Brazilian tegus (Tupinambis merianae) were instrumented with telemetry encoder implants that measured and broadcast heart rate (HR), breathing rate (fR), and deep body temperature (Tb) and were then allowed to freely roam in outdoor enclosures mimicking their natural environment for a full year (2004) in order to monitor the circadian and circannual patterns in behaviour and cardio-respiratory physiology. The year was divided up into 5 seasons based upon the physiology and behaviour of the tegus: early activity season (Sept.-Nov.), late activity season (Dec.-Feb.), entrance into hibernation (March-April), hibernation (May-July), and arousal from hibernation (August). The activity seasons were characterized by warm weather with frequent rainfall which slowly decreased in temperature and precipitation as tegus started entering hibernation so that the end of the dormant season was marked by dry, cold weather. Tegus in the early activity season demonstrated high activity associated with breeding demands, displayed elevated HR and fR, and were able to maintain a large temperature differential (4-7°C) between deep body temperature (Tb) and their respective burrow (Tburrow) during sleep. As the season progressed into late activity season, average Tb remained constant but average HR and fR progressively declined indicating nightly torpor. Periods of inactivity during the active seasons were rare and associated with inclement weather. Tegus entered hibernation through bouts of inactivity that progressively increased in frequency and duration. During this time, Tb was regulated but declined at different rates in regards to daytime and nighttime values. Heart rate through the entrance into hibernation and hibernation periods frequently demonstrated arrhythmias that increased in duration but decreased with frequency as hibernation progressed. Through hibernation, Tb continued to decline for the first month but HR and fR were constant, demonstrating a temperature independent suppression of metabolism. Through the hibernation season tegus sporadically aroused and emerged from their burrows to warm up and after a short basking period would return to the burrows and swiftly resume hibernation. While hibernating, heart rate was characteristically regular but breathing was sporadic orepisodic. Arousals became more frequent towards the end of hibernation so that when they entered arousal from hibernation season most tegus were emerging daily. At this time daily maximum deep body temperature (Tbmax) swiftly returned to active season values but nighttime daily minimum deep body temperature (Tbmirt) values only showed a gradual increase through August, indicating different body temperature set points (Tbset) for active and sleep states. Changes in heart rate and breathing rate during the year showed greatest correlation with changes in photoperiod, although throughout hibernation HR and fR also showed tight correlation with Tb.

Brazilian tegus (Tupinambis merianae) were instrumented with telemetry encoder implants that measured and broadcast heart rate (HR), breathing rate (fR), and deep body temperature (Tb) and were then allowed to freely roam in outdoor enclosures mimicking their natural environment for a full year (2004) in order to monitor the circadian and circannual patterns in behaviour and cardio-respiratory physiology. The year was divided up into 5 seasons based upon the physiology and behaviour of the tegus: early activity season (Sept.-Nov.), late activity season (Dec.-Feb.), entrance into hibernation (March-April), hibernation (May-July), and arousal from hibernation (August). The activity seasons were characterized by warm weather with frequent rainfall which slowly decreased in temperature and precipitation as tegus started entering hibernation so that the end of the dormant season was marked by dry, cold weather. Tegus in the early activity season demonstrated high activity associated with breeding demands, displayed elevated HR and fR, and were able to maintain a large temperature differential (4-7°C) between deep body temperature (Tb) and their respective burrow (Tburrow) during sleep. As the season progressed into late activity season, average Tb remained constant but average HR and fR progressively declined indicating nightly torpor. Periods of inactivity during the active seasons were rare and associated with inclement weather. Tegus entered hibernation through bouts of inactivity that progressively increased in frequency and duration. During this time, Tb was regulated but declined at different rates in regards to daytime and nighttime values. Heart rate through the entrance into hibernation and hibernation periods frequently demonstrated arrhythmias that increased in duration but decreased with frequency as hibernation progressed. Through hibernation, Tb continued to decline for the first month but HR and fR were constant, demonstrating a temperature independent suppression of metabolism. Through the hibernation season tegus sporadically aroused and emerged from their burrows to warm up and after a short basking period would return to the burrows and swiftly resume hibernation. While hibernating, heart rate was characteristically regular but breathing was sporadic orepisodic. Arousals became more frequent towards the end of hibernation so that when they entered arousal from hibernation season most tegus were emerging daily. At this time daily maximum deep body temperature (Tbmax) swiftly returned to active season values but nighttime daily minimum deep body temperature (Tbmirt) values only showed a gradual increase through August, indicating different body temperature set points (Tbset) for active and sleep states. Changes in heart rate and breathing rate during the year showed greatest correlation with changes in photoperiod, although throughout hibernation HR and fR also showed tight correlation with Tb.

