Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1659.pdf: 645648 bytes, checksum: 6374964c1d7092a983850eef50d2bd02 (MD5) Previous issue date: 2008-01-24 / Universidade Federal de Minas Gerais / The ability to sense and respond to oxygen availability in the environment is of extreme functional importance for fish. This is even more so in tropical freshwater habitats where environmental hypoxia can occur rapidly in space and time. Recent physiological studies on the cardio-respiratory response of tropical fishes have focused on hypoxia tolerant species. This aim of this study was to examine the neural control and function of the cardio-respiratory system in a fish that is adapted to living at high levels of oxygen. Trairão, Hoplias lacerdae was chosen because it is a member of the Erythrinidae family, in which most of species are hypoxia tolerant, including some where the O2 receptors has already been characterized. The study focused on investigation of the localization, distribution and orientation of chemoreceptors of O2 in trairão. Also how the cardio-respiratory parameters were modified by hypoxia. The fish were submitted to selective denervations of the branchial branches of the cranial nerves IX and X. These were, (1) only IX nerve sectioned at the 1st gill arch (IX; n = 9), (2) first gill arch both IX and branch of X sectioned (G1; n = 9), (3) all four gill arches both IX and X sectioned (G4; n = 8), (4) a control group (n = 8) and (5) a sham-operated group that underwent surgery but no nerves were sectioned (n = 4). A cannula was inserted into the ventral aorta to monitor changes in heart rate and blood pressure. Ventilation rate and amplitude was also monitored with a cannula through the roof of the buccal cavity. The fish were exposed to a gradual hypoxia from 140 to 10 mmHg. Either the internal and external surfaces of the gill were treated with NaCN to determine the receptors orientation. Results showed that the receptors related to the heart rate control and ventilation amplitude were distributed over all gill arches on both the internal and external surfaces, and the branches of the both nerves IX and X were involved in these responses. This pattern differs from that observed for the ventilation rat. The receptors involved in the control of this response are located internally to the first gill arch. Tairão also showed blood pressure control chemorecptors on the first gill arch, involved in a very efficient barostatic control. Extrabranchial O2 chemoreceptors were not identified in trairão. This differs from the hypoxia tolerant fish, where extrabranchial chemoreceptors are important to start the cardio-respiratory responses the most fast and accurate possible / A capacidade de sentir e responder às variações de oxigênio no ambiente é de extrema importância para peixes. Isto é mais acentuado em ambientes dulceaquícolas tropicais onde a hipóxia ambiental ocorre freqüentemente. Estudos recentes sobre respostas cardio-respiratórias em peixes tropicais têm enfocado espécies tolerantes à hipóxia. O foco do presente estudo foi examinar o controle neural e a função cardio-respiratória de um peixe adaptado a ambientes bem oxigenados. O trairão, Hoplias lacerdae foi escolhido por pertencer à família Erythrinidae, que apresenta a maioria das espécies tolerantes à hipóxia, incluindo algumas onde os receptores de O2 já foram caracterizados. O foco do estudo foi investigar a localização, distribuição e orientação dos quimiorreceptores de O2 em trairão, bem como os parâmetros cardio-respiratórios são modificados pela hipóxia. Os peixes foram submetidos à denervações seletivas dos ramos branquiais dos nervos cranianos IX e X. Os grupos foram: (1) apenas nervo IX seccionado do 1o arco branquial (IX; n = 9), (2) primeiro arco, ambos IX e ramo do X seccionados (G1; n = 9), (3) os quatro arcos, ambos IX e X seccionados (G4; n = 8), (4) grupo controle (n = 8) e (5) grupo sham-operated , que passou por cirurgia, mas não teve os nervos seccionados (n = 4). Uma cânula foi inserida na aorta ventral para monitorar freqüência cardíaca e pressão arterial. A freqüência e a amplitude ventilatórias foram monitoradas por uma cânula no palato da cavidade bucal. Os peixes foram expostos à hipóxia gradual de 140 a 10 mmHg. Ambas as superfícies, interna e externa, das brânquias receberam tratamento de NaCN para determinar a orientação dos receptores. Os resultados mostraram que receptores relacionados ao controle da freqüência cardíaca e amplitude ventilatória estão distribuídos por todos os arcos branquiais, orientados tanto interna quanto externamente, e ambos os nervos IX e X estão envolvidos nesta resposta. Este padrão difere do observado para a freqüência respiratória. Os receptores envolvidos no controle dessa resposta localizam-se internamente no 1o arco branquial. O trairão também possiu quimiorreceptores de O2 envolvidos no controle da pressão arterial apenas no primeiro arco branquial, participando de um controle barostático eficiente. Não foram identificados receptores de O2 extrabranquiais em trairão. Este padrão difere da maioria dos peixes tolerantes à hipóxia onde os estes receptores são importantes para iniciar rapidamente as respostas cardio-respiratórias à hipóxia

