN DER HEIJDEN et al., 1997; EVANS et al., 1999; EVANS et al., 2005). In marine teleosts the gill epithelium secretes salt mainly through chloride cells (JOBLING, 1995; ZADUNAISKY, 1996; PERRY, 1997; VAN DER HEIJDEN et al., 1997; FERNANDES et al., 1998; EVANS et al., 2005). These cells are typically located between secondary lamellae at their insertion in the gill filament (inter-lamellar region) or in the gill filament itself (LAURENT & DUNEL, 1980; PERRY, 1997; FERNANDES et al., 1998; EVANS et al., 2005). These cells are rounded, display abundant mitochondria, a tubular system of endomembranes, sub-apical vesicles, and extensive intercellular junctional complexes (LAURENT & DUNEL, 1980; JOBLING, 1995; ZADUNAISKY, 1996; PERRy, 1997; EVANS et al., 2005)

A transiçao entre hipo- e hiper-regulaçao osmótica do plasma em peixes Eurihalinos

Orientadora : Carolina Arruda de Oliveira FreireCo-orientador : Christopher W. WoodTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias Biológicas, Programa de Pós-Graduaçao em Biologia Celular e Molecular. Defesa: Curitiba, 22/02/2006Inclui bibliografiaÁrea de concentraçao: FisiologiaOs teleósteos são eurihalinos e possuem capacidade de tolerar amplas variações de salinidade. Por estarem sujeitos a variação diária de salinidade, as espécies estuarinas eurihalinas como os baiacus tropicais Sphoeroides testudineus (mais tolerante a redução de salinidade) e Sphoeroides greeleyi e o killifish temperado Fundulus heteroclitus são modelos interessantes para o estudo de mecanismos de osmorregulação. Além de espécies estuarinas, a truta arco-íris Oncorhynchus mykiss, espécie temperada dulcícola, também é um modelo muito estudado. Com o objetivo de avaliar mecanismos que ocorrem durante a transição entre hipo- (em salinidade 35‰) e hiper-regulação (em salinidade 5‰) osmótica do plasma em peixes eurihalinos, avaliou-se a participação do NKCC, da Na+,K+- ATPase, das reservas metabólicas (lipídicas) e da atividade ATPásica total nos baiacus durante a hipo-regulação e hiper-regulação; descreveu-se a morfologia e a ultraestrutura do rim de S. testudineus; e avaliaram-se os fluxos unidirecionais de Na+ e Ca2+ em F. heteroclitus e O. mykiss durante a elevação gradual da salinidade ao longo de 6 horas. Durante a hiper-regulação (5‰) e a hipo-regulação (35‰), ambas as espécies de baiacus apresentaram mecanismos de regulação osmoiônica semelhantes, e mesmo padrão de resposta às salinidades. O NKCC dos baiacus atuou na secreção de sal de em 35‰ das duas espécies de baiacus e na regulação do conteúdo de água das células musculares e no hematócrito de S. testudineus. Este transportador pode ser parcialmente responsável pela elevada capacidade de S. testudineus de tolerar a diluição da água do mar durante a maré baixa. Em geral foi demonstrada uma tendência a redução nas concentrações plasmáticas osmóticas e iônicas em 5‰ e controle do conteúdo de água das células, a despeito da ligeira diluição do plasma nos dois baiacus. A Na+,K+- ATPase branquial mostrou não ser um dos motivos para a maior tolerância de S. testudineus à água do mar diluída, por não sofrer alterações no sinal imunocitoquímico frente a hipo- e hiper-regulação. Contudo, diferenças no conteúdo de triglicerídeos das brânquias e rins podem ser parte da explicação para a tolerância diferencial. S. testudineus revelou possuir um tipo raro de rim por apresentar rim anterior com glomérulos e túbulos renais cercados por tecido hematopoiético e um grande duto coletor convoluto denominado de duto mesonéfrico (única estrutura do rim posterior). Apesar desta morfologia pouco comum quando comparada à morfologia de outras espécies marinhas-estuarinas, o rim de S. testudineus atua ativamente juntamente com as brânquias no controle da homeostase do líquido extracelular. Frente à elevação gradual de salinidade simulando o ciclo de maré enchente, F. heteroclitus manteve a homeostase dos íons Na+ e Ca2+ sem alterar suas concentrações corporais, confirmando sua capacidade de tolerar a elevação diária da salinidade com a subida da maré em seu ambiente natural. Em salinidade elevada, O. mykiss perdeu a capacidade de manutenção das concentrações de Na+ e Ca2+ plasmáticas devido ao aumento no influxo de ambos os íons. Este resultado mostra que a espécie estuarina ativa mecanismos de osmorregulação para manutenção da homeostase dos íons Na+ e Ca2+ durante a transição gradual entre hiper- e hipo-regulação do plasma, o que não acontece com a espécie dulcícola, por esta não ser submetida regularmente a elevação de salinidade em seu ambiente natural. Com estes resultados esta tese contribuiu para o conhecimento da fisiologia da osmorregulação em peixes estuarinos diante do desafio da mudança rápida na salinidade do seu ambient