Brazilian tegus (Tupinambis merianae) were instrumented with telemetry encoder implants that measured and broadcast heart rate (HR), breathing rate (fR), and deep body temperature (Tb) and were then allowed to freely roam in outdoor enclosures mimicking their natural environment for a full year (2004) in order to monitor the circadian and circannual patterns in behaviour and cardio-respiratory physiology. The year was divided up into 5 seasons based upon the physiology and behaviour of the tegus: early activity season (Sept.-Nov.), late activity season (Dec.-Feb.), entrance into hibernation (March-April), hibernation (May-July), and arousal from hibernation (August). The activity seasons were characterized by warm weather with frequent rainfall which slowly decreased in temperature and precipitation as tegus started entering hibernation so that the end of the dormant season was marked by dry, cold weather. Tegus in the early activity season demonstrated high activity associated with breeding demands, displayed elevated HR and fR, and were able to maintain a large temperature differential (4-7°C) between deep body temperature (Tb) and their respective burrow (Tburrow) during sleep. As the season progressed into late activity season, average Tb remained constant but average HR and fR progressively declined indicating nightly torpor. Periods of inactivity during the active seasons were rare and associated with inclement weather. Tegus entered hibernation through bouts of inactivity that progressively increased in frequency and duration. During this time, Tb was regulated but declined at different rates in regards to daytime and nighttime values. Heart rate through the entrance into hibernation and hibernation periods frequently demonstrated arrhythmias that increased in duration but decreased with frequency as hibernation progressed. Through hibernation, Tb continued to decline for the first month but HR and fR were constant, demonstrating a temperature independent suppression of metabolism. Through the hibernation season tegus sporadically aroused and emerged from their burrows to warm up and after a short basking period would return to the burrows and swiftly resume hibernation. While hibernating, heart rate was characteristically regular but breathing was sporadic orepisodic. Arousals became more frequent towards the end of hibernation so that when they entered arousal from hibernation season most tegus were emerging daily. At this time daily maximum deep body temperature (Tbmax) swiftly returned to active season values but nighttime daily minimum deep body temperature (Tbmirt) values only showed a gradual increase through August, indicating different body temperature set points (Tbset) for active and sleep states. Changes in heart rate and breathing rate during the year showed greatest correlation with changes in photoperiod, although throughout hibernation HR and fR also showed tight correlation with Tb. / Science, Faculty of / Zoology, Department of / Graduate

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.

O jejum prolongado associado `a dormência sazonal é um fenômeno característico de diversos grupos de vertebrados, e os lipídios tem se mostrado bastante importantes na manutenção destes animais. No presente estudo pretendeu-se caracterizar a reorganização metabólica no jejum de 3-4 meses associado à dormência e depressão metabólica acentuada em lagartos teiú no primeiro ciclo anual de atividades, elucidando (1) qual o papel do metabolismo lipídico e de outros substratos energéticos na regulação da massa corpórea e da taxa metabólica dos teiús jovens ao longo do primeiro ciclo anual (2) qual é o comportamento de enzimas do metabolismo energético de diferentes substratos ao longo do ciclo sazonal, relacionadas à manutenção dos teiús durante o jejum hipometabólico e no retorno a atividade. (3) qual é perfil dos ácidos graxos do plasma e diferentes tecidos ao longo do ciclo sazonal e (4) testar se as predições da teoria da membrana como marca-passo do metabolismo se aplicam a um modelo intra-específico e sazonal, de forma a explicar a regulação da acentuada depressão metabólica nos lagartos teiú Para tal, foram determinadas as atividades de enzimas das vias do metabolismo energético de carboidratos (PECK), lipídios (CPT I e CPT II) e proteínas (GOT), e foi determinada a composição lipídica do plasma e dos tecidos de reserva como os corpos gordurosos abdominais e fígado, assim como a composição de membrana do tecido hepático total e das mitocôndrias e do músculo esquelético da pata PIT na atividade de outono, dormência de inverno, despertar, animais ativos na primavera e submetidos a um jejum forçado. Os resultados em conjunto parecem indicar que embora