Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5435.pdf: 6759551 bytes, checksum: 30f1a271b87c9c6dcc0cd782332072a0 (MD5) Previous issue date: 2013-08-01 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the Amazon basin, the Osteoglossiforme order is represented by the species Osteoglossum ferreirai, O. bicirrhosum and Arapaima gigas. Although belonging to the same order, these species show different modes of breathing; while Osteoglossum ssp. is an obligatory water breather, A. gigas shows a gill remodeling during its development, which causes changes in the osmorespiratory compromise with implications for the gill functions which turns more related to the ion exchanges. The rivers of the Amazon basin have different physicochemical features. While the white water rivers (WW) are slightly alkaline and its waters are considered "soft", black water rivers (BW) are practically distilled" having an acidic pH. Such different characteristics between these waters leads to hypothesize that black water rivers can act as an hydrographic barrier, containing the spread of some species. This can be observed in the distribution of some amazonian fish since there are several species unique from black waters while other species are distributed in white and black waters as others only in white waters. In Osteoglossiformes, data from literature suggest O. bicirrhosum as a fish from white water, while A. gigas can be found in black water rivers as white water lakes. This study tested the hydrographic barrier hypothesis exposing the animals in the Amazonian waters and observing responses of ionic fluxes, proliferation of mitochondria rich cells (MRCs), responsible for regulating ion, the presence of mucous cells (MCs) and changes in morphology functional gills.In A. gigas 2000 g there is a fast recovery from ion losses so probably there is no influence of the hydrographic barrier for this specie. Comparing A. gigas and O. bicirrhosum, these fishes are able to ion regulation iin white water environments, mostly by the ion uptake showed in 3 hours. Data from immunohistochemistry for NKA enzyme of MRCs and morphometric data (CRMsFA and density) of these cell indicates that A. gigas 2000g have the gill functions related to ion regulation. About the ion regulation pattern and functional morphology there are similarities between O. bicirrhosum and 200g A. gigas however O. bicirrhosum did not showed the same potential to recovery ion losses as A. gigas. / Os rios da bacia amazônica apresentam diferentes características físico-químicas: de modo que rios de água preta podem atuar como uma barreira hidrográfica, contendo a dispersão das espécies. Nesta bacia, a ordem Osteoglossiforme, representada pelas espécies Osteoglossum ferreirai, O. bicirrhosum e Arapaima gigas, há modos de respiração distintos; Osteoglossum spp. é um respirador aquático obrigatório e A. gigas apresenta um remodelamento branquial ao longo de seu desenvolvimento, o que acarreta mudanças no compromisso osmorrespiratório com implicações para as funções branquiais, que se relacionam principalmente às trocas iônicas e a respiração. Na distribuição destas espécies O. bicirrhosum é uma espécie de água branca, enquanto que A. gigas pode ocupar rios de água preta e lagos de água branca. O presente estudo teve como objetivo avaliar alterações e características do compromisso osmorregulatório de duas espécies de Osteoglossiformes (O. bicirrhosum e A. gigas) expondo-as às diferentes águas amazônicas de forma a investigar o efeito da barreira hidrográfica por água preta. Exemplares de A. gigas foram divididos em dois grupos, considerando os estágios distintos de morfologia branquial; um grupo com peixes menores (200 g), nos quais a morfologia branquial é semelhante à de peixes respiradores aquáticos e outro grupo de peixes maiores (2000 g). Exemplares grandes de A. gigas 2000 g apresentam uma rápida recuperação das perdas iônicas em água preta de modo que infere-se que estes animais não devem sofrer influência da barreira hidrográfica de rios de água preta na dispersão da espécie. Comparativamente A. gigas e O. bicirrhosum apresentam uma capacidade íon-regulatória bem eficiente em ambientes de água branca, principalmente pela retomada de íons (influxo de íons). Dados imunohistoquímicos para marcação da enzima Na+/K+-ATPase