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Previous issue date: 2006-05-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / The stress level, via change in the plasma concentration of cortisol and the physiological and
metabolic responses caused by osmotic shock and hypoxia and the effect of cortisol injection on theses
responses, were studied in traíra, Hoplias malabaricus, injected and non-injected with cortisol
exogenous (IC) and maintained in water similar to it natural environment (C- control) and in deionized
water (AD) in normoxia (PO2 = 140 mmHg) and severe hypoxia (H, PO2 = 25-30 mmHg) during 48h.
Animals injected with soy oil consisted the sham-operated group (TEST). Blood variables, pH,
hematocrit (Hct) and hemoglobin concentration (Hb), osmolality, Na+, K+, and Cl- ion concentration,
cortisol, glucose, lactate, ammonium and protein concentration were determined following 6, 12, 24,
36 and 48h in each experimental condition, after blood sample obtained via implanted catheter in the
ventral vein. Twenty four and forty eight hours after the beginning of experiments, the gills of 5
animals from each group were removed for determination of Na+/K+-ATPase activity and chloride cell
(CC) density using immunohistochemistry against Na+/K+-ATPase enzyme. Osmotic shock resulted in
slow increasing of cortisol level in normoxia until 24h in group AD and fast increasing (6h) in fish
exposed to hypoxia evidencing that the activation of hypothalamus hypophysis -interrenal axis
depends on stressor agent. Cortisol injection (IC) in normoxia induced plasma glucose increasing in all
experimental groups, with exception of AD group compared with controls that showed a tendency to
increase only after 36-48h. During hypoxia, glucose increased in the DH+IC group only on the first
24h. Hydromineral unbalance, in normoxia, was observed with the increase of [Na+] and [K+] in all
experimental groups and a decreasing of plasma [Cl-] only in the AD group in 6 and 24h, returning to
values of control group after 36h, meanwhile, in hypoxia, the osmolality, [Cl-] and [Na+] decreased on
the first 12, 6 and 12h, respectively, in non-injected groups. Transitory [K+] disturbance was observed
in ADH (6h) and CH+IC (24 and 48h) groups. Changes in plasma glucose and lactate were observed
in all injected groups in normoxia and hypoxia (with exception lactate concentration in CH+IC group),
which evidences a possible effect of cortisol on these responses. In normoxia, the increasing of lactate,
glucose and Na+ concentration in the injected groups may be related to exogenous cortisol and/or
cholinergic activation instead of HHI activation axis. The changes of plasma glucose, lactate,
pyruvate, ammonium and proteins suggested an increase of energy demand to homeostasis
maintenance as a consequence of changes in cortisol. The significant increasing of pH may be due to
metabolic alkalosis caused by a decreasing in plasma K+ and Cl- ions, which may stimulate the
secretion of H+ ions to renal tubules in AD group in normoxia, while the increasing of pH in hypoxia
may be explained by carbonic anhydrase activity in the erythrocytes with H+ production that
combined with Hb+ or was changed with bicarbonate (HCO3
-/Cl-) in ADH. The reduction of pH, in
hypoxia, in the ADH+IC group may be due to increase of lactate produced by cellular metabolism
(acid metabolic). Hct showed a tendency to decrease, in normoxia, on the first 6h in C, TEST and AD
groups and 12h in C+IC group, and to increase in the AD+IC group in 6 and 24h. In hypoxia, the Hct
decreased on the first 6h in ADH+IC group and 12h in the CH, ADH e CH+ IC groups. Hb
concentration did not change either in normoxia or hypoxia. Two chloride cell populations were
identified in the gill filaments and lamellae of H. malabaricus; light-CC and dark-CC are restricted in
the filaments an rarely in the lamellae. After osmotic and hypoxic stresses there were a density
increase of CC of both types in the filament and lamella. Dark-CC density (mature and/or active)
increased with the increase of cortisol levels and, consequently, the Na+/K+-ATPase activity followed
these increasing in CC. The results of present study evidenced that the cortisol increasing above it
basal level in H. malabaricus affect in the ionic equilibrium and energetic metabolism in fish kept in
environment similar to it natural habitat. However, the effects of stress on the ionic equilibrium and
metabolism may be reduced if cortisol level is above of the basal level of this species. / O nível de estresse, avaliado pela alteração na concentração plasmática de cortisol e as
alterações fisiológicas e metabólicas provocadas pelo choque osmótico e hipóxia e o efeito da injeção
prévia de cortisol sobre essas alterações, foram investigadas em traíra, Hoplias malabaricus, não