as vias oxidativas estejam reduzidas no tecido hepático, o potencial de mobilização e oxidação de lipídios está aumentado no jejum natural, evidenciando a importância deste substrato na manutenção dos lagartos teiú, e que haveria uma mobilização seletiva de ácidos graxos enquanto outros são mantidos nos tecidos. Adicionalmente, as respostas na composição dos tecidos ao jejum forçado parecem ser diferentes em relação ao jejum natural. O presente trabalho é pioneiro a fazer uma descrição minuciosa da composição lipídica de tecidos e membranas, e o primeiro a fazer uma análise da aplicação da teoria das membranas como 90 marcapasso do metabolismo em uma comparação intra-específica em um vertebrado que exibe dormência sazonal. Esta teoria parece não se aplicar a este modelo, de forma que a regulação do metabolismo parece ser por mecanismos que não uma alteração na composição de membrana dos tecidos. / Seasonal dormancy is a widespread phenomenon among vertebrates, in which lipid stores in the body tissues constitute the major energy source during the prolonged fasting. In addition, there are recent evidence indicating a role played by the lipid metabolism and the fatty acids derived in the regulation of membrane functions, resulting in modulation of whole body metabolic rates in the organisms, as well as integrating nutritional and hormonal signals that promote metabolic responses to changes in fuel availability. The present study investigates the metabolic reorganization and lipidic and fatty acid composition in tissues and subcellular fractions from tegu lizards (Tupinambis merianae), associated with metabolic depression and fasting during seasonal dormancy. Maximum enzyme activities related to the catabolism of carbohydrates (PEPCK), lipids (CPT I, II), and proteins (GOT) in liver were estimated by spectrophotometry and radiochemical assay, the Na+K+ATPase activity was assayed in the liver by standard enzymatic methods, and the lipid and fatty acid composition were analysed in the abdominal fat bodies, plasma, skeletal muscle, and in liver whole tissue and mitochondrial fractions, using gas chromatography, during autumn activity, winter dormancy, arousal, spring activity, and in animals deprived of food for 20 days during activity. During the hypometabolic state, it was found: (1) a significant decrease in the aerobic capacity and gradual increase in the potential for oxidation of long-chain fatty acids in the mitochondria of liver tissue; (2) differential lipid and fatty acid composition in the fat bodies compared to the profiles obtained with plasma, muscle and liver tissue, suggesting selective mobilization of fatty acids; (3) no significant changes in the Na+K+ATPase activity in liver and significant changes in the total and individual fractions of MUFA and PUFA as a function of the seasonal cycle, in the opposite direction indicated by the theory of membranes as pacemakers of metabolism, suggesting however, an important role played by MUFA in the metabolic reorganization during seasonal dormancy.

O jejum prolongado associado `a dormência sazonal é um fenômeno característico de diversos grupos de vertebrados, e os lipídios tem se mostrado bastante importantes na manutenção destes animais. No presente estudo pretendeu-se caracterizar a reorganização metabólica no jejum de 3-4 meses associado à dormência e depressão metabólica acentuada em lagartos teiú no primeiro ciclo anual de atividades, elucidando (1) qual o papel do metabolismo lipídico e de outros substratos energéticos na regulação da massa corpórea e da taxa metabólica dos teiús jovens ao longo do primeiro ciclo anual (2) qual é o comportamento de enzimas do metabolismo energético de diferentes substratos ao longo do ciclo sazonal, relacionadas à manutenção dos teiús durante o jejum hipometabólico e no retorno a atividade. (3) qual é perfil dos ácidos graxos do plasma e diferentes tecidos ao longo do ciclo sazonal e (4) testar se as predições da teoria da membrana como marca-passo do metabolismo se aplicam a um modelo intra-específico e sazonal, de forma a explicar a regulação da acentuada depressão metabólica nos lagartos teiú Para tal, foram determinadas as atividades de enzimas das vias do metabolismo energético de carboidratos (PECK), lipídios (CPT I e CPT II) e proteínas (GOT), e foi determinada a composição lipídica do plasma e dos tecidos de reserva como os corpos gordurosos abdominais e fígado, assim como a composição de membrana do tecido hepático total e das mitocôndrias e do músculo esquelético da pata PIT na atividade de outono, dormência de inverno, despertar, animais ativos na primavera e submetidos a um jejum forçado. Os resultados em conjunto parecem indicar que embora as vias oxidativas