e os dados morfométricos de área fracional de células ricas em mitocôndrias e densidade de células ricas em mitocôndrias indicam que exemplares grandes de A. gigas o compromisso osmorrespiratório é deslocado para processos de regulação de íons. O número de células ricas em mitocôndrias foi menor provavelmente devido ao aumento da barreira de difusão de gases Quanto ao padrão de regulação iônica e morfologia funcional há similaridades entre O. bicirrhosum e A. gigas menores, 200g, entretanto O. bicirrhosum não apresenta o mesmo potencial de recuperação das perdas de íons que A. gigas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1757.pdf: 12257036 bytes, checksum: 161dda347ceb6767d39062073d61c4ee (MD5) Previous issue date: 2008-03-07 / Universidade Federal de Sao Carlos / The gill structure of the Amazon fish Arapaima gigas, an obligatory air breather, was analyzed during its transition to obligatory air breathing behavior and the obtained data was related to its breathing mode. Gills of fish weighing between 2 to 5000g were collected, fixed and processed for morphometric analysis, histochemistry, imunohistochemistry, transmission (TEM) and scanning (SEM) electron microscopy (chloride cell fractional area, CCFA and density). In the first stages of development the gill filaments is as those of water-breathers, but there s intense changes while the animal grow, with influence on respiratory function and ionic exchanges. The lamellae keeps its organizational structure, including red cells passing through it, but them become to vestigial in fish since 1000g, being the interlamellar regions filled with filament cells. The most important cell types of the gill epithelia are the chloride cells (CCs), mucous cells (MCs) and the pavement cells (PCs). The PCs shows irregular shape and random microridges on the cell surface. Two cell processes are involved to gill changes, cells proliferation and programmed death cells (apoptosis); there is an intense proliferating cells until animals reach 500-600g. Apoptotics cells were low in all the animals observed. The number of CCs are low in animals under 100-200g and increased in the filament and lamellar epithelia in animals up to 1000g as well as the CCFA. Two kinds of MCs were observed, PAS positive and Alcian Blue positive. There was a significant raise in both cells until animals with 100-200g and PAS positives until 500-600g. These cells seem to play an important role relation with ion regulation. The transition to air breathing and the restriction for aquatic respiration result in gill changes in A. gigas, and the gills may play other important functions like ion and acid-base regulation, optimized by its epithelia cell kinds and its design. / A estrutura das brânquias do peixe amazônico Arapaima gigas, um respirador aéreo obrigatório, foi analisada durante a transição para a respiração aérea obrigatória e os dados obtidos foram relacionados ao seu modo de respiração. Brânquias de exemplares com massa corpórea entre 2g a 5000g foram coletadas, fixadas e processadas para análises de morfometria, histoquímica, imunohistoquímica, microscopia eletrônica de transmissão e varredura (área fracional de células-cloreto - AFCC e densidade). Nas etapas iniciais de desenvolvimento da espécie a estrutura branquial é semelhante à de respiradores aquáticos obrigatórios, mas profundas alterações ocorrem à medida que o animal cresce, influenciando na respiração e nas trocas iônicas. As lamelas mantêm sua estrutura organizacional, incluindo a circulação de eritrócitos, mas tornam -se vestigiais em animais a partir de 1000g permanecendo parcialmente imersas no epitélio do filamento. Os principais tipos celulares que compõe o epitélio branquial são as células -cloreto (CCs), células mucosas (CMs) e células pavimentosas (CPs). As CPs apresentam forma irregular e microdobras dispostas aleatoriamente na superfície celular. Dois processos celulares envolvem alterações em brânquias, proliferação e morte celular programada (apoptose) predominando um intenso aumento de células em proliferação até 500-600g. Células em apoptose foram escassas em todos os animais. As CCs, pouco presentes em animais abaixo de 100- 200g ocupam uma grande porção no epitélio do filamento em animais acima de aproximadamente 1000g, assim como a AFCC e densidade. Dois tipos de CMs foram observadas, PAS positivas e Alcian Blue positivas. Ocorreu aumento significativo na incidência de ambas até animais com 100-200g e PAS positivas até 500-600g. Na transição para a respiração aérea e conseqüentemente a perda da dependência da respiração aquática devem acarretar as alterações nas brânquias de A. gigas, dessa forma as brânquias desempenham outras funções importantes, como regulação iônica e equilíbrio ácido base, que são otimizadas pelos tipos celulares presentes nesse epitélio e sua configuração.