Unidirectional Na\u3csup\u3e+\u3c/sup\u3e and Ca\u3csup\u3e2+\u3c/sup\u3e fluxes in two euryhaline teleost fishes, Fundulus heteroclitus and Oncorhynchus mykiss, acutely submitted to a progressive salinity increase

Na+ and Ca2+ regulation were compared in two euryhaline species, killifish (normally estuarine-resident) and rainbow trout (normally freshwater-resident) during an incremental salinity increase. Whole-body unidirectional fluxes of Na+ and Ca2+, whole body Na+ and Ca2+, and plasma concentrations (trout only), were measured over 1-h periods throughout a total 6-h protocol of increasing salinity meant to simulate a natural tidal flow. Killifish exhibited significant increases in both Na+ influx and efflux rates, with efflux slightly lagging behind efflux up to 60% SW, but net Na+ balance was restored by the time killifish reached 100% SW. Whole body Na+ did not change, in agreement with the capacity of this species to tolerate daily salinity fluctuations in its natural habitat. In contrast, rainbow trout experienced a dramatic increase in Na+ influx (50-fold relative to FW values), but not Na+ efflux between 40 and 60% SW, resulting in a large net loading of Na+ at higher salinities (60-100% SW), and increases in plasma Na+ and whole body Na+ at 100% SW. Killifish were in negative Ca2+ balance at all salinities, whereas trout were in positive Ca2+ balance throughout. Ca2+ influx rate increased two- to threefold in killifish at 80 and 100% SW, but there were no concomitant changes in Ca2+ efflux. Ca2+ flux rates were affected to a larger degree in trout, with twofold increases in Ca2+ influx at 40% SW and sevenfold increases at 100% SW. Again, there was no change in Ca2+ efflux with salinity, so plasma Ca2+ concentration increased in 100% SW. As the killifish is regularly submitted to increased salinity in its natural environment, it is able to rapidly activate changes in unidirectional fluxes in order to ensure ionic homeostasis, in contrast to the trout. © 2007 Springer-Verlag

Finding aquaporins in annelids : An evolutionary analysis and a case study

Funding Information: This research was funded by PRIN2017 Programmi di Ricerca Scientifica di Rilevante Interesse Nazionale 2017 (grant # 2017J92TM5) by Italian MUR to G.C. and by the Molecular Bio-diversity Laboratory of the Italian node of Lifewatch (CNR, Consiglio Nazionale delle Ricerche) to C.G.Peer reviewedPublisher PD

A transiçao entre hipo- e hiper-regulaçao osmótica do plasma em peixes Eurihalinos

