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.

A plasticidade fenotípica do intestino está presente em diferentes grupos de vertebrados e permite ajustes de caráter antecipatório ou de curto prazo na capacidade funcional do intestino frente a flutuações previsíveis e não previsíveis na disponibilidade de alimento no ambiente. No presente trabalho, avaliamos as alterações sazonais na morfologia e na capacidade de oxidação de substratos energéticos no intestino médio de lagartos teiú Tupinambis merianae. A resposta ao jejum associado à depressão metabólica na dormência de inverno foi contrastada com as alterações após 20 dias de jejum na fase ativa. Grupos de animais jovens foram mortos em diferentes fases do primeiro ciclo anual e o intestino médio foi removido e pesado. Amostras do terço proximal do órgão foram transferidas para frascos contendo formaldeído tamponado e o restante do tecido foi picotado e amostras aleatórias foram congeladas em N2 líquido e transferidas para freezer -80 oC. Variáveis morfológicas foram analisadas em cortes histológicos de 5 μm de espessura utilizando-se o método estereológico. O teor de água e o de proteína solúvel e total foi medido nas amostras por meio de ensaios padrão; as atividades máximas de enzimas foram medidas por espectrofotometria em condições saturantes de substrato e cofatores. No outono, a massa relativa do intestino é 1,04% e diminui 23% durante a dormência, junto a uma redução na densidade de volume da mucosa e de superfície do epitélio, da altura máxima dos vilos e do conteúdo protéico total. O epitélio altera sua conformação estrutural, passando de colunar simples para pseudo-estratificado, sugerindo intensa atividade proliferativa. Após o despertar na primavera, há um aumento de mais de duas vezes da massa do intestino, com um aumento da densidade de superfície epitelial e, possivelmente, do comprimento e/ou diâmetro do órgão. Em animais submetidos ao jejum, a massa intestinal relativa diminui 49% em relação a animais alimentados, porém, a atrofia da mucosa é menos intensa e o epitélio é mais preservado, além de um aumento da espessura da túnica muscular. O tecido possui elevado potencial para o uso de diferentes substratos energéticos e o tipo preferencial seria regulado em função do estado nutricional e metabólico do animal. As enzimas glicolíticas HK, PK e LDH não variam ao longo do ciclo anual, assim como a transaminase AspAT. Por outro lado, a GDH, enzima da oxidação de aminoácidos, a HOAD, enzima da β- oxidação lipídica e a CS, indicadora da capacidade aeróbia mitocondrial estão fortemente inibidas na dormência, acompanhando a depressão metabólica no animal. Em animais submetidos ao jejum na primavera, todas as enzimas tiveram suas atividades reduzidas e, em consonância com os dados da morfologia do tecido, os ajustes na capacidade funcional do órgão aparentemente se dão de maneira diferente em relação ao jejum associado à dormência sazonal, em função do caráter previsível e da existência de uma fase antecipatória neste fenômeno. / The gut phenotypic plasticity is widely documented in the vertebrates and would allow to either short term or anticipatory adjustments in the organ functional capacity, to cope with unpredictable and periodic changes of food availability in the environment. This study investigates seasonal changes of morphology and in the capacity for substrate oxidation in the midgut of the tegu lizard Tupinambis merianae, associated with prolonged fasting and metabolic depression in winter months. In addition, the pattern of change was compared with the adjustments induced by 20 days of fasting in spring active animals. Groups of young lizards were killed in distinct phases during the first annual cycle and the midgut was quickly excised and weighted. Tissue samples were removed from the organ proximal third and preserved in fixative solution for histology. The remaining tissue was cut in small pieces and aliquots were frozen in liquid N2 and stored at -80oC for the assays. The morphological changes were analyzed in 5μm thick slices using stereological methods. The content of water and of total and soluble proteins were measured using standard assays, and maximum activities of metabolic enzymes were measured by espectrophotometry. The mid-gut mass is 1.04% of body mass in autumn activity and decreases 23% during winter dormancy, combined with a reduction of mucosal volume and surface densities, of villus maximal height and of total protein content. The epithelial cells change conformation from columnar to pseudo-stratified, suggesting intense proliferative activity during dormancy. Later in spring activity, the mid-gut mass increases to 1.64% combined with an increase of epithelial surface density and possibly of midgut lenght and/or diameter. Atrophy during fasting was higher in active lizards, 49% in relation to fed animals, the mucosal density however is more preserved than during dormancy and the muscle layer increases thickness. High levels of enzyme activities suggest a potential to obtain energy from different substrates and the regulatory mechanisms of fuel selection would act as a function of the physiological context. HK, PK and LDH, and AspAT, acting on pathways of glucose and amino-acid oxidation respectively, do not change during the annual cycle, whereas GDH and HOAD (amino-acid and fatty acid oxidation respectively), and CS (indicator of mitochondrial aerobic capacity) are strongly inhibited in dormant and arousing animals. Fasting during spring activity caused all enzymes to be inhibited and this effect, together with large tissue atrophy, suggest that in the short term fasting the regulatory mechanisms allow to save glucose for glucose-dependent tissues, besides contributing to energy spare at the whole body level.