estejam reduzidas no tecido hepático, o potencial de mobilização e oxidação de lipídios está aumentado no jejum natural, evidenciando a importância deste substrato na manutenção dos lagartos teiú, e que haveria uma mobilização seletiva de ácidos graxos enquanto outros são mantidos nos tecidos. Adicionalmente, as respostas na composição dos tecidos ao jejum forçado parecem ser diferentes em relação ao jejum natural. O presente trabalho é pioneiro a fazer uma descrição minuciosa da composição lipídica de tecidos e membranas, e o primeiro a fazer uma análise da aplicação da teoria das membranas como 90 marcapasso do metabolismo em uma comparação intra-específica em um vertebrado que exibe dormência sazonal. Esta teoria parece não se aplicar a este modelo, de forma que a regulação do metabolismo parece ser por mecanismos que não uma alteração na composição de membrana dos tecidos. / Seasonal dormancy is a widespread phenomenon among vertebrates, in which lipid stores in the body tissues constitute the major energy source during the prolonged fasting. In addition, there are recent evidence indicating a role played by the lipid metabolism and the fatty acids derived in the regulation of membrane functions, resulting in modulation of whole body metabolic rates in the organisms, as well as integrating nutritional and hormonal signals that promote metabolic responses to changes in fuel availability. The present study investigates the metabolic reorganization and lipidic and fatty acid composition in tissues and subcellular fractions from tegu lizards (Tupinambis merianae), associated with metabolic depression and fasting during seasonal dormancy. Maximum enzyme activities related to the catabolism of carbohydrates (PEPCK), lipids (CPT I, II), and proteins (GOT) in liver were estimated by spectrophotometry and radiochemical assay, the Na+K+ATPase activity was assayed in the liver by standard enzymatic methods, and the lipid and fatty acid composition were analysed in the abdominal fat bodies, plasma, skeletal muscle, and in liver whole tissue and mitochondrial fractions, using gas chromatography, during autumn activity, winter dormancy, arousal, spring activity, and in animals deprived of food for 20 days during activity. During the hypometabolic state, it was found: (1) a significant decrease in the aerobic capacity and gradual increase in the potential for oxidation of long-chain fatty acids in the mitochondria of liver tissue; (2) differential lipid and fatty acid composition in the fat bodies compared to the profiles obtained with plasma, muscle and liver tissue, suggesting selective mobilization of fatty acids; (3) no significant changes in the Na+K+ATPase activity in liver and significant changes in the total and individual fractions of MUFA and PUFA as a function of the seasonal cycle, in the opposite direction indicated by the theory of membranes as pacemakers of metabolism, suggesting however, an important role played by MUFA in the metabolic reorganization during seasonal dormancy.

Lagartos teiú eclodem no verão e enfrentam o desafio de crescer e armazenar substratos em um curto período de tempo, antes do início do período de jejum e depressão metabólica (≈80%) a temperaturas amenas durante o inverno (≈17 °C). No despertar, o aumento do metabolismo e a reperfusão de órgãos favoreceriam a ocorrência de estresse oxidativo. Na primeira parte do presente estudo investigou−se os ajustes que compatibilizam as demandas em teiús neonatos, especialmente na pré-hibernação, por meio da gravação do comportamento em vídeo e da análise da massa dos corpos gordurosos abdominais e do nível plasmático de corticosterona (CORT) durante o primeiro ciclo anual. No início do outono a massa corpórea dos teiús foi 27 g e o comprimento rostro−cloacal 9,3 cm e aumentaram 40% e 20%, respectivamente, ao longo do outono, enquanto que as taxas diminuíram progressivamente até atingirem o valor zero no início do inverno. Na primavera, a massa corpórea dos teiús aumentou 80% em relação ao despertar e dobrou em relação ao final do verão; o comprimento acumulou um aumento de 27% em relação ao final do verão. A massa relativa dos corpos gordurosos foi 3,7% no início do outono e diminuiu nos meses subsequentes; no despertar, este estoque acumulou uma perda de 63% da sua massa. No início do outono 74% dos teiús estavam ativos por 4,7 h e permaneceram 2 h assoalhando diariamente; ao longo do outono o número de animais ativos e o tempo em atividade diminuíram até que todos se tornaram inativos. Na primavera 83% dos teiús estavam ativos por 7 h e permaneceram 4 h assoalhando. Um padrão sazonal similar foi observado na atividade locomotora e na alimentação. No outono, a alimentação cessou antes da atividade