Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ceilândia, Pós-Graduação em Ciências e Tecnologias em Saúde, 2016. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2016-11-11T11:25:12Z No. of bitstreams: 1 2016_HylaneLuizDamascena.pdf: 1747712 bytes, checksum: e16ab6f32e77b90757ae9a4949032f7e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-11-11T11:25:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_HylaneLuizDamascena.pdf: 1747712 bytes, checksum: e16ab6f32e77b90757ae9a4949032f7e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-11T11:25:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_HylaneLuizDamascena.pdf: 1747712 bytes, checksum: e16ab6f32e77b90757ae9a4949032f7e (MD5) / A taxa metabólica basal é o principal componente no gasto energético total dos seres humanos e demais animais na maioria das situações. Devido a isso, em muitas situações desfavoráveis energeticamente, ocorre alterações da taxa metabólica, permitindo o sistema manter a homestasia. Os seres humanos, durante restrição calórica, reduzem a taxa metabólica, situação conhecida como adaptação metabólica. Essa adaptação também ocorre em muitos animais na natureza, devido a estresses ambientais, dentre eles a falta de disponibilidade de nutrientes e de água, levando-os à depressão metabólica. É conhecido que esses animais sofrem maior estresse oxidativo, devido à redução e o aumento abrupto da atividade mitocondrial, decorrente das condições desfavoráveis e favoráveis, respectivamente. No caso dos seres humanos, a depressão metabólica advinda da restrição calórica dificulta a perda de peso e contribui para a obesidade.O presente trabalho avaliou: (1) as alterações de uma espécie tolerante à hipóxia sobre o nível de danos oxidativos; (2) a resistência à diminuição do provimento sistêmico de oxigênio advindo da desidratação em um animal aquático ao estresse da desidratação; (3) o controle da taxa metabólica pela disponibilidade de substratos da cadeia de transporte de elétrons mitocondrial por meio de dados da literatura; (4) uma teoria (manuscrito/artigo submetido) que relaciona a disponibilidade de nutrientes com a taxa metabólica e uma estratégia que utilize tal relação para o combate da obesidade e doenças relacionadas. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Basal metabolic rate is the main component in total energy expenditure of humans and other animals in most situations. Because of this, in many energetically unfavorable situations occurs changes in metabolic rate, allowing the system to maintain homestasia. During caloric restriction, humans reduces metabolic rate, a condition known as metabolic adaptation. This adaptation also occurs in many animals in nature, due to environmental stresses, including the lack of availability of nutrients and water, causing them to metabolic depression. It is known that these animals show increased oxidative stress due to the reduction and the abrupt increase in mitochondrial activity, due to the unfavorable conditions and favorable, respectively. In the case of human beings, arising metabolic depression of calorie restriction hinders weight loss and contributes to obesidade.This study evaluated: (1) changes of a tolerant species to hypoxia on the level of oxidative damage; (2) resistance to reduced systemic provision of oxygen arising from dehydration in an aquatic animal to the stress of dehydration; (3) the control metabolic rate by the availability of substrates of the mitochondrial electron transport chain through the literature; (4) a theory (manuscript / submitted article) relating to nutrient availability to the metabolic rate and a strategy that uses such a relationship to combat the obesity and related diseases.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-05-10Bitstream added on 2014-06-13T20:20:35Z : No. of bitstreams: 1 ribas_er_me_rcla.pdf: 879410 bytes, checksum: 106cf54738d28c7d4233bc6e3591f98c (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Com o propósito de obter um perfil da variação sazonal e diária da temperatura corpórea (Tc) do lagarto teiú, T. merianae, sensores/ registradores de temperatura (data-loggers) foram cirurgicamente implantados, em oito espécimes adultos de ambos os sexos.Os lagartos foram mantidos em baias ao ar livre e acompanhados durante um ano. As temperaturas dos microambientes ao sol, na sombra e na toca foram igualmente registradas. A Tc dos teiús mostrou variação sazonal e diária relacionadas às mudanças nas temperaturas dos microambientes e aos ajustes fisiológicos nas taxas de aquecimento e de resfriamento. A Tc média diária seguiu um ritmo circadiano, com temperaturas mínimas no início da manhã, aumento entre 12h e 16h e queda gradual ao final da tarde. A Tc media diária de atividade durante a estação de atividade (agosto/dezembro) ficou em 33,6oC l 1,4 oC. A taxa média de aquecimento foi cinco vezes maior que a de resfriamento durante a estação de atividade, o que permitiu ao animal manter sua Tc acima da temperatura do abrigo e da sombra. Com o declínio da temperatura ambiente em meados do outono, os teiús entram nos abrigos e o ritmo circadiano de variação da Tc diminuiu. Durante a estação de dormência, a Tc máxima diária foi de 20,1oC l 0,7oC e seguiu a variação térmica do abrigo. Durante a estação de atividade, T. merianae controla sua Tc por termorregulação. Nos meses frios o teiú entra em dormência com a queda