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DoutCLB.pdf: 812696 bytes, checksum: b0eb5a5003d3b08cb3457ce3764679d6 (MD5) Previous issue date: 2004-01-03 / Universidade Federal de Minas Gerais / In the present study we determined the location and orientation of the CO2 and/or pH chemoreceptors and analyzed the cardio-respiratory responses and the aerial respiration in jeju (Hoplerythrinus unitaeniatus) during graded hypercarbia (1, 2.5, 5, 10 e 20% de CO2) and acid medium (pH ~ 7, 6.0, 5.8, 5.6, 5.3 e 4.7) (1, 2, 3, 4 e 5 mM de HCl). The chemoreceptors orientation was determined by means of a series of injections of different hypercarbic solutions (5, 10 e 20% de CO2) in the caudal vein (internal) and buccal cavity (external). To distinguish the orientation of the CO2 and H+ chemoreceptors, acid solutions (HCl) at same pH of the internal (pH 5.1, 4.9, and 3.7) and external (pH 5.6, 5.3, and 4.7) solutions were applied, and significant responses in relation to the control values were not recorded. In another group of fish previously tested acid solutions (30, 40, and 50 mM HCl) were injected. This injections caused a decrease in the extra-cellular blood pH to levels similar to those found during the injections of internal and external hypercarbic solutions. The location of the chemoreceptors was determined by bilateral denervation of branches of the cranial nerves IX (glossopharyngeal) and X (vagus) to the gills. The heart rate, arterial blood pressure, respiratory frequency and ventilation amplitude were recorded for intact and denervated fish. The data indicated that the CO2/pH chemoreceptors eliciting the cardio-respiratory responses to hypercarbia are exclusively branchial and are externally oriented. Jeju respond to hypercarbia of 5% CO2 with bradycardia, hypertension and increases in the ventilatory frequency and ventilation amplitude. Concentrations higher than 5% caused anesthetic effect. The cardiac responses are mediated by CO2/pH chemoreceptors distributed in all gill arches, while the respiratory responses are mediated by chemoreceptors located in the 1st gill arch. Furthermore, hypercarbia also induced aerial respiration in intact fish and in those with the 1st gill arch denervated. The denervation of the four gill arches did not abolish completely the aerial respiration, suggesting that chemoreceptors involved in this response are located in extra-branchial sites. The changes in the internal and external H+ concentrations or in the water did not affect the cardiorespiratory responses and aerial respiration frequency, unless if accompanied by hypercarbia. / O presente estudo determinou a localização e orientação dos quimiorreceptores de CO2 e/ou pH, analisou as respostas cardio-respiratórias e a freqüência de respiração aérea em jeju (Hoplerythrinus unitaeniatus) durante hipercarbia gradual (1, 2.5, 5, 10 e 20% de CO2) e meio ácido (pH ~ 7, 6.0, 5.8, 5.6, 5.3 e 4.7) (1, 2, 3, 4 e 5 mM de HCl). A orientação dos quimiorreceptores foi determinada pela aplicação de uma série de injeções com diferentes soluções hipercárbicas (5, 10 e 20% de CO2) na veia caudal (interna) e na cavidade bucal (externa). Para distinguir a orientação dos quimiorreceptores de CO2 e do H+, foram aplicadas soluções ácidas (HCl) de mesmo pH encontrado nas soluções hipercárbicas internas (pH 5.1, 4.9 e 3.7) e externas (pH 5.6, 5.3 e 4.7), não havendo resposta significativa em relação à injeção controle. Em outro grupo de animais foram injetadas soluções ácidas (30, 40 e 50 mM de HCl), previamente testadas, que diminuíram o pH extracelular sanguíneo a valores aproximados aos encontrados durante a aplicação das soluções hipercárbicas internas e externas. A localização foi determinada por denervações bilaterais do IX (glossofaríngeo) e X (vago) nervos