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4946.pdf: 2125435 bytes, checksum: ed58c3404f808af49b8de2fde33b1f55 (MD5) Previous issue date: 2012-10-05 / Universidade Federal de Minas Gerais / Glyphosate based herbicides are widely used in agriculture and fishery to control of weeds, being found commonly in water bodies. The Roundup Original® is one of the most used glyphosate-based herbicides that presents in its basic composition isopropylamin glyphosate salt and a surfactant. Many studies suggest that the surfactant is the most lethal compound of Roundup s formulation. Among the Roundup® formulations, Roundup Transorb R® is the most recent. The main goal of this study was to evaluate the possible impacts of exposition to glyphosate (1 ppm), Roundup Original® (1ppm glyphosate acid equivalent e/a.) and Roundup Transorb R® (1ppm e/a) subletal concentrations on bullfrog tadpoles (Lithobates catesbeianus) activity level, cardiorespiratory and histological endpoints. The tadpole s activity level was significantly augmented only by the glyphosate exposition, suggesting that a stressful condition would divert energy from morphogenetic processes. All tested herbicides caused skin morphological alterations like cellular hypertrophy, hypertrophy of epithelium wall and chromatid rupture. The values in Control group were constant until the O2 tension of 40 mmHg suggesting that the critical O2 tension for this species is between 40 and 20mmHg. The exposure to glyphosate caused a significant reduction, possibly due to the observed epidermis hypertrophy, which reduces the O2 uptake. Roundup Transorb R® increased values, suggesting that the composition of inert compounds and surfactants in this formulation influences this parameter. There was no difference between the presented by the Roundup Original® and Control group, which suggests that the possible increase on O2 consumption caused by Roundup exposure was masque by the epidermis hypertrophy. The registered in loco cardiac frequency wasn t altered by the glyphosate and Roundup Original. Glyphosate caused a significant ventricular mass decrease. No difference was observed on Fc, TPT and THR of ventricular strips at sub-physiological stimulation frequencies (0,2 Hz). The Roundup Original® group was the only that presented changes induced by increases in the stimulation frequency, showing Fc increases and THR decreases. It is suggested that this formulation induces the NO production, which promotes cardiac relaxation. However, these increases in Fc and THR acceleration were completely abolished by the addition of adrenaline, suggesting the existence of an antagonistic interaction between the Roundup Original® and adrenaline. / Os herbicidas a base de glifosato são extensivamente utilizados na agricultura e piscicultura para o controle de plantas daninhas, sendo comumente encontrado em corpos d água. O herbicida Roundup Original® é um dos herbicidas a base de glifosato mais utilizados no Brasil, possuindo em sua composição básica um concentrado de isopropilamina de glifosato e um surfactante. Tem sido sugerido que o ingrediente letal do Roundup® não é o glifosato em si, mas sim o surfactante, que permite ao herbicida penetrar na cutícula da planta. Entre as formulações à base de glifosato que levam o nome Roundup, uma das mais recentes é o Roundup Transorb R®. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito da exposição por 96 horas a concentrações subletais de glifosato (1 ppm), Roundup Original®(1 ppm de equivalente ácido de glifosato) e do Roundup Transorb R® (1 ppm de equivalente ácido de glifosato) sobre o nível de atividade, marcadores cardiorrespiratórios e histológicos de girinos de rã-touro, Lithobates catesbeianus. O nível de atividade dos girinos foi significativamente elevado apenas pela exposição ao glifosato, sugerindo uma resposta de fuga ao estímulo estressor que poderia desviar energia dos processos morfogenéticos. Todos os herbicidas testados causaram alterações morfológicas no tecido cutâneo, incluindo inchaço celular e consequente espessamento da parede epitelial, ruptura de cromátides, entre outras. A dos girinos, em condições controle, manteve-se constante até a tensão de O2 de 40 mmHg, sugerindo que a tensão crítica de O2 desta espécie deve estar entre 40 e 20 mmHg. A exposição ao glifosato causou redução da em relação aos valores controle, efeito este possivelmente relacionado às alterações causadas por este composto na pele destes animais, aumentando as distancias difusionais e, consequentemente, reduzindo a tomada de O2. O Roundup Transorb R® elevou os valores de em relação ao controle, sugerindo um efeito do surfactante e/ou dos componentes inertes presentes nesta formulação sobre este parâmetro. A falta de diferença entre os valores de controle e os obtidos após exposição ao Roundup Original® pode sugerir que o aumento da taxa metabólica induzido pelo estresse causado pela exposição tenha sido mascarado pelo espessamento da camada epidérmica, que possivelmente dificultou a tomada de O2. A frequência cardíaca in loco de girinos não foi alterada pela exposição ao glifosato e ao Roundup Original®. A exposição ao glifosato causou diminuição significativa da massa ventricular. A exposição aos diferentes xenobióticos não promoveu efeitos adversos sobre o desempenho das tiras ventriculares sob a freqüência de estimulação subfisiológica de 0,2 Hz, uma vez que nenhum dos parâmetros analisados (Fc, TPT e THR) foi significativamente alterado. A exposição ao Roundup Original® foi a única que acarretou em alterações frente ao aumento de frequência de estimulação, provocando aumentos na força de contração e diminuições no tempo de relaxamento. Sugere-se que uma possível indução, desencadeada pelo surfactante presente no herbicida, da produção de NO no endotélio cardíaco possa desencadear tal efeito. A associação entre a adrenalina e a exposição ao Roundup Original® anulou completamente os incrementos de força e a aceleração do relaxamento, sugerindo a existência de uma interação antagônica entre o Roundup Original® e a adrenalina.