diária e os teiús tornaram−se afágicos algumas semanas antes da entrada em hibernação. Os maiores níveis de CORT foram observados no início do outono, reduzindo progressivamente até valores 75 e 86% menores na dormência e despertar, respectivamente; na primavera os níveis de CORT foram 32% menores em comparação com o início do outono. Este padrão sugere um papel da CORT nos ajustes que promovem a ingestão de alimento e a deposição de substratos energéticos no outono. A redução da atividade geral no final do outono contribuiria para a economia energética e manutenção da massa corpórea, apesar da redução da ingestão de alimento. O curso temporal das alterações fisiológicas e comportamentais em neonatos reforça a ideia de que a dormência sazonal nos teiús é o resultado da expressão de um ritmo endógeno. Na segunda parte do estudo foi investigada a hipótese de que ocorreriam ajustes das defesas antioxidantes durante a hibernação, em antecipação ao despertar. Foram analisados marcadores de estresse oxidativo e antioxidantes em vários órgãos de teiús em diferentes fases do primeiro ciclo anual. A CS, um indicador do potencial oxidante, não variou no fígado e foi menor no rim e no pulmão na hibernação. As enzimas antioxidantes revelaram (1) um efeito abrangente de redução das taxas na hibernação e despertar; por exemplo, GR e CAT foram menores em todos órgãos analisados e a GST tendeu a diminuir no fígado e no rim, embora constante no coração e no pulmão. A G6PDH no fígado e no rim não variou. (2) No fígado, a GST, a Se−GPX e o teor de TBARS foram maiores na atividade de outono em relação à primavera e a Se−GPX permaneceu elevada na hibernação. (3) No fígado, a SOD foi maior na hibernação e despertar em relação ao outono e a Mn−SOD seguiu este padrão. Em contraste, no rim, coração e pulmão a SOD foi menor na hibernação e as taxas se recuperaram no coração e pulmão no despertar. A Mn−SOD seguiu este padrão no pulmão. A concentração e o estado redox da glutationa não variaram no fígado, rim e coração; no pulmão o teor de Eq−GSH e GSH foi menor na hibernação, com tendência à recuperação no despertar. O teor de PC no rim foi maior na hibernação e diminuiu no despertar. No fígado, as alterações no jejum se assemelham às sazonais, como sugerem a inibição da CAT e GR e aumento da Se−GPX. Os efeitos do jejum na primavera no rim diferem dos efeitos sazonais, como sugerem a redução do teor de Eq−GSH e GSH e o aumento da razão GSSG:GSH, a redução da G6PDH e o aumento de PC. No conjunto, houve um efeito predominante de redução das taxas enzimáticas na hibernação e no despertar, exceto pelas taxas aumentadas da SOD e Se−GPX no fígado e pela recuperação da SOD no coração e da GR, SOD e Mn−SOD no pulmão no despertar. As elevadas taxas das enzimas antioxidantes no teiú em comparação a outros ectotermos e a ausência de evidências de estresse oxidativo no despertar sugerem que a atividade enzimática remanescente é suficiente para prevenir danos aos tecidos face às flutuações do metabolismo / The tegu lizards hatch during the summer, when they face the challenge of growing and storing substrates during a short time before going into fasting and metabolic depression (≈80% at 17 °C) during winter. The reactivation of metabolism and of blood perfusion during arousal could favor the occurrence of oxidative stress in the tissues. The first part of his study investigated adjustments which potentially conciliate energy demands in neonatal tegus, particularly during pre-hibernation, by video recording of animal behavior and by measuring the mass of fat bodies and levels of plasma corticosterone (CORT) during the annual cycle. In the early autumn the body mass of the tegu was 27 g and the rostro−cloacal length was 9.3 cm, which increased 40% and 20%, respectively, while the rates decreased progressively until reach zero in winter. In spring activity body mass increased 80% in relation to values during arousal and duplicated in relation to late summer. The fat bodies mass relative to body mass was 3.7% in early autumn, and decreased during the subsequent months accumulating a mass loss of 63% during arousal. In early autumn, 74% of the tegus were active for 4.7 h and they basked for 2 h daily; during the autumn the number of animals and the time spent in activity decreased until they become totally inactive. In spring 83% of the tegus were active for 7 h and they basked for 4 h daily. Similar seasonal pattern was observed in the locomotory and feeding activities. In the autumn, feeding was interrupted prior to the interruption of daily activity and the tegus were aphagic a few weeks before the entry into hibernation. The CORT level was the highest in early autumn and reduced progressively to 75% and 