da Tc, que acompanha passivamente a temperatura da toca. / In order to obtain a profile of the seasonal and daily variation of the body temperature (Tc) of the tegu lizard, Tupinambis merianae, TidBit® electronic data loggers (temperature probes) were surgically implanted in eight adult individuals. The lizards were kept in outdoor pens and monitored over a one year period. Teguþs body temperature showed seasonal and daily variations, which were related to the changes in the temperatures of the microhabitats (sun, shade, and burrow) and, possibly, to changes in heating and cooling rates. The daily average Tc followed a circadian rhythm characterized by lowest temperatures occurring at dawn, then temperature rapidly increases from soon after sunrise until noon, Tc is then maintained in high levels until late afternoon (~16h) when the lizards stop activity, retreat to the burrow, and let body temperature to drop. The mean Tc experienced by the tegus during activity at the warm season (August/December) was 33.6 oC l 1,4 oC. During the active season, the heating rate of the lizards during the morning was five times greater than the cooling rate experienced during the night. As a result, tegus seems to be able to maintain their Tc above the temperature of the burrow and of the shade along the night time. With declining air temperatures towards the end of autumn, tegus enter their burrows, goes into dormancy, and the circadian rhythm in Tc become less prominent. During this season, Tc followed passively the variation of the burrowþs temperature.

O coração é um órgão notável por sua flexibilidade estrutural e metabólica em resposta a variações de demanda. Na dormência sazonal, a interrupção da alimentação, associada à inatividade física e à acentuada redução da frequência cardíaca, ocasiona uma inibição da demanda sobre a função do órgão e, provavelmente, uma reorganização estrutural e metabólica do tecido cardíaco. Estes aspectos foram investigados ao longo do ciclo anual de atividades em lagartos teiú Tupinambis merianae, com o objetivo de examinar as alterações de capacidade funcional cardíaca dadas por ajustes da massa, estrutura e composição do tecido, por regulação do fluxo de substratos energéticos em vias de produção de energia e por mudanças da composição de ácidos graxos dos fosfolipídios das membranas. Grupos de animais jovens foram mortos em diferentes fases do primeiro ciclo anual e após 20 dias de jejum na fase ativa e o ventrículo cardíaco foi removido e pesado. Um fragmento da parede ventricular foi retirado, transferido para fixador e utilizado posteriormente para a confecção de cortes histológicos de 10 μm de espessura que foram analisados utilizando-se método estereológico. O restante do tecido ventricular foi congelado em N2 líquido e conservado em freezer -80 ºC. Os teores de água, proteína total e solúvel e lipídio total foram medidos por meio de ensaios padrão; as atividades máximas de enzimas foram medidas por espectrofotometria em condições saturantes de substratos e cofatores; e o perfil de ácidos graxos dos lipídios neutros e polares foi determinado por cromatografia gasosa. No início do outono, a massa ventricular relativa é 0,16% e aumenta 31% até o final desta fase, quando o miocárdio esponjoso possui aspecto denso e poucos espaços lacunares que ocupam cerca de 8% da área total do corte. Este arranjo é mantido na dormência, quando a massa ventricular relativa aumenta 29% em relação ao final do outono, e no início do despertar, quando a massa ventricular relativa diminui para valores semelhantes aos do final do outono. Após a retomada da alimentação, a massa ventricular relativa volta a exibir uma porcentagem comparável a da dormência, juntamente com um pequeno aumento da área de lacunas no miocárdio esponjoso. Na primavera, a massa ventricular relativa é de 0,24% e o miocárdio esponjoso possui aspecto extremamente reticulado, com 29% da área total do corte ocupada por espaços lacunares. Animais ativos submetidos a jejum apresentam redução de 19% da massa ventricular relativa em relação a animais alimentados. A densidade numérica de cardiomiócitos na camada esponjosa é 37% menor na dormência em relação à atividade de primavera, resultando em um volume calculado de um cardiomiócito nesta fase 52% maior em relação à atividade de primavera. A análise do teor de água, proteínas totais e solúveis não indica variação ao longo do ciclo anual, com exceção de uma tendência ao aumento do teor de água na dormência e de uma tendência à redução do teor de proteínas solúveis após o despertar e ingestão de água e no grupo de animais ativos submetidos ao jejum. Na atividade de outono e dormência de inverno a concentração de proteínas miofibrilares é reduzida em relação à atividade de primavera e aumenta no início do despertar após a ingestão de água. A concentração de lipídios totais é menor na dormência e despertar em relação à atividade de outono e no grupo de animais submetidos a jejum em relação a animais alimentados. As enzimas glicolíticas PK e LDH não variam ao longo do ciclo anual, enquanto a CS, indicadora da capacidade aeróbia, exibe forte tendência ao aumento na dormência, e a HOAD, enzima da β-oxidação lipídica, encontra-se inibida na dormência e no despertar em relação ao outono. Em contraste, com exceção da LDH que também não varia, a PK e a CS diminuem, enquanto que a HOAD é mantida constante após