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:23:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6679.pdf: 3490417 bytes, checksum: 3ca7a309845b565437be8c6bf262582c (MD5) Previous issue date: 2015-03-05 / Financiadora de Estudos e Projetos / The cardiovascular system plays the fundamental role of supplying the needs of the animals bodily tissues. It both provides the cells with a variety of elements that are essential to their functioning and drains potentially harmful substances, such as metabolites. All of these items are transported through the blood, the propulsion of which is determined by the pressure gradient created by the heart. In addition to promoting circulation, blood pressure is also directly involved in the maintenance of many other physiological processes, making the preservation of this variable at satisfactory levels a prerequisite for an organism s vitality. In light of this need for ideal pressure levels, important mechanisms for blood pressure regulation have been selected during the evolutionary history of vertebrates, and the baroreflex serves as a clear example. These reflexes begin with the monitoring of arterial pressure by baroreceptors, which constantly inform the central nervous system (CNS) of the condition of this variable. The CNS is thus able to change heart rate and systemic vascular resistance in order to normalize arterial pressure when necessary. Though the operation of the baroreflex is already widely understood and though baroreceptors have been located in mammals, these issues are not elucidated and remain quite controversial when it comes to fishes. Thus, the objective of this work was to locate the baroreceptors and their afferences in a teleost, the Colossoma macropomum. To do so, the occurrence and efficiency of the baroreflex were analyzed when this mechanism was induced by pressure imbalancements in intact fish (IN), fish with the first pair of gill arches denervated (G1) and fish with all four pairs of gill arches denervated (G4). The pressure imbalancements were promoted by the administration of the α1-adrenergic agonist phenylephrine and the α1-adrenergic antagonist prazosin, and the baroreflex was assessed using an electrocardiogram that measured heart rate (bpm), relation between pre- and post-pharmacological manipulation heart rates (%), the time required to reach maximum chronotropic baroreflex response, and total heart rate variability (ms). The results revealed that the barostatic reflex was attenuated in the G1 group and nonexistent in G4 group indicating that baroreceptors may be exclusively located in the gill arches of teleosts. / O sistema cardiovascular possui a fundamental função de suprir as necessidades dos tecidos corporais dos animais, fornecendo às células diversos elementos essenciais a seu funcionamento e drenando substâncias potencialmente nocivas (metabólitos). Todos esses fatores são transportados por meio do sangue, o qual tem sua propulsão determinada por um gradiente de pressão criado pelo coração. Além de promover a circulação, a pressão sanguínea também é diretamente relacionada à manutenção de vários outros processos fisiológicos, fazendo com que a preservação dessa variável em níveis satisfatórios seja pré-requisito para a vitalidade de um organismo. Frente a essa necessidade de valores pressóricos ideais, importantes mecanismos reguladores da pressão sanguínea foram selecionados durante a história evolutiva dos vertebrados, e como importante exemplo temos o barorreflexo. Tal reflexo se inicia com o monitoramento da pressão arterial pelos barorreceptores, os quais informam constantemente a condição dessa variável ao sistema nervoso central, o qual é capaz de alterar a frequência cardíaca e a resistência vascular sistêmica de modo a normalizar rapidamente a pressão arterial caso seja necessário. Enquanto o funcionamento do barorreflexo já foi amplamente entendido e os barorreceptores pontualmente localizados em mamíferos, essas questões encontram-se pouco elucidadas e controversas em peixes, originando o objetivo do presente trabalho: localizar os barorreceptores e suas aferências em um teleósteo, o Colossoma macropomum. Para isso, foram analisadas a ocorrência e a eficiência do barorreflexo induzido por desbalanceamentos pressóricos em peixes intactos (IN), com o primeiro par de arcos branquiais desnervados (G1) e com os quatro pares de arcos branquiais desnervados (G4). Os desbalanceamentos pressóricos foram promovidos por meio da administração do agonista α1-adrenérgico fenilefrina e do antagonista α1-adrenérgico prazosina, e o barorreflexo foi avaliado utilizando-se um eletrocardiograma que permitiu a derivação da frequência cardíaca (bpm), da relação entre a frequência cardíaca pré- e pósadministração farmacológica (%), do tempo decorrido até a resposta barorreflexa cronotrópica máxima (s) e da variabilidade total da frequência cardíaca (ms). Os resultados evidenciaram que o reflexo barostático encontrava-se atenuado no grupo G1, ao passo que inexistia no grupo G4 indicando que os barorreceptores localizam-se exclusivamente nos arcos branquiais dos tambaquis e estão distribuídos por todos eles.