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Previous issue date: 2007-04-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / The condition of poor oxygen, called hypoxia, can affect aquatic environments.
Their cause can be natural or, more frequently, a consequence of anthropogenic action.
Among fish, the Siluriformes group (catfishes and armoured catfishes) contains
hypoxic-tolerant species, being considered interesting experimental models. This study
utilized the air-breathing armoured catfish Pterygoplichthys anisitsi, with the objective
to analyze its respiratory physiology, at aquatic and air respiration, submitted to
experimental conditions of hypoxia and air exposure to compare its respiratory
behaviour and oxygen transport cascade steps (ventilatory, morphofunctional,
haemoglobin and metabolic aspects). From all these experiments it can be concluded
that gills respiratory surface is much more developed than stomach s surface, which
indicates dependency on aquatic respiration. Furthermore, the air-breathing organ serves
as an air reservatory that can assure the tolerance to reduced oxygen availability in the
water. It was verified that the air-breathing behaviour is continuous, in non regular
periods, but not obligatory and, even in normoxia, its more frequently occurs at night
and in synchronic episodes, probably consisting in an antipredatory behaviour. In
exposure to hypoxia and without access to atmospheric air, the reduction in metabolic
rate and O2 extraction, the stomach supports the oxy-conformist behaviour that is
characterized by apnoea with the gradual reduction of oxygen tension. The association
among a stomach air reservatory, the continuous, but non-obligatory air breathing, an
oxy-conformist behaviour characterized by apnoea, the presence of an haemoglobin
cathodic component, and a higher haemoglobin-oxygen affinity in hypoxia perform
necessary adjustments to hypoxia conditions. Moreover, the haematological parameters
increase hypoxia tolerance, since hemoconcentration contribute to the enhanced
capacity of O2 transportation in response to the increased demand and, therefore, result
in a higher haemoglobin-oxygen affinity. With the decrease of metabolic rate and O2
extraction, there is the activation of anaerobic metabolism by fermentative process to
maintain the energetic supply. Differently from hypoxia condition, the gills do not seem
to be functional during air exposure, given that it was not observed a water flow through
branchial filaments and, thus the stomach surface can be considered the respiratory
organ in this condition. When exposed to air, periods of intermittent inspiration and
expiration behaviour through the mouth are verified in order to supply air to the
stomach. Additionally, haemoglobin-oxygen affinity is similar to that observed in
normoxia and, in the same way, there is not alteration on haematological parameters.
These observations indicate the functionality of stomach as a respiratory surface and the
maintenance of aerobic metabolism. However, air exposure is a stressful condition, as it
can be proved by the reduction of hepatic and muscular glucose and, the increase of
plasma glucose, and may, as a consequence, be utilized by species only in emergence
situations. / A condição de pouca disponibilidade de oxigênio, conhecida como hipóxia,
pode afetar ambientes aquáticos. Suas causas podem ser naturais ou, mais comumente,
devido à ação antropogênica. Entre os peixes, o grupo Siluriformes (bagres e cascudos)
possui espécies tolerantes à hipóxia, sendo consideradas bons modelos experimentais
para estudos com hipóxia. Este estudo utilizou o cascudo de respiração aérea acessória
Pterygoplichthys anisitsi, com o objetivo de analisar sua fisiologia respiratória, em
respiração aquática e em respiração aérea, sob condições experimentais de hipóxia e de
exposição aérea para interrelacionar seu comportamento respiratório e os eventos da
cascata de O2 (ventilatórios, morfofuncionais, hemoglobínicos e metabólicos). A partir
dos experimentos realizados com esses aspectos, em condição de hipóxia, foi concluído
que a superfície respiratória das brânquias é maior que a superfície respiratória
estomacal, o que indica dependência da respiração aquática e, o órgão de respiração
aérea serve como um reservatório de ar e pode auxiliar na tolerância à baixa
disponibilidade de oxigênio na água. Como verificado, o comportamento de respiração
aérea é contínuo, em intervalos não regulares, mas não-obrigatório e, mesmo em
normóxia, sua maior freqüência ocorre no período noturno e de modo sincrônico,
possivelmente, um comportamento antipredatório. Já na exposição à hipóxia, sem
acesso ao ar atmosférico, a partir da diminuição da taxa metabólica e extração de O2, o
estômago suporta o comportamento oxi-conformista caracterizado por apnéia com a
redução gradual da tensão de oxigênio. Aliado ao fato do estômago ser fonte de
estocagem de ar, a respiração aérea ser contínua mas não-obrigatória e o
comportamento, em hipóxia sem acesso ao ar atmosférico, ser oxi-conformista
caracterizado por apnéia, também a presença de uma componete hemoglobínico
catódico, com alta afinidade ao oxigênio e não afetada por diminuição de pH, e a
verificação de uma maior afinidade hemoglobina-oxigênio em hipóxia constituem
ajustes auxiliares e necessários frente à condição de hipóxia. Conjuntamente, a esses
ajustes, a tolerância à hipóxia também é suportada pelos parâmetros hematológicos, por
meio da hemoconcentração que contribui para maior capacidade de carreamento de
oxigênio para uma demanda aumentada e, da mesma forma, a afinidade hemoglobinaoxigênio
é maior. Ainda, com a diminuição da taxa metabólica e extração de O2, há
ativação do metabolismo anaeróbico com o processo de fermentação láctica para tentar
manter o fornecimento energético. Diferentemente da condição de hipóxia, as
brânquias, aparentemente, não são funcionais na exposição aérea, pois não há fluxo de
água que passa entre seus filamentos e, dessa forma, a superfície respiratória a ser
considerada é unicamente a do estômago. Quando exposto ao ar são verificados
períodos de comportamento de inspiração e expiração intermitentes pela boca, de
forma a suprir o estômago com ar. Na condição de exposição ao ar, a afinidade
hemoglobina-oxigênio é similar àquela da condição de normóxia e, da mesma forma,
não há alteração nos parâmetros hematológicos, o que evidencia a funcionalidade da
superfície respiratória estomacal e, também, há a manutenção do metabolismo aeróbio.
Embora não ocorram alterações nesses parâmetros e a espécie mostre capacidade de
obter O2 atmosférico, a exposição aérea é uma condição estressante, verificado pela
redução de glicose hepática e muscular e, aumento da glicose plasmática, e assim parece
ser utilizada pela espécie em situações emergenciais.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/1198 |
| Date | 26 April 2007 |
| Creators | Cruz, André Luis da |
| Contributors | Fernandes, Marisa Narciso |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciências Fisiológicas, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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