jejum na fase ativa. As variações do perfil de ácidos graxos da fração lipídica neutra sugerem que ácidos graxos insaturados são preferencialmente mobilizados das reservas do miocárdio durante a dormência e início do despertar, enquanto que no jejum durante a fase ativa as diferentes classes de ácidos graxos são equitativamente mobilizadas. A composição de ácidos graxos da fração lipídica polar exibe uma notável constância ao longo do ciclo anual, sugerindo que os ajustes à dormência sazonal não afetam de modo abrangente os fosfolipídios do tecido cardíaco e, portanto, não sugerem um papel preponderante de mudanças da composição lipídica das membranas na regulação metabólica sazonal nos teiús. Além disso, o contraste em relação às alterações observadas em mamíferos hibernantes sugere que, nestes, os ajustes seriam mais relacionados com a adaptação às baixas temperaturas corpóreas típicas da hibernação. A análise de regressão indica uma variação do conteúdo dos ácidos graxos C18:1n-9, C22:5n-6 e C22:6n-3 em função da massa corpórea dos jovens teiús e as mudanças do padrão alométrico sugerem uma relação entre o conteúdo destes ácidos graxos e as diferenças de taxa metabólica em animais de diferentes massas corpóreas, observadas em determinadas fases do ciclo anual de atividades e após o jejum durante a fase ativa. / The structural and metabolic flexibility of cardiac response to a variable physiological demand is notable. During seasonal dormancy, interruption of feeding together with inactivity and reduced heart beating, cause a large decrease of demand which probably brings about structural and metabolic heart tissue reorganization. These aspects were studied during the annual cycle in young tegu lizards Tupinambis merianae to investigate the hypothesis of seasonal changes of the heart capacities given by adjustments of tissue mass, structure and composition, by regulation of flux of substrates in the pathways of energy production, and by changes in the composition of fatty acids of tissue membranes. Groups of animals were killed in selected phases during the first year cycle of young tegus and after a 20 days fasting period during spring activity. Heart ventricle was removed and weighed and a tissue sample was collected and transfered to fixative solution, being used to obtain tissue slices of 10μm width for histological analysis with stereological tools. The remaining tissue was cut and split into aliquots, frozen in liquid N2 and stored at -80ºC. Later, the aliquots were used to assess the content of water, total and soluble proteins, and total lipids, by standard assays, the maximum activity of enzymes by spectrophotometry, and neutral and polar fatty acids profiles by gas chromatography. In early fall, the relative mass ventricle is 0.16%, and 31% increased in late fall, when the spongy myocardium appears dense and with few lacunar spaces which area corresponds to 8% of slice total área. During dormancy, the ventricle mass increases further 29%, decreasing to values of late fall during early arousal. After food intake, mass ventricle is again increased together with a small increase of the lacunar spaces, which appear highly expanded later in spring (29% of the total area), when tissue mass is 0,24% increased in relation to early fall. Unlike dormancy, fasting during spring caused a decrease of 19% of the ventricle mass. The cardiomyocytes density in the spongy layer is 37% decreased during dormancy while estimated cell volume is 52% increased, in relation to spring activity. There was no seasonal changes in the content of water and proteins in the groups analysed, except to a tendency to increase in the water content during dormancy, and to decrease in the soluble proteins in early arousal and in fasted animals. Myofibrillar protein is lower during fall and dormancy in relation to spring, increasing soon in early arousal after water intake. Total lipids decrease in the tissue during dormancy in relation to late fall by similar proportion than after fasting during spring. The glycolytic enzymes PK e LDH are unchanged during the year cycle, whereas the mitochondrial CS shows a tendency to increase, and HOAD, a β-oxidation enzyme, is decreased during dormancy and early arousal, in relation to fall. Unlike, PK and CS are decreased, while HOAD is unchanged after a period of fasting during spring. Fatty acids (FA) profiles of neutral lipids suggest that unsaturated FA are preferentially mobilized during dormancy and arousal, whereas all FA would be equally used during spring fasting. FA of polar lipids are remarkably constant during the year, suggesting that membrane FA in the heart tissue are not generally affected by season, and thus, results do not support a predominant role played by compositional changes of membranes in metabolic depression in the tegu. In addition, the otherwise distinct findings with hibernating mammals suggest that changes of FA composition in these animals would be an adaptation to the low body temperature of torpor, rather than mechanism of metabolic inhibition. Regression analysis indicate significant relationships of C18:1n-9, C22:5n-6, and C22:6n-3 contents as a function of body mass in young tegus, and changes in the allometric patterns are consistent with a putative relationship between these FA levels and the scaling of mass specific metabolic rates of young tegus during the year cycle.

