Plasticidade metabólica e fisiológica do peixe antártico Notothenia rossiI (Richardson 1844) aclimatado a altas temperaturas

Abstract

Resumo: Para indivíduos marinhos a temperatura é um importante fator abiótico e os nichos de espécies ectotérmicas são definidos biogeograficamente de acordo com as restrições e compensações envolvidas na adaptação térmica. O aquecimento acelerado da Península Antártica e ilhas adjacentes têm suscitado questões sobre a plasticidade térmica de espécies ectotérmicas antárticas. Peixes antárticos apresentam diversos mecanismos importantes para a sobrevivência em ambientes com temperaturas próximas à -2°C, com gelo na superfície da água e em vias de congelamento. Em sua ictiofauna destacam-se os peixes pertencentes à subordem Notothenioidei, um grupo de peixes que domina a biomassa marinha antártica. Dentre essas espécies destaca-se a Notothenia rossii (Richardson, 1844) devido à ampla distribuição na costa circum-Antártica, representando uma das quatro espécies de maior ocorrência na Baia do Almirantado, Ilha Rei George, Península Antártica, local deste estudo. Com o objetivo de avaliar as respostas fisiológicas e o perfil metabólico da espécie N. rossii frente ao estresse térmico a temperaturas elevadas foram realizados bioensaios na Estação Antártica Comandante Ferraz, durante os invernos de 2009 e 2010. Os peixes foram aclimatados nas temperaturas de 0, 4 e 8°C durante 24, 96, 360 e 720 horas. Nos tecidos hepáticos e musculares, foi analisada a percentagem de umidade e minerais, a concentração tecidual dos substratos energéticos e a atividade de enzimas representantes do metabolismo energéticos e oxidativo, observando também os constituintes plasmáticos. Na aclimatação da N. rossii em 8°C, a elevação dos níveis de glicose-6-fosfatase (G6Pase) ficou evidente a partir do tempo de 96 h em relação ao observado em 0°C e foi acompanhada de hiperglicemia em todos os tempos analisados. Por outro lado, as concentrações de glicogênio muscular e hepático foram inferiores aos valores de referência (0°C) com diferença mínima de 41%. Na exposição a 4°C após 96 h a glicemia foi 48% inferior ao observado em 0°C, sendo, 57 e 73% abaixo em 360 e 720 h respectivamente. Ainda referente aos mesmos tempos a concentração hepática de glicogênio em 4°C superou em 21% o observado em 0°C, enquanto a atividade da G6Pase aumentou apenas em 720 h de exposição. A modulação positiva dos níveis de G6Pase no fígado da N. rossii na aclimatação a 8°C indica um aumento do potencial gliconeogênico desse tecido e a sua capacidade exportadora de glicose para o sangue. Contudo, esse efeito não ficou evidente em 4°C onde a N. rossii mostrou incapacidade de manter a sua glicemia. Embora estenotérmico N. rossii foi capaz de sobreviver na temperatura de 8°C durante 30 dias demonstrando sua plasticidade térmica. Apesar de ter evoluído sob temperaturas baixas e estáveis possui mecanismos de resposta à elevação da temperatura do meio, porém, estas são diferenciadas entre 4°C e 8°C.

Abstract: The temperature is an abiotic important factor for marine species and the niches of ectothermic species are biogeographically defined according to the constraints and tradeoffs involved in thermal adaptation. The accelerated warming of the Antarctic Peninsula and adjacent islands has raised questions about the thermal plasticity in Antarctic ectothermic species. Antarctic fish have several important mechanisms for survival in environments with temperatures close to -2°C, with ice on the water surface and near the freezing point. The suborder Notothenioidei is a group of fish that dominates the Antarctic marine biomass, among these species there is the Notothenia rossii (Richardson, 1844) with wide distribution in the circum-Antarctic coast, it representing one of the four most frequent species in the Admiralty Bay, King George Island, Antarctic Peninsula. The objective of this study was to evaluate the physiological and metabolic profile of N. rossii in warm acclimation. Experiments were conducted in Comandante Ferraz Brazilian Antarctic Station during the winters of 2009 and 2010. The fish were acclimated at temperatures of the 0, 4 and 8°C during 24, 96, 360 and 720 hours. In liver and muscle tissues, we analyzed the percentage of moisture and minerals, the concentration of energy substrates in tissues and enzyme activity representatives of energy metabolism and oxidative, noting also plasma constituents. At 8°C N. rossii there was high levels of glucose-6-phosphatase (G6Pase) from the time of 96 h compared to that observed at 0°C and it was accompanied by hyperglycemia at all times analyzed. On the other hand the concentrations of muscle and liver glycogen were lower than reference values (0°C) with minimal difference of 41%. After 96 h of exposure at 4°C the blood glucose was 48% lower than that at 0°C, being respectively 57 and 73% lower at 360 and 720 h. In the same time of acclimatization the concentration of hepatic glycogen at 4°C exceeded 21% that the observed at 0°C and G6Pase activity increased only at 720 h of exposure. The upregulation in the activities of liver G6Pase of N. rossii in acclimation to 8°C indicates an increase in the gluconeogenic potential of this tissue and his capacity to export glucose to the blood. However, this effect was not evident at 4°C where the N. rossii showed inability to maintain blood glucose levels. Although stenothermic, N. rossii was able to survive at temperature of 8°C for 30 days demonstrating their thermal plasticity. Despite having evolved under temperatures low and stable, this fish has response mechanisms to the increase in temperature of the environment however these responses vary between 4°C and 8°C.