cranianos dos arcos branquiais. Durante estes procedimentos foram registradas a freqüência cardíaca, pressão arterial, freqüência e amplitude ventilatória. Os resultados indicaram que a localização dos quimiorreceptores de CO2/pH no jeju que controlam as respostas cardio-respiratórias são exclusivamente branquiais e os receptores estão orientados externamente. O jeju responde a hipercarbia de 5% de CO2 com uma bradicardia, hipertensão e aumento na freqüência e na amplitude ventilatória; e concentrações acima de 5% apresentam um efeito anestésico. As respostas cardíacas são mediadas por quimiorreceptores de CO2/pH localizados nas brânquias, tanto no 1º arco branquial quanto nos demais e as respostas respiratórias são mediadas preferencialmente por quimiorreceptores localizados no 1º arco branquial. Além disso, a hipercarbia também induz a respiração aérea em animais intactos e com o 1º arco branquial denervado. A denervação dos 4 arcos branquiais não aboliu completamente a respiração aérea, o que sugere que os quimiorreceptores envolvidos nesta resposta estão localizados em sítios extrabranquiais. As vii mudanças nas concentrações externas e internas de H+ ou no meio experimental não afetam as respostas cardio-respiratórias e freqüência de respiração aérea a menos que acompanhado pela hipercarbia.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6335.pdf: 3771187 bytes, checksum: 3b53ad55024114e65e566f79ed09086b (MD5) Previous issue date: 2014-06-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / The African sharptooth catfish Clarias gariepinus is a facultative air-breather with the ABO present in the 2nd and 3rd gill arches. Like other bimodal respirators, the African catfish presents cardiorespiratory adjustments to survive low PwO2. These regulations are modulated by gill O2 chemoreceptors monitoring the PwO2 and/or the PaO2. The present study analyzed the distribution, location and orientation of the branchial O2 chemoreceptors of C. gariepinus, and the role of these receptors on the cardiorespiratory function and the modulation of the heart autonomic control. C. gariepinus were divided into two experimental groups (Control GC, intact fish, and Experimental GD, with the 1st gill arches excised) and their cardiorespiratory variables were analyzed during graded hypoxia with and without access to the atmospheric air, internal and external NaCN injections and autonomic nervous system antagonists. During hypoxia without access to air, both GC and GD showed increases in the respiratory variables (fR, VT and 𝑉 𝐺 ). However, the GD displayed higher values, since normóxia until severe hypoxia, to compensate the decrease in the EO2 resulting from the ablation of the 1st gill arches. Furthermore, the decrease in EO2 was responsible for the decrease in 𝑉 O2 and, consequently, for the increase of the PcO2 from 61 mmHg (GC) to 79 mmHg (GD). The GD featured bradycardia similar to GC, however, their values were higher in all PwO2. In hypoxia with access to air, both groups showed decrease in the fR and VAMP in the mores hypoxic tensions. This was attributed to the increases in the fRA in GC which compensate the O2 uptake. However, the GC increases in fRA were attenuated by the excision of the 1st gill arches. Moreover, both groups developed bradycardia pre-RA (typical of aquatic respirator) and tachycardia post-RA (typical of aerial respirator). Internal and external NaCN injections caused bradycardia in both groups, while the internal injections increased the ventilator variables only in GC. Thus, it is concluded that C. gariepinus possess branchial O2 chemoreceptors modulating the fH distributed by all gill arches, monitoring both PwO2 and PaO2. Conversely, fR and VAMP are modulated by receptors located in the 1st gill arches monitoring exclusively the PaO2. Furthermore, NaCN internal injections elevated more the fRA in GC than the external ones, but with low effect on the fRA of GD. Thus, the fRA is primarily modulated by O2 chemoreceptors located in the 1st gill arches monitoring, predominantly, the PaO2. Injections blocking the autonomic system to the heart showed that the modulation of pre-AR bradycardia and post-AR tachycardia occurs due to variations in the vagal cholinergic tonus, which is elevated during bradycardia and reduced during tachycardia. The