Orientadora : Carolina Arruda de Oliveira FreireCo-orientador : Christopher W. WoodTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias Biológicas, Programa de Pós-Graduaçao em Biologia Celular e Molecular. Defesa: Curitiba, 22/02/2006Inclui bibliografiaÁrea de concentraçao: FisiologiaOs teleósteos são eurihalinos e possuem capacidade de tolerar amplas variações de salinidade. Por estarem sujeitos a variação diária de salinidade, as espécies estuarinas eurihalinas como os baiacus tropicais Sphoeroides testudineus (mais tolerante a redução de salinidade) e Sphoeroides greeleyi e o killifish temperado Fundulus heteroclitus são modelos interessantes para o estudo de mecanismos de osmorregulação. Além de espécies estuarinas, a truta arco-íris Oncorhynchus mykiss, espécie temperada dulcícola, também é um modelo muito estudado. Com o objetivo de avaliar mecanismos que ocorrem durante a transição entre hipo- (em salinidade 35‰) e hiper-regulação (em salinidade 5‰) osmótica do plasma em peixes eurihalinos, avaliou-se a participação do NKCC, da Na+,K+- ATPase, das reservas metabólicas (lipídicas) e da atividade ATPásica total nos baiacus durante a hipo-regulação e hiper-regulação; descreveu-se a morfologia e a ultraestrutura do rim de S. testudineus; e avaliaram-se os fluxos unidirecionais de Na+ e Ca2+ em F. heteroclitus e O. mykiss durante a elevação gradual da salinidade ao longo de 6 horas. Durante a hiper-regulação (5‰) e a hipo-regulação (35‰), ambas as espécies de baiacus apresentaram mecanismos de regulação osmoiônica semelhantes, e mesmo padrão de resposta às salinidades. O NKCC dos baiacus atuou na secreção de sal de em 35‰ das duas espécies de baiacus e na regulação do conteúdo de água das células musculares e no hematócrito de S. testudineus. Este transportador pode ser parcialmente responsável pela elevada capacidade de S. testudineus de tolerar a diluição da água do mar durante a maré baixa. Em geral foi demonstrada uma tendência a redução nas concentrações plasmáticas osmóticas e iônicas em 5‰ e controle do conteúdo de água das células, a despeito da ligeira diluição do plasma nos dois baiacus. A Na+,K+- ATPase branquial mostrou não ser um dos motivos para a maior tolerância de S. testudineus à água do mar diluída, por não sofrer alterações no sinal imunocitoquímico frente a hipo- e hiper-regulação. Contudo, diferenças no conteúdo de triglicerídeos das brânquias e rins podem ser parte da explicação para a tolerância diferencial. S. testudineus revelou possuir um tipo raro de rim por apresentar rim anterior com glomérulos e túbulos renais cercados por tecido hematopoiético e um grande duto coletor convoluto denominado de duto mesonéfrico (única estrutura do rim posterior). Apesar desta morfologia pouco comum quando comparada à morfologia de outras espécies marinhas-estuarinas, o rim de S. testudineus atua ativamente juntamente com as brânquias no controle da homeostase do líquido extracelular. Frente à elevação gradual de salinidade simulando o ciclo de maré enchente, F. heteroclitus manteve a homeostase dos íons Na+ e Ca2+ sem alterar suas concentrações corporais, confirmando sua capacidade de tolerar a elevação diária da salinidade com a subida da maré em seu ambiente natural. Em salinidade elevada, O. mykiss perdeu a capacidade de manutenção das concentrações de Na+ e Ca2+ plasmáticas devido ao aumento no influxo de ambos os íons. Este resultado mostra que a espécie estuarina ativa mecanismos de osmorregulação para manutenção da homeostase dos íons Na+ e Ca2+ durante a transição gradual entre hiper- e hipo-regulação do plasma, o que não acontece com a espécie dulcícola, por esta não ser submetida regularmente a elevação de salinidade em seu ambiente natural. Com estes resultados esta tese contribuiu para o conhecimento da fisiologia da osmorregulação em peixes estuarinos diante do desafio da mudança rápida na salinidade do seu ambient

Metabolic substrates are not mobilized from the osmoregulatory organs (gills and kidney) of the estuarine pufferfishes Sphoeroides greeleyi and S. testudineus upon short-term salinity reduction