86% during winter and arousal in early spring, respectively; later during spring the levels were 32% lower than the autumn levels. These changes suggest a role of CORT in the adjustments which promote food intake and substrate storage during the autumn. Despite a reduced food intake, the widespread decrease of daily activities in late autumn would contribute to energy saving and body mass maintenance. The time course of physiological and behavioral changes in neonates reinforces the idea of an endogenous rhythm underlying seasonal dormancy in the tegu. The second part of this study investigated the hypothesis of adjustments in antioxidant system preparatory to the moment of arousal by the analysis of markers of oxidative stress and of antioxidants in several organs of neonatal tegus, during different phases of the annual cycle and during starvation in the spring. The Vmax of CS, an indicator of the oxidative potential, did not vary in the liver and was smaller in the kidney and lung of dormant tegus. The antioxidant enzymes revealed (1) a widespread effect of lowering rates during dormancy and arousal; for instance, GR and CAT were lower in all organs examined and GST had a tendency to be lower in the liver and in the kidney tissues, although it was constant in the heart and in the lung. (2) In the liver, GST and Se-GPX, and the levels of TBARs were higher in the autumn than in the spring activity. (3) In the liver, SOD was higher during dormancy and arousal in relation to the autumn, and Mn−SOD followed this pattern. Contrastingly, SOD in the kidney, heart and lung was lower during dormancy, and rates recovered in the heart and lung during arousal before food intake. The Mn-SOD followed this pattern in the lung. The glutathione concentration and the redox balance did not change in the liver, kidney and heart; in the lung, the levels of Eq−GSH and GSH were lower and had a tendency to increase during arousal. Importantly, carbonyl proteins were increased in the kidney during dormancy and recovered during arousal. The effects of starvation during spring differed of those of fasting during winter in the kidney, as shown by the lower Eq−GSH levels and increased GSSG:GSH ratio, the lower G6PDH, and the increased carbonyl proteins. In the liver, changes during starvation followed seasonal patterns, as shown by increased Se-GPX, and decreased CAT and GR, together indicating a consistent effect exerted by interruption of food intake. The high rates of antioxidant enzymes in neonatal tegus compared with other ectotherms, and the absence of evidence of oxidative stress at arousal suggest that remaining enzyme activities are sufficient to prevent tissue damage that could be caused by the metabolic fluctuations during the annual cycle in the tegu

I focus on phylogenetic relationships of teiid lizards beginning with generic and species relationship within the family, followed by a detailed biogeographical examination of the Caribbean genus Pholidoscelis, and end by studying species boundaries and phylogeographic patterns of the widespread Giant Ameiva Ameiva ameiva. Genomic data (488,656 bp of aligned nuclear DNA) recovered a well-supported phylogeny for Teiidae, showing monophyly for 18 genera including those recently described using morphology and smaller molecular datasets. All three methods of phylogenetic estimation (two species tree, one concatenation) recovered identical topologies except for some relationships within the subfamily Tupinambinae (i.e. position of Salvator and Dracaena) and species relationships within Pholidoscelis, but these were unsupported in all analyses. Phylogenetic reconstruction focused on Caribbean Pholidoscelis recovered novel relationships not reported in previous studies that were based on significantly smaller datasets. Using fossil data, I improve upon divergence time estimates and hypotheses for the biogeographic history of the genus. It is proposed that Pholidoscelis colonized the Caribbean islands through the Lesser Antilles based on biogeographic analysis, the directionality of ocean currents, and evidence that most Caribbean taxa originally colonized from South America. Genetic relationships among populations within the Ameiva ameiva species complex have been poorly understood as a result of its continental-scale distribution and an absence of molecular data for the group. Mitochondrial ND2 data for 357 samples from 233 localities show that A. ameiva may consist of up to six species, with pairwise genetic distances among these six groups ranging from 4.7–12.8%. An examination of morphological characters supports the molecular findings with prediction accuracy of the six clades reaching 72.5% using the seven most diagnostic predictors.