adrenergic tonus, in spite of the decrease in the post-AR, is lower than the cholinergic, suggests a "reflex adrenergic" arising from the peripheral vasoconstriction, important to optimize the perfusion of the ABOs. / O bagre-africano é um teleósteo de respiração bimodal com ABOs presentes nos 2os e 4os arcos branquiais. Como outros respiradores bimodais, o bagre-africano realiza ajustes cardiorrespiratórios para sobreviver em baixas PwO2. Estes são modulados por quimiorreceptores de O2 branquiais que monitoram a PwO2 e/ou PaO2. O presente estudo analisou a distribuição, localização e orientação dos quimiorreceptores de O2 branquiais de Clarias gariepinus, seu controle sobre a função cardiorrespiratória e a modulação do controle autonômico do coração. Para isto, C. gariepinus foi dividido em dois grupos (controle GC; experimental GD, com ablação do 1o par de arcos branquiais) e seus parâmetros cardiorrespiratórios foram analisados durante hipóxia sem e com acesso ao ar atmosférico, injeções internas e externas de NaCN e injeções antagonistas do sistema autonômico. Durante hipóxia sem acesso ao ar os GC e GD elevaram os parâmetros respiratórios (fR, VT e 𝑉 𝐺 ). Porém, o GD apresentou-os superestimados desde normóxia, a fim de compensar a queda na extração de O2 (EO2) resultante da ablação dos 1os arcos branquiais. Além disso, o decréscimo da EO2 foi responsável pela diminuição da 𝑉 O2 , e, consequentemente, pelo aumento da PcO2 de 61 mmHg para 79 mmHg, nos GC e GD, respectivamente. Ainda, o GD apresentou bradicardia semelhante ao GC, porém seus valores foram superestimados em todas as PwO2. Em hipóxia com acesso ao ar ambos os grupos demonstraram diminuição da fR e da VAMP nas últimas PO2 devido principalmente a aumentos da fRA no GC que compensaram a absorção de O2. Todavia, no GD o aumento da fRA foi atenuado pela ablação dos 1os arcos branquiais. Além disso, ambos os grupos apresentaram bradicardia pré-RA (típica de respirador aquático) e taquicardia pós-RA (típica de respirador aéreo). Injeções externas e internas de NaCN causaram bradicardia nos GC e GD, enquanto as injeções internas aumentaram os parâmetros ventilatórios apenas no GC. Desta forma, conclui-se que C. gariepinus apresenta quimiorreceptores de O2 branquiais, que modulam a fH, distribuídos por todos arcos branquiais e que monitoram tanto a PwO2 quanto a PaO2. Ao contrário, a modulação da fR e VAMP ocorre apenas por quimiorreceptores de O2 do 1o par de arcos branquiais e que monitoram apenas a PaO2. Ainda, injeções internas de NaCN elevaram mais a fRA no GC que as externas, porém tiveram pouco efeito sobre a fRA do GD. Assim, a fRA é modulada principalmente por quimiorreceptores de O2 dos 1os arcos branquiais que, predominantemente, monitoram a PaO2. Injeções bloqueadoras do sistema autonômico do coração de C. gariepinus demonstraram que a modulação tanto da bradicardia pré-RA quanto da taquicardia pós-RA ocorre pela variação do tônus vagal colinérgico, sendo este tônus elevado na bradicardia, porém reduzido na taquicardia. O tônus adrenérgico, apesar de diminuir pós-RA, esta queda é menor que a do tônus colinérgico, o que sugere um reflexo adrenérgico advindo da vasoconstrição periférica importante para os respiradores bimodais perfundirem melhor seus ABOs.

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 2016-06-02T19:30:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseRDO.pdf: 756445 bytes, checksum: dd46098f781f2c54d8f4d7f9d1c6bb92 (MD5) Previous issue date: 2003-04-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / Tropical fish generally inhabit environments with high temperatures and low dissolved oxygen. Along the evolutionary process several species developed mechanisms of air-breathing in order to compensate the oxygen demands caused by the aquatic hypoxia. These mechanisms required anatomical, physiological and biochemical adaptations. Studies on the effects of hypoxia and temperature changes on fish involve the comprehension of the cardio-respiratory mechanisms of compensation. The present study was addressed to determine the cardio-respiratory and air-breathing responses of jeju, Hoplerythrinus unitaeniatus, which utilize the swimming bladder as an organ for accessory respiration in the air, submitted to gradual hypoxia after acclimation to 15, 20, 25 and 30oC. The oxygen