The marine-estuarine species of pufferfishes Sphoeroides testudineus and S. greeleyi are very efficient osmoregulators. However, they differ with respect to their tolerance of salinity reduction. During low tide S. testudineus remains in diluted estuarine waters, whereas S. greeleyi returns to seawater (SW). The hypothesis tested here was that the short-term mobilization of metabolic substrates stored in their main osmoregulatory organs would correlate with this differential tolerance. Fishes exposed to 5‰ (for 6 h) were compared to those kept in 35‰. Branchial and renal contents of triglycerides, protein and glycogen were evaluated, and total ATPase activity accounted for the tissues' metabolism. Plasma osmolality, chloride and glucose, hematocrit, and muscle water content were also measured. Total triacylglycerol content was higher in S. greeleyi than in S. testudineus in both salinities and in both organs. Kidney glycogen contents were higher in S. greeleyi than in S. testudineus in 5 and 35‰. Total ATPase activity was reduced in 5‰ when compared to 35‰ in the kidney of S. greeleyi, and was higher in the gills of S. greeleyi than in those of S. testudineus, in both salinities. Upon exposure to dilute SW, both species displayed a similar osmoregulatory pattern: plasma osmolality and chloride were reduced. Again in both species, stability in muscle water content indicated cellular water content control. Although the metabolic substrates stored in the osmoregulatory organs of both species were not mobilized during these short-term sea water dilution events, some differences could be revealed between the two species. S. greeleyi showed more metabolic reserves (essentially triacylglycerols) in these organs, and its gills showed higher total ATPase activity than those S. testudineus

Metabolic substrates are not mobilized from the osmoregulatory organs (gills and kidney) of the estuarine pufferfishes Sphoeroides greeleyi and S. testudineus upon short-term salinity reduction

The marine-estuarine species of pufferfishes Sphoeroides testudineus and S. greeleyi are very efficient osmoregulators. However, they differ with respect to their tolerance of salinity reduction. During low tide S. testudineus remains in diluted estuarine waters, whereas S. greeleyi returns to seawater (SW). The hypothesis tested here was that the short-term mobilization of metabolic substrates stored in their main osmoregulatory organs would correlate with this differential tolerance. Fishes exposed to 5‰ (for 6 h) were compared to those kept in 35‰. Branchial and renal contents of triglycerides, protein and glycogen were evaluated, and total ATPase activity accounted for the tissues' metabolism. Plasma osmolality, chloride and glucose, hematocrit, and muscle water content were also measured. Total triacylglycerol content was higher in S. greeleyi than in S. testudineus in both salinities and in both organs. Kidney glycogen contents were higher in S. greeleyi than in S. testudineus in 5 and 35‰. Total ATPase activity was reduced in 5‰ when compared to 35‰ in the kidney of S. greeleyi, and was higher in the gills of S. greeleyi than in those of S. testudineus, in both salinities. Upon exposure to dilute SW, both species displayed a similar osmoregulatory pattern: plasma osmolality and chloride were reduced. Again in both species, stability in muscle water content indicated cellular water content control. Although the metabolic substrates stored in the osmoregulatory organs of both species were not mobilized during these short-term sea water dilution events, some differences could be revealed between the two species. S. greeleyi showed more metabolic reserves (essentially triacylglycerols) in these organs, and its gills showed higher total ATPase activity than those S. testudineus

Muscle water control in crustaceans and fishes as a function of habitat, osmoregulatory capacity, and degree of euryhalinity

This study aimed at detecting possible patterns in the relationship between Anisosmotic Extracellular Regulation (AER) and Isosmotic Intracellular Regulation (IIR) in crustaceans and teleost fish from different habitats and evolutionary histories in fresh water (FW), thus different osmoregulatory capabilities, and degrees of euryhalinity. Crustaceans used were the hololimnetic FW Aegla schmitti, and Macrobrachium potiuna, the diadromous FW Macrobrachium acanthurus, the estuarine Palaemon pandaliformis and the marine Hepatus pudibundus; fishes used were the FW Corydoras ehrhardti, Mimagoniates microlepis, and Geophagus brasiliensis, and the marine-estuarine Diapterus auratus. The capacity for IIR was assessed in vitro following wet weight changes of isolated muscle slices incubated in anisosmotic saline (~50% change). M. potiuna was the crustacean with the highest capacity for IIR; the euryhaline perciforms G. brasiliensis and D. auratus displayed total capacity for IIR. It is proposed that a high capacity for IIR is required for invading a new habitat, but that it is later lost after a long time of evolution in a stable habitat, such as in the FW anomuran crab A. schmitti, and the Ostariophysian fishes C. ehrhardti and M. microlepis. More recent FW invaders such as the palaemonid shrimps (M. potiuna and M. acanthurus) and the cichlid G. brasiliensis are euryhaline and still display a high capacity for IIR