Lagartos teiú eclodem no verão e enfrentam o desafio de crescer e armazenar substratos em um curto período de tempo, antes do início do período de jejum e depressão metabólica (≈80%) a temperaturas amenas durante o inverno (≈17 °C). No despertar, o aumento do metabolismo e a reperfusão de órgãos favoreceriam a ocorrência de estresse oxidativo. Na primeira parte do presente estudo investigou−se os ajustes que compatibilizam as demandas em teiús neonatos, especialmente na pré-hibernação, por meio da gravação do comportamento em vídeo e da análise da massa dos corpos gordurosos abdominais e do nível plasmático de corticosterona (CORT) durante o primeiro ciclo anual. No início do outono a massa corpórea dos teiús foi 27 g e o comprimento rostro−cloacal 9,3 cm e aumentaram 40% e 20%, respectivamente, ao longo do outono, enquanto que as taxas diminuíram progressivamente até atingirem o valor zero no início do inverno. Na primavera, a massa corpórea dos teiús aumentou 80% em relação ao despertar e dobrou em relação ao final do verão; o comprimento acumulou um aumento de 27% em relação ao final do verão. A massa relativa dos corpos gordurosos foi 3,7% no início do outono e diminuiu nos meses subsequentes; no despertar, este estoque acumulou uma perda de 63% da sua massa. No início do outono 74% dos teiús estavam ativos por 4,7 h e permaneceram 2 h assoalhando diariamente; ao longo do outono o número de animais ativos e o tempo em atividade diminuíram até que todos se tornaram inativos. Na primavera 83% dos teiús estavam ativos por 7 h e permaneceram 4 h assoalhando. Um padrão sazonal similar foi observado na atividade locomotora e na alimentação. No outono, a alimentação cessou antes da atividade diária e os teiús tornaram−se afágicos algumas semanas antes da entrada em hibernação. Os maiores níveis de CORT foram observados no início do outono, reduzindo progressivamente até valores 75 e 86% menores na dormência e despertar, respectivamente; na primavera os níveis de CORT foram 32% menores em comparação com o início do outono. Este padrão sugere um papel da CORT nos ajustes que promovem a ingestão de alimento e a deposição de substratos energéticos no outono. A redução da atividade geral no final do outono contribuiria para a economia energética e manutenção da massa corpórea, apesar da redução da ingestão de alimento. O curso temporal das alterações fisiológicas e comportamentais em neonatos reforça a ideia de que a dormência sazonal nos teiús é o resultado da expressão de um ritmo endógeno. Na segunda parte do estudo foi investigada a hipótese de que ocorreriam ajustes das defesas antioxidantes durante a hibernação, em antecipação ao despertar. Foram analisados marcadores de estresse oxidativo e antioxidantes em vários órgãos de teiús em diferentes fases do primeiro ciclo anual. A CS, um indicador do potencial oxidante, não variou no fígado e foi menor no rim e no pulmão na hibernação. As enzimas antioxidantes revelaram (1) um efeito abrangente de redução das taxas na hibernação e despertar; por exemplo, GR e CAT foram menores em todos órgãos analisados e a GST tendeu a diminuir no fígado e no rim, embora constante no coração e no pulmão. A G6PDH no fígado e no rim não variou. (2) No fígado, a GST, a Se−GPX e o teor de TBARS foram maiores na atividade de outono em relação à primavera e a Se−GPX permaneceu elevada na hibernação. (3) No fígado, a SOD foi maior na hibernação e despertar em relação ao outono e a Mn−SOD seguiu este padrão. Em contraste, no rim, coração e pulmão a SOD foi menor na hibernação e as taxas se recuperaram no coração e pulmão no despertar. A Mn−SOD seguiu este padrão no pulmão. A concentração e o estado redox da glutationa não variaram no fígado, rim e coração; no pulmão o teor de Eq−GSH e GSH foi menor na hibernação, com tendência à recuperação no despertar. O teor de PC no rim foi maior na hibernação e diminuiu no despertar. No fígado, as alterações no jejum se assemelham às sazonais, como sugerem a inibição da CAT e GR e aumento da Se−GPX. Os efeitos do jejum na primavera no rim diferem dos efeitos sazonais, como sugerem a redução do teor de Eq−GSH e GSH e o aumento da razão GSSG:GSH, a redução da G6PDH e o aumento de PC. No conjunto, houve um efeito predominante de redução das taxas enzimáticas na hibernação e no despertar, exceto pelas taxas aumentadas da SOD e Se−GPX no fígado e pela recuperação da SOD no coração e da GR, SOD e Mn−SOD no pulmão no despertar. As elevadas taxas das enzimas antioxidantes no teiú em comparação a outros ectotermos e a ausência de evidências de estresse oxidativo no despertar sugerem que a