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:23:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJARZ.pdf: 632379 bytes, checksum: 41404c3c240711f503fbfe07e80aa4c0 (MD5) Previous issue date: 2005-12-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / The present study anlyzed the in vivo and in vitro responses of the ventricular myocardium obtained from Hoplerythrinus unitaeniatus acclimated and tested at 25 ºC. The in vivo heart rate (fH bpm) was obtained (ECG recordings at lead DI of the electrocardiography) from electrodes inserted at cardiac region. Recordings of the isometric contraction force (Fc %) and time-dependent parameters (TPT time to peak tension; THR time to half relaxation) were obtainded in vitro from ventricle strips electrically paced in response to changes in stimulation frequency, extracelular Ca2+ and adrenaline concentrations, and ryanodine (blocker of the sarcoplasmic reticulum SR). The species presented resting fH values of 29.3 ± 0.31 bpm. The increase in twitch force following addition of crescent Ca2+ concentrations to the medium evidenced the importance of the extracellular Ca2+ for the heart contraction. Significant changes in the time-dependent parameters after increments in the Ca2+ extracellular concentration were not recorded. The post rest tension was analyzed with and without addition of 10 µM ryanodine to the medium. A significant post rest potentiation was recorded for the control preparations (100 to 168.3 ± 11.44 %). However, this post rest potentiation was inhibited by ryanodine (100 to 108.6 ± 4.7 %). The impact of increases in the imposed contraction frequency caused a decline of Fc, TPT and THR in frequencies ≥ 0.4 Hz. During increases in frequency, the pre-treatment with ryanodine decreased force only at the highest frequency (38 % at 1.2 Hz), while TPT decreased at 0.6 Hz and THR remained constant. The combination of ryanodine and a tonic level of adrenaline (10-9 M) did not prevent the force decline as frequency was increased. Adrenergic stimulation with a high level of adrenaline (10-6 M) after pretreatment with ryanodine caused positive inotropy in a magnitude that ameliorated the negative inotropic effect of ryanodine. In conclusion, H. unitaeniatus seems to present well-developed intracellular stores of activator Ca2+, resembling those of mammals rather than of terrestrial ectothermic vertebrates. As a difference, this species also depends on extracellular sources of Ca2+ which provide more flexibility to modulate the contraction force. / O presente estudo teve por objetivo analisar as respostas in vivo e in vitro do miocárdio de jeju, Hoplerythrinus unitaeniatus, na temperatura de aclimatação (25 oC) em relação a diferentes concentrações de cálcio extracelular e adrenalina, e na presença e ausência de rianodina. Os registros de freqüência cardíaca in vivo (fH bpm) foram realizados através da implantação de eletrodos na região cardíaca do animal para registros eletrocardiográficos. Adicionalmente foram realizados registros in vitro das respostas inotrópicas (Fc) e dos parâmetros tempo-dependentes (TPT tempo para o pico de força e THR tempo para 50% do relaxamento) das tiras ventriculares estimuladas eletricamente a diferentes freqüências, concentrações extracelulares de cálcio, adrenalina e rianodina (bloqueadora da função do retículo sarcoplasmático). In vivo, a fH obtida foi 29,3 ± 0,31 bpm. A adição de concentrações crescentes de cálcio (1,25 até 9,25 mM) ao banho causou aumento da Fc a partir de 5,25 mM. Tanto o TPT quanto o THR se mantiveram inalterados durante o experimento. A análise da tensão pós-pausa, com e sem 10 µM de rianodina, revelou uma significante potenciação da força nas preparações controle (de 100,0 para 168,3 ± 11,4 %), a qual foi inibida pela rianodina (108,6 ± 4,7 %). Quedas na Fc em preparações controle foram observadas a partir da freqüência de 0,4 Hz. O TPT e o THR sofreram reduções significativas quando comparados aos valores obtidos inicialmente. O tratamento com rianodina provocou uma diminuição na Fc somente na última freqüência atingida (1,2 Hz - 38%), enquanto o TPT sofreu redução significativa a partir da freqüência de 0,6 Hz (28%) e o THR não foi alterado. A combinação entre rianodina e baixa concentração de adrenalina (10-9 M), causou uma diminuição da Fc a partir da freqüência de 0,6 Hz (20%), além de redução significativa do TPT a partir da freqüência de 0,6 Hz (15%), enquanto o THR não se alterou. A combinação entre rianodina e elevada concentração de adrenalina (10-6 M) mostrou que nesta situação, os cardiomiócitos são capazes não apenas de recuperar o inotropismo negativo causado pela rianodina, mas de superar a Fc observada no controle (aumento de ≅ 75%) enfatizando a importância do influxo de cálcio através da sarcolema. Neste caso, o aumento da Fc foi acompanhado por valores inalterados de TPT e THR. Os dados revelaram que o cálcio responsável pela ativação dos miofilamentos deve derivar de pelo menos duas fontes: os espaços extracelulares (evidenciado pelo aumento de Fc durante incrementos na concentração de cálcio extracelular) e uma fração significativa fornecida por fontes internas, ou seja, o RS.