Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2200.pdf: 10791536 bytes, checksum: b6e0bb5ddedaa9d93d62362f66b60224 (MD5) Previous issue date: 2008-08-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / The relationship between functional morphology of the gills, osmoregulatory physiology, and habitats of the freshwater stingrays (family Potamotrygonidae) was investigated. Potamotrygonid gills have a rather unique external and internal anatomy and organization compared with other marine and/or euryhaline rays. The filaments on the hemibranchs are usually longer and numerous in the second arch. A protuberance was observed on the leading edge of the filaments. The epithelium that covers the gill filaments and lamellae is composed primarily of pavement cells (PVCs), mucous cells (MCs) and chloride cells (CCs). The PVCs showed PAS-positive reactivity. In addition, studies using transmission electron microscopy (TEM) indicate that PVCs possess subapical secretory granules or vesicles that contain mucous material. Large mucous cells were observed with Alcian blue and PAS reaction suggesting the presence of acid and neutral mucopolysaccharides, respectively. Particular attention was focused on the chloride cells. Na+/K+ -ATPase-rich cells (chloride cell, CC-NKA) were frequently found on the trailing edge and in the interlamellar spaces. They were also found on the lamellae, although generally towards the base. The number of CC-NKA and Na+/K+ -ATPase activity were greatest in arch IV compared with the other branchial arches. The basolateral membrane of the chloride cell does has moderate infoldings, and they are likely the site of Na+/K+ -ATPase activity. A surprising result was observed in Potamotrygon sp., in which chloride cells were arranged in large groups in the interlamellar region, not observed in other potamotrygonid species. This multicellular complex of chloride cell is certainly unusual, and may provide a micro-environment suitable to ion uptake from the acidic and ion-poor water of the Rio Negro basin. Potamotrygonid stingrays exhibit typical teleostean body fluid chemistry. These results were analyzed based on the organism-environment interaction. Amazonian rivers, such as Rio Amazonas, Rio Negro, and Rio Tapajós are spatially heterogeneous in their physical and chemical features. In this regard, it is apparent that some distribution patterns of the family Potamotrygonidae may be related to the type of water (e.g white, black and clearwater). The hydrographic barrier hypothesis was tested in Potamotrygon sp. In this ray, plasma [Na+], [Cl-], osmolality and kidney Na+/K+ -ATPase activity decreased after acclimatization to water of the Rio Branco compared to Rio Negro-acclimatized animals. These findings suggest that whitewater-associated changes on the ion and plasma osmolality are due to reduction in the renal Na+/K+ -ATPase activity resulting in an ion loss to the environment. In our biogeographic scenario, some water types may act as an expressive hydrographic barrier for the isolation of endemic potamotrygonid species. On the other hand, Paratrygon aiereba, a widespread stingray that lives in white, clear and blackwaters in the Amazon basin exhibited some physiological differences related to the aquatic environment. Plasma osmolality, urea and ion concentration were higher in whitewater, as compared to blackwater rays. This fact may be explained as an example of phenotypic plasticity, usually expressed in aquatic animals in environments with different aquatic compositions. / Foram analisadas as relações entre a morfologia funcional das brânquias, fisiologia osmorregulatória e habitats das arraias de água doce da família Potamotrygonidae. A organização geral das brânquias dos potamotrigonídeos é semelhante aos demais elasmobrânquios. As hemibrânquias dos potamotrigonídeos possuem entre 74 a 103 filamentos. Em cada filamento observa-se uma protuberância, cujo epitélio é constituído pelas mesmas células diferenciadas que revestem os filamentos e as lamelas dos demais elasmobrânquios: células pavimentosas, células mucosas e células cloreto. As células pavimentosas (CPVs) são PAS-positivas evidenciando a síntese de mucosubstâncias neutras. Estudos em microscopia eletrônica de transmissão (MET) evidenciam a presença de pequenas vesículas subapicais contendo material electrondenso nas CPVs. As células mucosas são grandes e possuem reação Alcian blue e PAS-positivas sugerindo produção de mucosubstâncias ácidas e neutras, respectivamente. As células cloreto imuno-positivas para a Na+/K+-ATPase (CC-NKA) são mais freqüentemente nos espaços interlamelares principalmente no 4º arco branquial. A intensa imunomarcação na periferia citoplasmática das CCs-NKA e os estudos em MET demonstram a presença de moderadas invaginações na região basolateral das células cloreto. Em Potamotrygon sp. (≈arraia cururu, espécie nova) as CCs-NKA agrupam-se em complexos multicelulares, os quais podem ser importantes sítios para absorção de íons a partir de um ambiente extremamente ácido e pobre em sais, como as águas do Rio Negro. As concentrações dos íons e uréia nos compartimentos corporais suportam a semelhança entre o sangue dos potamotrigonídeos e dos teleósteos de água doce. Estes resultados foram analisados com base na natureza da interação organismo-ambiente dos potamotrigonídeos, pois muitos dos rios amazônicos (Amazonas, Negro e Tapajós) são espacialmente heterogêneos do ponto de vista físico-quimico devido às suas origens geológicas. Sugere-se que os padrões de distribuição das arraias de água doce podem estar associados ao tipo água (branca, preta e clara). Com