atividade enzimática remanescente é suficiente para prevenir danos aos tecidos face às flutuações do metabolismo / The tegu lizards hatch during the summer, when they face the challenge of growing and storing substrates during a short time before going into fasting and metabolic depression (≈80% at 17 °C) during winter. The reactivation of metabolism and of blood perfusion during arousal could favor the occurrence of oxidative stress in the tissues. The first part of his study investigated adjustments which potentially conciliate energy demands in neonatal tegus, particularly during pre-hibernation, by video recording of animal behavior and by measuring the mass of fat bodies and levels of plasma corticosterone (CORT) during the annual cycle. In the early autumn the body mass of the tegu was 27 g and the rostro−cloacal length was 9.3 cm, which increased 40% and 20%, respectively, while the rates decreased progressively until reach zero in winter. In spring activity body mass increased 80% in relation to values during arousal and duplicated in relation to late summer. The fat bodies mass relative to body mass was 3.7% in early autumn, and decreased during the subsequent months accumulating a mass loss of 63% during arousal. In early autumn, 74% of the tegus were active for 4.7 h and they basked for 2 h daily; during the autumn the number of animals and the time spent in activity decreased until they become totally inactive. In spring 83% of the tegus were active for 7 h and they basked for 4 h daily. Similar seasonal pattern was observed in the locomotory and feeding activities. In the autumn, feeding was interrupted prior to the interruption of daily activity and the tegus were aphagic a few weeks before the entry into hibernation. The CORT level was the highest in early autumn and reduced progressively to 75% and 86% during winter and arousal in early spring, respectively; later during spring the levels were 32% lower than the autumn levels. These changes suggest a role of CORT in the adjustments which promote food intake and substrate storage during the autumn. Despite a reduced food intake, the widespread decrease of daily activities in late autumn would contribute to energy saving and body mass maintenance. The time course of physiological and behavioral changes in neonates reinforces the idea of an endogenous rhythm underlying seasonal dormancy in the tegu. The second part of this study investigated the hypothesis of adjustments in antioxidant system preparatory to the moment of arousal by the analysis of markers of oxidative stress and of antioxidants in several organs of neonatal tegus, during different phases of the annual cycle and during starvation in the spring. The Vmax of CS, an indicator of the oxidative potential, did not vary in the liver and was smaller in the kidney and lung of dormant tegus. The antioxidant enzymes revealed (1) a widespread effect of lowering rates during dormancy and arousal; for instance, GR and CAT were lower in all organs examined and GST had a tendency to be lower in the liver and in the kidney tissues, although it was constant in the heart and in the lung. (2) In the liver, GST and Se-GPX, and the levels of TBARs were higher in the autumn than in the spring activity. (3) In the liver, SOD was higher during dormancy and arousal in relation to the autumn, and Mn−SOD followed this pattern. Contrastingly, SOD in the kidney, heart and lung was lower during dormancy, and rates recovered in the heart and lung during arousal before food intake. The Mn-SOD followed this pattern in the lung. The glutathione concentration and the redox balance did not change in the liver, kidney and heart; in the lung, the levels of Eq−GSH and GSH were lower and had a tendency to increase during arousal. Importantly, carbonyl proteins were increased in the kidney during dormancy and recovered during arousal. The effects of starvation during spring differed of those of fasting during winter in the kidney, as shown by the lower Eq−GSH levels and increased GSSG:GSH ratio, the lower G6PDH, and the increased carbonyl proteins. In the liver, changes during starvation followed seasonal patterns, as shown by increased Se-GPX, and decreased CAT and GR, together indicating a consistent effect exerted by interruption of food intake. The high rates of antioxidant enzymes in neonatal tegus compared with other ectotherms, and the absence of evidence of oxidative stress at arousal suggest that remaining enzyme activities are sufficient to prevent tissue damage that could be caused by the metabolic fluctuations during the annual cycle in the tegu