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6573.pdf: 961068 bytes, checksum: b67e1901de84c9b9c5a217cdd608d0cb (MD5) Previous issue date: 2015-02-05 / Universidade Federal de Sao Carlos / The significant increase in fish consumption in recent decades has led to considerable extractive exploitation that can bring harmful consequences to the environment and the community living the fishing sustainable exploitation. Therefore, it is essential the search for ways to mitigate this condition. The fish farming development appears as an alternative capable of contribute to the solution of this problem, since it would be possible to maintain the social demand for fish. In a strategic way, the exercise have been standing out by the effects produced directly on animal physiology. On fish, there is sustained evidence that swimming practices brings improvements in hematological parameters, in the metabolic profile of the animals and that may lead them to have great benefits into health and well-being. In study was evaluated the hematological and metabolic parameters and antioxidant response of Brycon amazonicus under control or not of sustained swimming and submitted or not to nitrite excess stress. Currently a major problem in recirculation systems face in fish farming in their biological filters.The submitted animals to sustained swimming activity had an attenuation indicative metabolic adjustment on the stress caused by nitrite. The animals on sustained swimming effects optimizes the carbohydrates oxidation aiming the energy production, thereby minimizing amino acids oxidation for this purpose. Similarly, the fish that were submitted to sustained swimming had produced reduced FOX values, indicating that this swimming activity can be a great tool against oxidative stress. In conclusion, Matrinxãs adapted to sustained swimming have a better ability to face oxidative stress caused by environmental nitrite, making changes hematological, biochemical and metabolism, which can improve oxidative metabolic processes. / O significativo aumento no consumo de peixes nas últimas décadas, tem levado a uma exploração extrativista considerável, podendo trazer assim consequências danosas ao meio ambiente e a comunidade que vivem da exploração sustentável de pescado. Torna-se, portanto, fundamental a busca de meios que amenizem essa condição. O desenvolvimento da piscicultura surge como alternativa capaz de contribuir para a solução desse problema, uma vez que seria assim possível manter a demanda social pelo pescado. Como forma estratégica, o exercício vem se destacando pelos efeitos que produz diretamente sobre a fisiologia animal. Em peixes, existem evidências que a prática de natação sustentada traz melhorias nos parâmetros hematológicos, no perfil metabólico dos animais, podendo leva-los a terem grandes benefícios em saúde e no bem estar. No estudo foram avaliados os parâmetros hematológicos e metabólicos e a resposta antioxidante de Brycon amazonicus sob-regime ou não de natação sustentada, submetidos ou não ao estresse por excesso de nitrito. Atualmente um dos maiores problemas em sistemas de recirculação enfrente na piscicultura em seus filtros biológicos. Os animais submetidos à atividade de natação sustentada tiveram um ajuste metabólico indicativo de atenuação do estresse causado pelo nitrito. Os animais sob o efeito da natação sustentada aperfeiçoam a oxidação de carboidratos como objetivo de produção de energia, minimizando assim a oxidação de aminoácidos para esse fim. Da mesma forma, os peixes que foram submetidos à natação sustentada apresentaram valores diminuídos de peroxidação lipídica, indicando que a essa atividade de natação pode ser uma ótima ferramenta contra o estresse oxidante. Em conclusão, matrinxãs adaptados à natação sustentada são mais aptos para enfrentar o estresse oxidativo causado pelo nitrito ambiental, promovendo alterações hematológicas, bioquímicas e do metabolismo, capazes de melhorar os processos metabólicos oxidativos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5375.pdf: 1850581 bytes, checksum: 822cefb40c25ca3fd51f51b23edfe47b (MD5) Previous issue date: 2013-06-14 / Universidade Federal de Sao Carlos / Hypoxic bradycardia is a reflex response to hypoxia observed in most fish species studied so far. This reflex is initiated by the stimulation of O2 chemoreceptors and induced by an increase in the inhibitory vagal tonus. Despite of being well described and characterized, the hypothesis that hypoxic bradycardia improves the O2 transference from the ventilatory water to the gills still remain to be proved. The utilization of different methods to inhibit hypoxic bradycardia (vagotomy and atropinization) may have contributed to generate different cardiorespiratory responses, making this issue even more controversial. In this study the cardiorespiratory variables (heart frequency fH, metabolic rate - VO2 , O2 extraction from the ventilatory current EO2, gill ventilation - VG , breathing frequency fR, and ventilatory requirement - VG / VO2 ) were measured in the tambaqui, Colossoma macropomum, under normoxia and after 40 min of exposure to severe hypoxia (20 mmHg) and the 3 subsequent hours of recovery. Each fish was subjected to this protocol before (Control group), after atropine administration (A group) and