injetadas e injetadas com cortisol exógeno (IC) e mantidas em água similar à de seu ambiente natural
(C - controle) e em água deionizada (AD) em normóxia (PO2 = 140 mmHg) e hipóxia severa (H, PO2
= 25-30 mmHg) durante 48 horas. O grupo testemunho (TEST) foi constituído por animais injetados
com óleo de soja (veículo). As variáveis sanguíneas, pH, hematócrito (Hct) e concentração de
hemoglobina (Hb), e as plasmáticas, osmolalidade, concentração dos íons Na+, K+, e Cl-, cortisol,
glicose, lactato, piruvato, amônia e proteínas, foram determinadas após 6, 12, 24, 36 e 48h em cada
condição experimental, após colheita de sangue via cânula implantada na veia ventral. Vinte e quatro e
quarenta e oito horas após o início dos experimentos, as brânquias de 5 animais de cada grupo foram
removidas para determinação da atividade da Na+/K+-ATPase e da densidade das células de cloreto
(CC) através da imunohistoquímica contra a enzima Na+/K+-ATPase. O choque osmótico resultou em
uma alteração lenta do cortisol plasmático em normóxia (24h no grupo AD) e rápida quando o animal
foi exposto a hipóxia (6h no grupo ADH) evidenciando que a ativação do eixo Hipotálamo-Hipófise-
Interrenal depende do estímulo estressor. A injeção de cortisol (IC) em normóxia induziu um rápido
aumento na glicose plasmática em todos os grupos experimentais, com exceção do grupo AD em
relação ao grupo C que mostrou uma tendência a aumentar somente após 36-48h. Em hipóxia a glicose
aumentou nos grupos ADH+IC apenas nas primeiras 24h. Distúrbio no balanço hidromineral, em
normóxia, foi observado com o aumento na [Na+] e [K+] em todos os grupos experimentais e
diminuição na [Cl-] plasmática somente para o grupo AD em 6 e 24h, retornando aos valores do grupo
C após 36h, enquanto que, em hipóxia, a osmolalidade, a [Cl-] e a [Na+] diminuíram nas primeiras 12,
6 e 12h, respectivamente nos grupos não injetados. Um distúrbio transitório foi observado na [K+] nos
grupos ADH (6h) e CH+IC (24 e 48h). Em todos os grupos injetados a variação de lactato e glicose
plasmática foi observada tanto em normóxia como em hipóxia (com exceção para o lactato no grupo
CH+IC) o que evidencia o possível efeito do cortisol nestas respostas. Em normóxia, o aumento da
concentração do lactato, glicose e Na+ nos grupos injetados pode ser devido mais ao cortisol exógeno
e/ou ativação colinérgica do que a ativação do eixo HHI. As alterações nas concentrações da glicose,
lactato, piruvato, amônia e proteína plasmática sugerem um aumento da demanda energética para
manutenção da homeostase, podendo ser a conseqüência da variação de cortisol. O aumento
significativo do pH pode ser reflexo da alcalose metabólica causada pela diminuição nos íons K+ e Cl
que podem estimular a secreção de íons H+ para o interior do tubo renal nos grupos AD em normóxia.
O aumento do pH em hipóxia pode ser explicado pela atividade da anidrase carbônica nos eritrócitos
com a formação de íons H+ que se liga a Hb e de bicarbonato que deixa a célula e é trocado por íons
Cl- em ADH. A diminuição do pH, em hipóxia, no grupo ADH+IC pode ser devida ao aumento do
lactato advindo do metabolismo celular (acidose metabólica). O Hct mostrou uma tendência a
diminuição, em normóxia, nas primeiras 6h nos grupos C, TEST e AD e 12h no grupo C+IC e a
aumentar no grupo AD+IC em 6 e 24h. Em hipóxia ocorreu diminuição do Hct nas primeiras 6 horas
no grupo ADH+IC e nas primeiras 12 horas nos grupos CH, ADH e CH+ IC. Não houve alteração na
[Hb] tanto em normóxia como em hipóxia. Duas populações de CC foram identificadas nos filamentos
branquiais e lamelas de H. malabaricus; CC-claras e CC-escuras estão restritas aos filamentos
branquiais e raramente aparecem nas lamelas no grupo controle. Após o estresse osmótico e hipóxico
ocorreu um aumento na densidade dos dois tipos de CC no filamento e lamela. A densidade de CCescuras
(maduras e/ou ativas) aumentou com a elevação do cortisol plasmático e, conseqüentemente, a
atividade específica da Na+/K+-ATPase acompanhou esse aumento. Os resultados do presente estudo
evidenciam que níveis de cortisol acima dos níveis basais em H. malabaricus interferem no equilíbrio
iônico e no metabolismo energético quando mantidos em ambiente semelhante ao habitat natural.
Entretanto, se o animal for exposto a um estímulo estressor, os efeitos no equilíbrio iônico e
metabólico podem ser amenizados quando os níveis de cortisol plasmático estão acima do nível basal.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/1563 |
| Date | 25 May 2006 |
| Creators | Sakuragui, Marise Margareth |
| Contributors | Fernandes, Marisa Narciso |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ecologia e Recursos Naturais, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| 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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