A plasticidade fenotípica do intestino está presente em diferentes grupos de vertebrados e permite ajustes de caráter antecipatório ou de curto prazo na capacidade funcional do intestino frente a flutuações previsíveis e não previsíveis na disponibilidade de alimento no ambiente. No presente trabalho, avaliamos as alterações sazonais na morfologia e na capacidade de oxidação de substratos energéticos no intestino médio de lagartos teiú Tupinambis merianae. A resposta ao jejum associado à depressão metabólica na dormência de inverno foi contrastada com as alterações após 20 dias de jejum na fase ativa. Grupos de animais jovens foram mortos em diferentes fases do primeiro ciclo anual e o intestino médio foi removido e pesado. Amostras do terço proximal do órgão foram transferidas para frascos contendo formaldeído tamponado e o restante do tecido foi picotado e amostras aleatórias foram congeladas em N2 líquido e transferidas para freezer -80 oC. Variáveis morfológicas foram analisadas em cortes histológicos de 5 μm de espessura utilizando-se o método estereológico. O teor de água e o de proteína solúvel e total foi medido nas amostras por meio de ensaios padrão; as atividades máximas de enzimas foram medidas por espectrofotometria em condições saturantes de substrato e cofatores. No outono, a massa relativa do intestino é 1,04% e diminui 23% durante a dormência, junto a uma redução na densidade de volume da mucosa e de superfície do epitélio, da altura máxima dos vilos e do conteúdo protéico total. O epitélio altera sua conformação estrutural, passando de colunar simples para pseudo-estratificado, sugerindo intensa atividade proliferativa. Após o despertar na primavera, há um aumento de mais de duas vezes da massa do intestino, com um aumento da densidade de superfície epitelial e, possivelmente, do comprimento e/ou diâmetro do órgão. Em animais submetidos ao jejum, a massa intestinal relativa diminui 49% em relação a animais alimentados, porém, a atrofia da mucosa é menos intensa e o epitélio é mais preservado, além de um aumento da espessura da túnica muscular. O tecido possui elevado potencial para o uso de diferentes substratos energéticos e o tipo preferencial seria regulado em função do estado nutricional e metabólico do animal. As enzimas glicolíticas HK, PK e LDH não variam ao longo do ciclo anual, assim como a transaminase AspAT. Por outro lado, a GDH, enzima da oxidação de aminoácidos, a HOAD, enzima da β- oxidação lipídica e a CS, indicadora da capacidade aeróbia mitocondrial estão fortemente inibidas na dormência, acompanhando a depressão metabólica no animal. Em animais submetidos ao jejum na primavera, todas as enzimas tiveram suas atividades reduzidas e, em consonância com os dados da morfologia do tecido, os ajustes na capacidade funcional do órgão aparentemente se dão de maneira diferente em relação ao jejum associado à dormência sazonal, em função do caráter previsível e da existência de uma fase antecipatória neste fenômeno. / The gut phenotypic plasticity is widely documented in the vertebrates and would allow to either short term or anticipatory adjustments in the organ functional capacity, to cope with unpredictable and periodic changes of food availability in the environment. This study investigates seasonal changes of morphology and in the capacity for substrate oxidation in the midgut of the tegu lizard Tupinambis merianae, associated with prolonged fasting and metabolic depression in winter months. In addition, the pattern of change was compared with the adjustments induced by 20 days of fasting in spring active animals. Groups of young lizards were killed in distinct phases during the first annual cycle and the midgut was quickly excised and weighted. Tissue samples were removed from the organ proximal third and preserved in fixative solution for histology. The remaining tissue was cut in small pieces and aliquots were frozen in liquid N2 and stored at -80oC for the assays. The morphological changes were analyzed in 5μm thick slices using stereological methods. The content of water and of total and soluble proteins were measured using standard assays, and maximum activities of metabolic enzymes were measured by espectrophotometry. The mid-gut mass is 1.04% of body mass in autumn activity and decreases 23% during winter dormancy, combined with a reduction of mucosal volume and surface densities, of villus maximal height and of total protein content. The epithelial cells change conformation from columnar to pseudo-stratified, suggesting intense proliferative activity during dormancy. Later in spring activity, the mid-gut mass increases to 1.64% combined with an increase of epithelial surface density and possibly of midgut lenght and/or diameter. Atrophy during fasting was higher in active lizards, 49% in relation to fed animals, the mucosal density however is more preserved than during dormancy and the muscle layer increases thickness. High levels of enzyme activities suggest a potential to obtain energy from different substrates and the regulatory mechanisms of fuel selection would act as a function of the physiological context. HK, PK and LDH, and AspAT, acting on pathways of glucose and amino-acid oxidation respectively, do not change during the annual cycle, whereas GDH and HOAD (amino-acid and fatty acid oxidation respectively), and CS (indicator of mitochondrial aerobic capacity) are strongly inhibited in dormant and arousing animals. Fasting during spring activity caused all enzymes to be inhibited and this effect, together with large tissue atrophy, suggest that in the short term fasting the regulatory mechanisms allow to save glucose for glucose-dependent tissues, besides contributing to energy spare at the whole body level.