after vagotomy (V group). Under hypoxia the fish of control group displayed the characteristic hypoxic bradycardia (reduction of 56% in fH) with hyperventilation (increases of 96% in fR and 650% in VG ). This hyperventilation was probably responsible by the decrease in EO2 (65%) and, consequently, in the VO2 (62%), resulting in an increase of 1800% in the VG / VO2 . The beginning of the recovery period was characterized by an elevated VO2 (~200% above the normoxic values) accompanied by tachycardia (50.6 bpm) and gradual recovery of EO2, fR, VT and VG . Atropine and vagotomy elevated the fH in normoxia (from 32.0 ± 1.7 to 77.8 ± 4.1 and 80.6 ± 5.8 bpm), indicating a high basal vagal tone. In these two groups the fH remained constant during the experimental time course. This evidenced that the post-hypoxia tachycardia probably occurred as a consequence of a reduction in the cholinergic tonus. The groups control, atropinized and vagotomized did not show significant differences in EO2, VO2 and the other respiratory variables analyzed in any protocol. This results point out that hypoxic bradycardia does not improve the O2 transference to the gills, independently of the method employed to abolish the bradycardic reflex. Therefore, other hypotheses on the hypoxic bradycardia must be investigated in this species. / A bradicardia hipóxica é uma resposta reflexa à hipóxia presente na maioria dos teleósteos. Este reflexo é induzido por um aumento no tônus vagal inibitório e iniciado pela estimulação de quimiorreceptores de oxigênio (O2). Apesar de muito descrita e bem caracterizada, a hipótese de que esta redução na frequência cardíaca (fH) melhore a transferência de O2 pelas brânquias ainda não foi comprovada. A utilização de diferentes métodos para inibir a bradicardia hipóxica (vagotomia e atropinização) pode ter contribuído para gerar respostas cardiorrespiratórias diversas e tornar esta questão ainda mais controversa. Neste trabalho foram avaliadas as variáveis cardiorrespiratórias (fH; taxa metabólica VO2 ; extração de O2 da corrente ventilatória EO2; ventilação branquial VG ; frequência respiratória fR; volume ventilatório VT e necessidade ventilatória VG / VO2 ) do tambaqui, Colossoma macropomum, em normóxia, após 40 min de hipóxia severa (20 mmHg) e durante 3 h de recuperação subsequente. Cada animal foi submetido a este protocolo antes (Ctr), após administração de atropina (A) e após vagotomia (V). Em hipóxia os animais Ctr apresentaram a característica bradicardia hipóxica (redução de 56% na fH) com aumentos na fR (~96 %) e VT (~275 %) elevando muito a VG (~650 %). Esta alta VG , provavelmente foi responsável pela queda significativa na EO2 (65%), consequentemente reduzindo a VO2 (62 %) e aumentando muito a VG / VO2 (1800 %) em hipóxia. O início do período de recuperação do grupo Ctr foi caracterizado por elevada VO2 (~200 % acima dos valores de normóxia), acompanhada de taquicardia (50,6 bpm) e recuperação gradual da EO2, fR, VT e VG . A atropina e a vagotomia elevaram a fH em normóxia (de 32,0 ± 1,7 para 77,8 ± 4,1 e 80,6 ± 5,8 bpm) indicando um alto tônus vagal de repouso, sendo que nestes dois grupos a fH permaneceu constante em todos os tempos experimentais evidenciando que a taquicardia póshipóxia foi, provavelmente, consequência de uma redução no tônus colinérgico. Na EO2, VO2 e demais parâmetros respiratórios analisados não houve diferenças entre os grupos Ctr, A e V, em nenhum momento do protocolo. Estes resultados demonstram que a bradicardia hipóxica, possivelmente, não melhora a transferência de O2 pelas brânquias de tambaqui independente do método de abolição do reflexo bradicárdico. Portanto, outras hipóteses sobre a função da bradicardia hipóxica, como na proteção do miocárdio, devem ser investigadas nesta espécie.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3162.pdf: 1363154 bytes, checksum: 725b7e9d57697bbcc0ab7a78df25145a (MD5) Previous issue date: 2010-06-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / Air-breathing fish are classified as obligatory (when breathing obligatory atmospheric air independently of the water O2 tension) or facultative air-breather (using an air breathing organ ABO -, when theirs gills are not able to extract all O2 necessary to maintain the aerobic mechanisms under hypoxic conditions). The catfish, Clarias gariepinus, is airbreathing fish that shows modifications on the gill lamella, forming a ventilatory fan, and on the 2o e 4o gill arches, forming an arborescent organ. These structures form the ABO of this specie.The objectives of the present study were: 1. To determine if C. gariepinus is an obligatory or a facultative air breather. 2. To analyze the cardio-respiratory responses ( VO2 - metabolic rate; VG - gill ventilation; VT ventilatory volume; fR respiratory frequency; EO2 O2 extraction from the ventilatory current; fH- heart frequency) in response to progressive hypoxia. 