O coração é um órgão notável por sua flexibilidade estrutural e metabólica em resposta a variações de demanda. Na dormência sazonal, a interrupção da alimentação, associada à inatividade física e à acentuada redução da frequência cardíaca, ocasiona uma inibição da demanda sobre a função do órgão e, provavelmente, uma reorganização estrutural e metabólica do tecido cardíaco. Estes aspectos foram investigados ao longo do ciclo anual de atividades em lagartos teiú Tupinambis merianae, com o objetivo de examinar as alterações de capacidade funcional cardíaca dadas por ajustes da massa, estrutura e composição do tecido, por regulação do fluxo de substratos energéticos em vias de produção de energia e por mudanças da composição de ácidos graxos dos fosfolipídios das membranas. Grupos de animais jovens foram mortos em diferentes fases do primeiro ciclo anual e após 20 dias de jejum na fase ativa e o ventrículo cardíaco foi removido e pesado. Um fragmento da parede ventricular foi retirado, transferido para fixador e utilizado posteriormente para a confecção de cortes histológicos de 10 μm de espessura que foram analisados utilizando-se método estereológico. O restante do tecido ventricular foi congelado em N2 líquido e conservado em freezer -80 ºC. Os teores de água, proteína total e solúvel e lipídio total foram medidos por meio de ensaios padrão; as atividades máximas de enzimas foram medidas por espectrofotometria em condições saturantes de substratos e cofatores; e o perfil de ácidos graxos dos lipídios neutros e polares foi determinado por cromatografia gasosa. No início do outono, a massa ventricular relativa é 0,16% e aumenta 31% até o final desta fase, quando o miocárdio esponjoso possui aspecto denso e poucos espaços lacunares que ocupam cerca de 8% da área total do corte. Este arranjo é mantido na dormência, quando a massa ventricular relativa aumenta 29% em relação ao final do outono, e no início do despertar, quando a massa ventricular relativa diminui para valores semelhantes aos do final do outono. Após a retomada da alimentação, a massa ventricular relativa volta a exibir uma porcentagem comparável a da dormência, juntamente com um pequeno aumento da área de lacunas no miocárdio esponjoso. Na primavera, a massa ventricular relativa é de 0,24% e o miocárdio esponjoso possui aspecto extremamente reticulado, com 29% da área total do corte ocupada por espaços lacunares. Animais ativos submetidos a jejum apresentam redução de 19% da massa ventricular relativa em relação a animais alimentados. A densidade numérica de cardiomiócitos na camada esponjosa é 37% menor na dormência em relação à atividade de primavera, resultando em um volume calculado de um cardiomiócito nesta fase 52% maior em relação à atividade de primavera. A análise do teor de água, proteínas totais e solúveis não indica variação ao longo do ciclo anual, com exceção de uma tendência ao aumento do teor de água na dormência e de uma tendência à redução do teor de proteínas solúveis após o despertar e ingestão de água e no grupo de animais ativos submetidos ao jejum. Na atividade de outono e dormência de inverno a concentração de proteínas miofibrilares é reduzida em relação à atividade de primavera e aumenta no início do despertar após a ingestão de água. A concentração de lipídios totais é menor na dormência e despertar em relação à atividade de outono e no grupo de animais submetidos a jejum em relação a animais alimentados. As enzimas glicolíticas PK e LDH não variam ao longo do ciclo anual, enquanto a CS, indicadora da capacidade aeróbia, exibe forte tendência ao aumento na dormência, e a HOAD, enzima da β-oxidação lipídica, encontra-se inibida na dormência e no despertar em relação ao outono. Em contraste, com exceção da LDH que também não varia, a PK e a CS diminuem, enquanto que a HOAD é mantida constante após jejum na fase ativa. As variações do perfil de ácidos graxos da fração lipídica neutra sugerem que ácidos graxos insaturados são preferencialmente mobilizados das reservas do miocárdio durante a dormência e início do despertar, enquanto que no jejum durante a fase ativa as diferentes classes de ácidos graxos são equitativamente mobilizadas. A composição de ácidos graxos da fração lipídica polar exibe uma notável constância ao longo do ciclo anual, sugerindo que os ajustes à dormência sazonal não afetam de modo abrangente os fosfolipídios do tecido cardíaco e, portanto, não sugerem um papel preponderante de mudanças da composição lipídica das membranas na regulação metabólica sazonal nos teiús. Além disso, o contraste em relação às alterações observadas em mamíferos hibernantes