uptake ( &VO2 ), gill ventilation ( G V& ) breathing frequency (fR), ventilation volume (VT) and the O2 extraction from the ventilatory current (EO2) were obtained for specimens of jeju (Wt = 209,7 ± 5 g) by flow-trough respirometry. The air-breathing frequency (fRA) and time spent in air-breathing (TRA) were determined by means of an experimental chamber specially constructed for this purpose. Independently of the acclimation temperature, jeju responded to hypoxia as an oxyregulator, i. e., the species was able to keep constant &VO2 in response to graded hypoxia until reach a critical oxygen tension (PcO2). The mean &VO2 values at each acclimation temperature, before reaching the PcO2, were: 47 ± 0,8 mlO2.kg-1h-1 (15°C), 82 ± 0,3 mlO2.kg-1h-1 (20°C), 104 ± 2,6 mlO2.kg-1h-1 (25°C) and 112 mlO2.kg-1h-1 (30°C). The PcO2 for each acclimation temperature were 28, 33, 41 e 52 mmHg, respectively. The increased reductions on PcO2 as acclimation temperatures rose from 15 to 30oC showed that this species presents partial compensation (or type 3 compensation) to temperature increases. Jeju increased the G V& to compensate the graded hypoxia due to higher increments on VT than in fR. This kind of compensation, however, was not enough to keep a constant EO2, which decreased gradually in response to graded hypoxia in all acclimation temperature. At 25 and 30°C the fH were significantly higher than at 15 and 20oC. Hypoxic bradicardia was not recorded at 15 and 20oC and at 25 and 30°C it only occurred below the PcO2. The different PcO2 were also the threshold for the development of accessory air-breathing in all acclimation temperatures. Increases in both fRA and TRA were inversely proportional to the water PO2 reductions and directly proportional to the acclimation temperature. / Peixes de água doce tropical vivem em ambientes de altas temperaturas e baixas concentrações de O2. Isto resultou, ao longo do processo evolutivo, na necessidade da tomada do ar atmosférico em várias espécies de peixes, a fim de compensar seus requerimentos metabólicos, o que requereu modificações anatômicas, fisiológicas e bioquímicas. Estudos sobre o efeito da hipóxia e da variação da temperatura ambiental nos peixes devem envolver o conhecimento dos mecanismos de compensação cardiorespiratória. Assim, o objetivo deste estudo foi determinar as respostas cardiorespiratórios e da respiração aérea de jeju (Hoplerythrinus unitaeniatus), que utiliza a bexiga natatória como órgão acessório de troca gasosa, após período de aclimatação nas temperaturas de 15, 20, 25 e 30°C e submetido à hipóxia gradual. As medidas do consumo de O2 ( &VO2 ), ventilação branquial ( G V& ), freqüência respiratória (fR), volume ventilatório (VT) e extração de O2 da corrente ventilatória (EO2) foram obtidas de exemplares de jeju (Wt = 209,7 ± 5 g) por meio de respirometria de fluxo constante. A freqüência (fRA) e o tempo da respiração aérea (TRA) também foram determinados utilizando-se de uma câmara especialmente desenvolvida para esta finalidade. Independentemente da temperatura de aclimatação, H. unitaeniatus comportou-se como um oxi-regulador, mantendo uma &VO2 constante por amplos intervalos de reduções de O2 até atingir a tensão crítica de O2 (PcO2). Nas diferentes temperaturas a &VO2 foi de 47 ± 0,8 mlO2.kg-1h-1 a 15°C, 82 ± 0,3 mlO2.kg-1h-1 a 20°C, 104 ± 2,6 mlO2.kg-1h-1 a 25°C e 112 mlO2.kg-1h-1 a 30°C. As PcO2 nas respectivas temperaturas foram de 28, 33, 41 e 52 mmHg. A redução crescente das PcO2 mostrou que esta espécie apresenta uma compensação parcial ou do tipo 3 aos aumentos crescentes na temperaturas de aclimatação. O jeju aumentou a G V& em resposta à hipóxia gradual valendo-se de maiores incrementos no VT do que na fR. Entretanto, este tipo de compensação não foi suficiente para manter uma constante EO2, a qual decresceu gradualmente em função da hipóxia. A fH a 25 e 30°C foi significativamente mais elevada do que a 15 e 20°C. A bradicardia hipóxica só foi registrada nas temperaturas de 25 e 30°C e somente ocorreu em tensão abaixo das respectivas PcO2. As PcO2 foram o limiar para o início da respiração aérea acessória em todas as temperaturas estudadas. Os aumentos na fRA, assim como da TRA foram inversamente proporcionais às reduções da PO2 da água e diretamente proporcionais às temperaturas de aclimatação.