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

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

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2016-08-10T14:51:13Z No. of bitstreams: 1 Josivan Soares da Silva.pdf: 766504 bytes, checksum: d85f1ddd5a6f11d4b1bbfdf640ff0681 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-10T14:51:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Josivan Soares da Silva.pdf: 766504 bytes, checksum: d85f1ddd5a6f11d4b1bbfdf640ff0681 (MD5) Previous issue date: 2013-08-09 / The local ecological knowledge (LEK) related to natural resources and owned by traditional communities is an important tool to understand the biology of several species in natural environment. Among the species of animals used by traditional communities, Tupinambis merianae and H. malabaricus are very important because of their appreciation and use by human populations for food, in local trade and in folk medicine. Due to their ecological and socio-economic importance, the present study aimed to investigate the relationships between the LEK and the conventional ecological knowledge from ethnoecological and ecological information about diet and reproduction of these species in the semiarid region of northeastern Brazil. Informants who use H. malabaricus were mothly interviewed after the Association of Fishermen meetings and the T. merianae hunters were identified using the technique "snow-ball". The free list technique was used to access animals' food information and their reproductive features were recorded using semi-structured interviews. Stomach contents of animals and their reproductive structures were macroscopically analyzed with a stereomicroscope. A total of 70 hunters and 27 fishermen were interviewed. Informants did not reported different food items for the ontogenetic stages of both species. There were no significant differences between the proportions of food categories mentioned by informants and those observed in analyzing the stomach contents of T. merianae (X ² = 0.907, p = 0.6355). However significant differences between the observed and mentioned food categories were reported for H. malabaricus (X ² = 17,293, p <0.001). Reproduction of T. merianae, according to the informants, occurs from September to February, being November and December the months which presented the highest proportions of citations when compared to the other months (X ² = 36, 857, p = 0.0001). For H. malabaricus there were no significant differences between the frequency of occurrence of the species' reproductive months (G = 14.73, p = 0.1419) and the frequency of mention of these months (X ² = 0.412, p = 0.7255). Based on these results, it was observed that informants have a detailed knowledge about the biological aspects of the animals of this study, providing ecological information that can be used as hypothesis to be tested by western science. / O conhecimento ecológico local (CEL) que populações tradicionais possuem com relação aos recursos naturais se mostra uma importante ferramenta para a compreensão da biologia de diversas espécies no ambiente natural. Dentre as espécies de animais utilizadas por comunidades tradicionais, destacam-se o Tupinambis merianae e Hoplias malabaricus, que são apreciadas e utilizadas por populações humanas para alimentação, no comércio de pequena escala e na medicina popular. Devido à importância ecológica e socioeconômica destas espécies, o presente trabalho objetivou investigar as relações existentes entre o CEL e o conhecimento ecológico convencional, a partir de informações etnoecológicas e ecológicas sobre a dieta e reprodução destas duas espécies no semiárido do nordeste brasileiro. Os informantes que fazem uso de H. malabaricus foram abordados mensalmente após as reuniões da Associação de pescadores e a identificação dos caçadores que fazem uso de T. merianae foi realizada através da técnica “bola-de-neve”. A técnica da lista livre foi utilizada para acessar as informações alimentares dos animais e seus aspectos reprodutivos foram registrados a partir de entrevistas semiestruturadas. O conteúdo gástrico dos animais e suas estruturas reprodutivas foram analisados macroscopicamente com auxílio de estereomicroscópio. Um total de 70 caçadores e 27 pescadores foi entrevistado. Os informantes não reportaram itens alimentares diferenciados para as fases ontogenéticas das duas espécies em estudo. Não foram constatadas diferenças significativas entre as proporções das categorias alimentares citadas pelos informantes e as observadas a partir do conteúdo gástrico de T. merianae (X² = 0.907; p = 0.6355). Todavia, diferenças significativas entre as categorias alimentares citadas e observadas foram reportadas para H. malabaricus (X² = 17.293; p <0.001). A reprodução de T. merianae, segundo os entrevistados, ocorre de setembro a fevereiro, sendo os meses de novembro e dezembro os que apresentaram maiores proporções de citação quando comparado aos outros meses (X² = 36, 857; p = 0,0001). Para H. malabaricus não foram constatadas diferenças significativas entre a frequência de ocorrência dos meses reprodutivos da espécie (G = 14,73; p = 0,1419) e a frequência de citação destes meses (X² = 0.412; p = 0,7255). Com base nestes resultados, observou-se que os entrevistados demonstraram possuir um detalhado conhecimento sobre os aspetos biológicos dos animais em estudo, fornecendo informações ecológicas que podem ser utilizadas como hipóteses a serem testadas pela ciência ocidental.