base nas diferenças físicas e químicas entre os rios, a hipótese da barreira hidrográfica foi testada em Potamotrygon sp., uma espécie endêmica do Rio Negro. Esta arraia quando exposta às águas do Rio Branco apresenta redução significativa nas [Na+], [Cl-], osmolalidade e atividade da Na+/K+-ATPase renal. A redução na NKA renal pode ter provocado a perda desnecessária de íons, e consequentemente uma falha nos processos osmorregulatórios. No contexto biogeográfico, explorar um ambiente que impõe limites fisiológicos poderá se tornar uma barreira geográfica para a distribuição dessa espécie. Por outro lado, exemplares de Paratrygon aiereba coletados no Rio Negro e Rio Solimões/Amazonas sugerem a presença de estratégias diferenciais (plasticidade fenotípica) para adaptação em diferentes habitats, os quais incluem ajustes osmorregulatórios de acordo com as características físicas e químicas da água.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2471.pdf: 5609066 bytes, checksum: 5eb83354923bf2ef6bb644d15b85bbd2 (MD5) Previous issue date: 2009-06-05 / Universidade Federal de Sao Carlos / Aluminium is very toxic to fish. Biomarkers have been using to indicate water contamination, however, there are few studies concerning tropical fish species. So, the neotropical fish Prochilodus lineatus, were exposed to aproximately 200 μg.L-1 of dissolved Al em acid pH (Al group), only to acid water (pH group) or to water with pH 7.0 (CTR group) for 6, 24, 96h and 10 days to evaluate its effects on haematological, osmo-ionic, metabolic and endocrine parameters besides morphological analysis by light and electronic microscopy. Fishes exposed to Al have all haematological and metabolic parameters increased when compared to CTR group. Osmo-ionic parameters were significantly smaller in fishes exposed to Al as much as the Na+/K+-ATPase enzyme and the CC number smaller Light microscopy reveal that fish exposed to Al in all experimental periods showed lesions widely distributed in the tissue and considered more severe when compared to fish from other groups. In the Al group, the main alterations found were hyperplasia of the epithelial cells, lamellar fusion and hypertrophy of mucous cells. In the animals of pH group, the main alteration was hipertrophy of epithelial cells, especially of the CC. Scanning electron microscopy allowed to see great disorganization in the lamellae of the fishes exposed to Al, detachment of branchial epithelium and reduction of the interlamellar space. Chloride cells with sponge aspect were noted in the pH and Al groups, besides alteration in the microcript of the pv in both groups. Transmission electron microscopy showed that animals from Al group have more CC displaced to the tip of the lamellae and that these CC have a less dense cytoplasm, with a smaller quantity of tubules and mitochondrias and nuclei with altered shapes. The thickness of the lamellae is bigger because of the swollen pv and the interlamellar spaces are reduced. There are, also, more vacuoles in the cytoplasm of these CC. Results allowed to conclude that exposure to Al in acid medium impairs mostly the hyperegulation capacity of the fish, since it affects the active uptake of ions in the gills and also caused serious structural alterations in the organ, leading to functional problems, jeopardizing the survival of the fishes in such situation. / O alumínio é muito tóxico para os peixes. Biomarcadores tem sido usados para indicar essa contaminação, entretanto são poucos os trabalhos com espécies tropicais. Assim, juvenis do peixe neotropical Prochilodus lineatus foram expostos a aproximadamente 200 μg.L-1 de Al dissolvido em pH ácido (grupo Al), somente pH ácido (grupo pH) ou à água com pH 7,0 (grupo CTR) por 6, 24, 96h e 10 dias para avaliar seus efeitos em parâmetros hematológicos, osmo-iônicos, metabólicos e endócrino, além dos parâmetros morfológicos, por meio de MO, MEV, MET, AFCC e EDS das brânquias. Os peixes expostos ao Al tiveram os parâmetros hematológicos e metabólicos aumentados em relação ao grupo CTR. Os parâmetros osmo-iônicos foram significativamente menores nesses peixes assim como a enzima Na+/K+-ATPase e o número de CC nos mesmos animais. A MO revelou que os peixes expostos ao Al mostraram lesões mais amplamente distribuídas nas brânquias e consideradas mais severas, quando comparados aos demais grupos, sendo que as principais alterações foram hiperplasia do epitélio branquial, fusão lamelar e hipertrofia das células mucosas. Nos animais expostos ao pH a principal alteração foi a hipertrofia celular, principalmente das CC. A MEV permitiu destacar o extenso desarranjo nas lamelas dos peixes dos grupos Al, descamação do epitélio além da redução do espaço interlamelar e fusão lamelar. CC com aspecto esponjoso foram notadas nos grupos pH e Al além da alteração no padrão das microcriptas das célula pv em ambos os grupos. Animais expostos ao Al mostraram ainda AFCC menores em relação aos CTR e o EDS indicou picos de Al maiores nesses grupos. A MET mostrou que os animais expostos ao Al têm mais CC deslocadas para as pontas das lamelas e que essas células apresentam o citoplasma menos denso, com uma menor quantidade de túbulos e mitocôndrias e núcleos formas alteradas, além de mais vacúolos. A espessura das lamelas é maior devido ao inchaço das pv, reduzindo o espaço interlamelar. Os resultados permitiram concluir que exposições ao Al em meio ácido prejudicam principalmente a capacidade de hiperregulação dos peixes afetando a tomada ativa de íons nas brânquias além de sérias alterações estruturais nas brânquias, comprometendo a sobrevivência dos animais nessas situações.