sugere que, nestes, os ajustes seriam mais relacionados com a adaptação às baixas temperaturas corpóreas típicas da hibernação. A análise de regressão indica uma variação do conteúdo dos ácidos graxos C18:1n-9, C22:5n-6 e C22:6n-3 em função da massa corpórea dos jovens teiús e as mudanças do padrão alométrico sugerem uma relação entre o conteúdo destes ácidos graxos e as diferenças de taxa metabólica em animais de diferentes massas corpóreas, observadas em determinadas fases do ciclo anual de atividades e após o jejum durante a fase ativa. / The structural and metabolic flexibility of cardiac response to a variable physiological demand is notable. During seasonal dormancy, interruption of feeding together with inactivity and reduced heart beating, cause a large decrease of demand which probably brings about structural and metabolic heart tissue reorganization. These aspects were studied during the annual cycle in young tegu lizards Tupinambis merianae to investigate the hypothesis of seasonal changes of the heart capacities given by adjustments of tissue mass, structure and composition, by regulation of flux of substrates in the pathways of energy production, and by changes in the composition of fatty acids of tissue membranes. Groups of animals were killed in selected phases during the first year cycle of young tegus and after a 20 days fasting period during spring activity. Heart ventricle was removed and weighed and a tissue sample was collected and transfered to fixative solution, being used to obtain tissue slices of 10μm width for histological analysis with stereological tools. The remaining tissue was cut and split into aliquots, frozen in liquid N2 and stored at -80ºC. Later, the aliquots were used to assess the content of water, total and soluble proteins, and total lipids, by standard assays, the maximum activity of enzymes by spectrophotometry, and neutral and polar fatty acids profiles by gas chromatography. In early fall, the relative mass ventricle is 0.16%, and 31% increased in late fall, when the spongy myocardium appears dense and with few lacunar spaces which area corresponds to 8% of slice total área. During dormancy, the ventricle mass increases further 29%, decreasing to values of late fall during early arousal. After food intake, mass ventricle is again increased together with a small increase of the lacunar spaces, which appear highly expanded later in spring (29% of the total area), when tissue mass is 0,24% increased in relation to early fall. Unlike dormancy, fasting during spring caused a decrease of 19% of the ventricle mass. The cardiomyocytes density in the spongy layer is 37% decreased during dormancy while estimated cell volume is 52% increased, in relation to spring activity. There was no seasonal changes in the content of water and proteins in the groups analysed, except to a tendency to increase in the water content during dormancy, and to decrease in the soluble proteins in early arousal and in fasted animals. Myofibrillar protein is lower during fall and dormancy in relation to spring, increasing soon in early arousal after water intake. Total lipids decrease in the tissue during dormancy in relation to late fall by similar proportion than after fasting during spring. The glycolytic enzymes PK e LDH are unchanged during the year cycle, whereas the mitochondrial CS shows a tendency to increase, and HOAD, a β-oxidation enzyme, is decreased during dormancy and early arousal, in relation to fall. Unlike, PK and CS are decreased, while HOAD is unchanged after a period of fasting during spring. Fatty acids (FA) profiles of neutral lipids suggest that unsaturated FA are preferentially mobilized during dormancy and arousal, whereas all FA would be equally used during spring fasting. FA of polar lipids are remarkably constant during the year, suggesting that membrane FA in the heart tissue are not generally affected by season, and thus, results do not support a predominant role played by compositional changes of membranes in metabolic depression in the tegu. In addition, the otherwise distinct findings with hibernating mammals suggest that changes of FA composition in these animals would be an adaptation to the low body temperature of torpor, rather than mechanism of metabolic inhibition. Regression analysis indicate significant relationships of C18:1n-9, C22:5n-6, and C22:6n-3 contents as a function of body mass in young tegus, and changes in the allometric patterns are consistent with a putative relationship between these FA levels and the scaling of mass specific metabolic rates of young tegus during the year cycle.