3. To verify if the critical O2 tension (PcO2) of this specie is correlated with the O2 uptake from the atmospheric air.To classify the air-breathing mode of C. Gariepinus, the fish (Wt ~ 350 g; n = 7) were maintained in normoxia during 24 hours without access to air. The fR maintained constant during all the experiment and there was no mortality, indicating that C. gariepinus is a facultative air-breather. To analyze the cardio-respiratory responses to progressive hypoxia, VO2 , EO2, fR, VT, VG , EO2 and fH were recorded under the following water O2 tensions(PwO2): 100, 70, 50 e 30 mmHg. Fish maintained a constant VO2 until the PcO2 (~ 55 mmHg), below which VO2 decreased significantly. This decreasing was followed with the significant reduction of EO2 in PinspO2 of 62,7 ± 1,30 mmHg reaching values of 19,6 ± 1,9 % in severe hypoxia. The VG and the VT increased progressively until PinspO2 of 28,0 ± 0,5 mmHg, reaching highest values of, respectively, 1545,7 ± 63,5 mLH2O.kg-1.min-1, 33,9 ± 0,8 mLH2O.Kg-1.resp-1 e 57,2 ± 1,4 resp.min-1. The fH reduced progressively from 43,4 ± 0,4 bpm, in normóxia, arriving significant values just above the PcO2 and reaching minimum values (19,2 ± 3,0 bpm) in severe hypoxia. Under progressive hypoxia (100, 70, 50, 30 e 20 mmHg) and with the access to the atmospheric air, C. gariepinus (Wt ~ 610 g; n = 9) presented a 5-fold increase in the air-breathing frequency (fRA). A bradycardia was observed just before the air breath and a tachycardia just after.Concluding, C. gariepinus is a continuous facultative air-breathing fish that regulate the 2 O V until the PcO2 of ~54 mmHg. Below this tension fish increase the VG mainly due to a larger increase of VT (lower metabolic cost of VG ). The hypoxic pre-air breath bradycardia is characteristic of aquatic breathers while the post-air breath tachycardia is typical of air respirators. The fRA increased proportionally with the progressive hypoxia, mainly just above the PcO2. These results show that C. gariepinus is adapted to survive at hypoxic habitats and that this species show a higher dependence of the atmospheric air than the others facultative air-breathing fishes. / Peixes de respiração aérea são classificados como respiradores aéreos obrigatórios (aqueles que respiram ar atmosférico independente das tensões de O2 da água) ou facultativos (aqueles que usam o órgão de respiração aérea ABO quando as brânquias não conseguem extrair a quantidade de O2 necessário para manter o metabolismo aeróbico em condições hipóxicas). O bagre-africano, Clarias gariepinus, é um peixe de respiração aérea que apresenta modificações na lamela branquial, formando um leque ventilatório, e, nos 2os e 4os arcos branquiais, os órgãos arborescentes. Estas últimas estruturas formam o ABO desta espécie.Os objetivos do presente estudo foram: 1. Determinar se C. gariepinus é um respirador aéreo facultativo ou obrigatório. 2. Analisar as respostas cardiorrespiratórias ( VO2 - taxa metabólica; EO2 - extração de O2 da corrente ventilatória; VG - ventilação branquial; VT - volume ventilatório; fR - frequência respiratória; fH- frequência cardíaca) em resposta a hipóxia gradual. 3. Verificar se a tensão crítica de O2 (PcO2) desta espécie está relacionada com a tomada de O2 do ar atmosférico.Para classificar a modalidade da respiração aérea de C. gariepinus, os peixes (Wt ~ 350 g; n = 7) foram mantidos em normóxia durante 24 h sem acesso ao ar atmosférico. A fR manteve-se constante durante todo o experimento e não houve mortalidade, indicando que C. gariepinus é um respirador aéreo facultativo. Para analisar as respostas cardiorrespiratórias em normóxia (controle) e hipóxia gradual, a VO2 , EO2, fR, VT, V G e fH foram registradas durante as seguintes tensões de O2 (PwO2): 100, 70, 50 e 30 mmHg. Os peixes mantiveram VO2 constante até a PcO2 (~ 55 mmHg), abaixo da qual a VO2 decresceu significativamente. Esta diminuição da VO2 foi acompanhada da diminuição significativa da EO2 em PinspO2 de 62,7 ± 1,30 mmHg atingindo valores de 19,6 ± 1,9 %, em hipóxia severa. A VG , VT e fR aumentaram progressivamente até a PinspO2 de 28,0 ± 0,5 mmHg, chegando a valores máximos de, respectivamente, 1545,7 ± 63,5 mLH2O.kg-1.min-1, 33,9 ± 0,8 mLH2O.Kg-1.resp-1 e 57,2 ± 1,4 resp.min-1. A fH diminui progressivamente de 43,4 ± 0,4 bpm, em normóxia, até alcançar valores significativos próximos a PcO2 e valores mínimos em hipóxia severa (19,2 ± 3,0 bpm). Em experimentos de hipóxia gradual (100, 70, 50, 30, 20 e 10 mmHg) com acesso ao ar atmosférico, C. gariepinus aumentou aproximadamente 5x a frequência de respiração aérea (fRA). Em cada tensão hipóxica ocorreu uma bradicardia pré-RA seguido de taquicardia significativa pós-RA (típico de respiração aérea); a fR manteve-se praticamente constante (~ 32 resp.min-1) até as duas últimas PwO2 (20 e 10 mmHg), nas quais a fR diminuiu para 23,0 ± 1,18 resp.min-1.Finalmente, C. gariepinus é um peixe de respiração aérea facultativa contínua que regula a VO2 até a PcO2 de ~ 55 mmHg. Abaixo desta tensão o animal aumenta a VG devido principalmente a um pronunciado aumento na VT (diminuição do custo metabólico da VG ). A bradicardia hipóxica pré-RA é uma característica de respiradores aquáticos, enquanto a taquicardia hipóxica pós-RA é típica de respiradores aéreos. A fRA aumentou proporcionalmente com a hipóxia gradual, principalmente próximo a PcO2. Tais resultados demonstram que C. gariepinus está adaptado a sobreviver em habitats hipóxicos e demonstra uma maior dependência do ar atmosférico do que outros respiradores bimodais facultativos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6572.pdf: 3046018 bytes, checksum: a72ab59cf0526c45a9dee765c02c9f7c (MD5) Previous issue date: 2014-12-18 / Financiadora de Estudos e Projetos / The Sarcoplasmic reticulum calcium ATPase (SERCA), phospholamban (PLB) and the Na+-Ca2+ exchanger (NCX) proteins are essential for the cardiac calcium management and myocardial contractility in vertebrates. The increase in metabolic rate generated from mechanical and physiological process of digestion is known as specific dynamic action (SDA) and represents the energy cost of processing, digestion and absorption of food. In several groups of reptiles, feeding generates a rapid increase in rates of gas exchange, whose peak usually occurs one or two days after feeding, before suffering a slower decline and returning to preprandial values. Ingestion of large quantity of food demands a metabolic elevation and leads to indemnities related in ventricular mass and an increase in myocardial force contraction, avoiding an overload on the cardiovascular system. During the fasting, depletion of body mass occurs and it can also reach the heart muscle. To describe the importance and the changes in SERCA2, PLB and NCX proteins on the effects of feeding/digestion in reptiles broad-snouted caiman (Caiman latirostris), burmese phyton (Python molurus) and also by prolonged fasting in South-American rattlesnake (Crotalus durissus terrificus) Western blotting technique was used. We observed the homology existence between the proteins of reptiles in relation to mammals. The SDA increased expression of SERCA2 protein in three species of reptiles. The SDA can also have unduced the expression of an isoform and/or reduced phosphorylation at some active sites of SERCA2 in ventricular tissue of P. molurus. A direct relationship between the expression of SERCA2 with the PLB expression in C. durissus was observed. However in P. molurus and C. latirostris this relation does not exist. The three reptiles expressed the PLB with molecular mass of 50 kDa, whereas the mouse expressed 25 kDa. The vast evolutionary distance that separates mammals of reptiles may have caused the rise of isoforms between these groups, explaining this difference. The increased expression of NCX along with lower expression of SERCA2 and PLB in C. durissus in food group Fasting compared to the other two groups suggests a higher calcium mobilization in this feeding regime, which would be advantageous from the energy point of view. The expression of NCX with different molecular mass between the three species, a smaller number of consensus regions with the animals phylogenetically more distant and the great plasticity of NCX gene to form distinct proteins, suggest the expression of proteins isoforms with the reptiles studied in this research. / As proteínas Ca2+-ATPase do Retículo Sarcoplasmático (SERCA2), Fosfolambam (PLB) e o Trocador Na+/Ca2+ (NCX) são fundamentais para o manejo do cálcio e a contratilidade miocárdica nos vertebrados. A elevação da taxa metabólica gerada a partir dos processos mecânicos e fisiológicos da digestão é conhecida como "ação dinâmica específica" (SDA) e representa o custo energético do processamento, digestão e absorção dos alimentos. Em vários grupos de répteis, a alimentação gera um rápido aumento nas taxas de troca gasosa, cujo pico ocorre geralmente um dia ou dois após a alimentação, antes de sofrer um declínio mais lento e retornar aos valores pré-prandiais. A ingestão de grandes massas de alimento demanda uma elevação metabólica e leva a uma compensação na massa ventricular e um aumento na força de contração do miocárdio, evitando uma sobrecarga no sistema cardiovascular. Durante o jejum ocorre depleção da estrutura corpórea podendo também atingir o músculo cardíaco. Para descrever a importância e as mudanças nas proteínas SERCA2, PLB e NCX diante os efeitos da alimentação/digestão nos répteis cascavel sul-americana (Crotalus durissus terrificus), na píton (Python molurus) e também do jejum prolongado no jacaré-de-papo-amarelo (Caiman latirostris), utilizada a técnica molecular Western blotting. Observou-se a existência de homologia entre as proteínas dos répteis com relação aos mamíferos. A SDA levou a uma maior expressão da proteína SERCA2 nas três espécies de répteis. A SDA também pode ter induzido a expressão de uma isoforma e/ou uma menor fosforilação em alguns sítios ativos da SERCA2 no tecido ventricular de P. molurus. Uma relação direta entre a expressão da SERCA2 com a expressão do PLB foi verificada somente em C. durissus, não havendo tal relação em P. molurus e C. latirostris. As três espécies de répteis expressaram o PLB com mesma massa molecular, de 50 kDa, e diferente da do rato, que é de 25 kDa. A grande distância evolutiva que separa os répteis dos mamíferos pode ter ocasionado o surgimento de isoformas entre esses grupos, explicando tal diferença. O aumento da expressão do NCX em C. latirostris do grupo alimentar Digestão sugere uma maior mobilização do cálcio e um maior inotropismo de forma frequência-específica através dessa proteína. A maior expressão do NCX juntamente com a menor expressão da SERCA2 e do PLB em C. durissus no grupo alimentar Jejum em relação aos outros dois grupos alimentares sugere uma maior mobilização do cálcio pelo NCX nesse regime de alimentação, o que seria vantajoso do ponto de vista energético. A expressão do NCX com diferentes massas moleculares entre as três espécies estudadas, um menor número de regiões conservadas em animais filogeneticamente mais distantes, e a grande plasticidade do gene da proteína NCX em formar proteínas distintas, sugere a expressão de proteínas isoformas nos répteis estudados.