Regulação iônica e ultra-estrutura branquial e renal em baiacus do gênero Sphoeroides submetidos a diluição da água do mar

Abstract

Resumo: A regulação osmo-iônica é a função responsável pela manutenção do teor hídrico e composição dos líquidos corporais nos animais multicelulares. Nos teleósteos a osmorregulação envolve o movimento transepitelial de água e sais nas brânquias e rins, além do tubo digestivo no caso dos teleósteos marinhos, com resultante manutenção da estabilidade do líquido extracelular. As brânquias de teleósteos marinhos realizam secreção de sal (NaCI) através das células de cloreto, e os rins realizam secreção de íons multivalentes (Mg2+ e SO42') através do epitélio do túbulo proximal II. A principal espécie de teleósteo utilizada neste trabalho foi o baiacu-pintado Sphoeroides testudineus Linnaeus, 1758, uma espécie estuarina eurihalina abundante nos estuários da Baía de Paranaguá (Paraná, Brasil), e que se distribui em locais onde a salinidade varia de 0 %o (gamboas) a 34 %o (planícies de maré). A segunda espécie estudada foi o baiacu-mirim Sphoeroides greeleyi Gilbert, 1900, uma espécie limitada a uma área de salinidade mais elevada do que S. testudineus. O objetivo do presente trabalho foi assim o de avaliar a capacidade de regulação iônica das duas espécies quando submetidas a redução de salinidade, relacionando os resultados com os dados de distribuição de ambas as espécies na natureza, e ainda relacionar possíveis modificações ultra-estruturais nos epitélios branquial e renal com a adaptação de longo-prazo a salinidades baixas. Para atingir este objetivo foram elaboradas 1) curvas de regulação dos íons sódio, cloreto e magnésio após 6 horas e 15 dias de exposição do baiacu-pintado às salinidades de 30, 20, 10 e 5 %o; 2) curvas de regulação dos íons cloreto e magnésio após 6 horas e 15 dias de exposição das duas espécies de baiacus às salinidades extremas de 35 e 5 %o; 3) curvas de regulação do íon cloreto das duas espécies de baiacus submetidas a redução de salinidade durante a diluição da água do mar pela maré vazante, no próprio local de coleta, a gamboa do Rio Baguaçu, com a salinidade reduzindo-se de 29,8 para 4,7 %o durante 5,5 horas. Foi feita ainda avaliação do efeito da redução da salinidade de 30 para 10 %o durante 15 dias sobre a ultraestrutura (microscopia eletrônica de transmissão) do epitélio branquial e renal de S. testudineus, com a utilização de técnicas morfométricas de quantificação. Ambas as espécies mantiveram suas concentrações iônicas plasmáticas extremamente estáveis, em especial a do íon magnésio, que foi sempre fortemente hipo-regulado no plasma, para todas as salinidades e condições testadas. Contudo, de forma coerente com seus registros de distribuição na natureza, S. greeleyi apresentou menor capacidade de tolerar redução da salinidade até valores baixos, tendo sobrevivido apenas 5 dias em 5 %o e não tolerou salinidade de 4,7 %o no ambiente natural. Análise da ultra-estrutura do epitélio branquial e renal de S. testudineus não revelou alteração morfológica significativa em função da redução de salinidade. O rim apresentou estrutura incomum, ausência de glomérulos e presença de tubos pouco numerosos, grandes, com lúmen amplo e epitélio complexo e estratificado. As células em contato com o lúmen apresentaram evidência de secreção por exocitose, além de numerosas mitocôndrias envoltas por dobramentos de membrana na região basal das células, caracterizando epitélio de intensa atividade metabólica de transporte. Os baiacus mostraram-se assim eficientes reguladores das concentrações iônicas do plasma frente a diluição da água do mar, coerente com a ocupação do ambiente estuarino. Adicionalmente, os experimentos de campo e de laboratório sustentaram os dados de distribuição das duas espécies no complexo estuarino. Espécies estuarinas residentes foram então caracterizadas quanto à sua capacidade de regulação iônica, podendo no futuro servir de biomarcadores na avaliação do impacto de poluentes presentes em ecossistemas litorâneos brasileiros.

Abstract: Osmo-ionic regulation is the function responsible for the maintenance of water content and composition of body fluids in multicellular animals. In teleosts, osmoregulation involves transepithelial movement of water and salts in gills and kidneys, besides the gut in the case of marine teleosts, with resulting stability (homeostasis) in the extracellular fluid. The gills of marine teleosts secrete NaCI through chloride cells, and the kidneys secrete multivalent ions (Mg2+ e SO42') through proximal tubule II epithelium. The main pufferfish species used in the current study was Sphoeroides testudineus Linnaeus, 1758, an euryhaline estuarine species very abundant in the estuaries of Paranaguá Bay (Paraná, Brazil), and which is found in places where salinity ranges between 0 %o (tidal creeks) and 34 %o (tidal plains). The second pufferfish studied was Sphoeroides greeleyi Gilbert, 1900, a species limited in distribution to an area of higher salinity than S. testudineus. The present work thus aimed at evaluating the capacity of ionic regulation of both species of pufferfishes when submitted to salinity decrease, relating the results with both species' field distribution, and still relate possible ultrastructural changes in gill and renal epithelia with long-term acclimation to low salinities. The following was then done: 1) ion regulation curves for sodium, chloride, and magnesium ions after 6 hours and 15 days of exposure of the abundant S. testudineus to the salinities of 30, 20, 10, and 5 %o; 2) ion regulation curves for chloride and magnesium after 6 hours and 15 days of exposure of both species to the extreme salinities of 35 and 5 %o; 3) ion regulation curves for both species of pufferfishes submitted to sea water dilution during ebb tide at the collection site, the Baguaçu River tidal creek, with salinity decreasing from 29.8 down to 4.7 %o during 5.5. hours. Additionally, the effect of long-term (15 days) acclimation to diluted salinity on the ultrastructure (transmission electron microscopy) of the branchial and renal epithelia of S. testudineus was investigated, using morphometric techniques of quantification. Plasma ionic concentrations were determined colorimetrically through commercially available kits. Both species kept their plasma ionic concentrations extremely stable, especially magnesium concentration, which was always strongly hypo-regulated, for all salinities and conditions tested. However, in accordance with their distribution records in nature, S. greeleyi was less able to tolerate sea water dilution down to low salinity values, having survived only 5 days in 5 %o water. Analysis of the ultrastructure of the branchial and renal epithelia of S. testudineus did not reveal any significant morphological alteration upon sea water dilution. The kidney presented a quite unusual morphology, absence of glomeruli, and presence of one or two large tubes with wide lumen and complex stratified epithelium. The cells facing the lumen presented evidence of secretion by exocytosis, besides numerous mitochondria wrapped by membrane infoldings in the basal region of the cells, characterizing a transport epithelium of intense metabolic activity. These estuarine pufferfishes are thus efficient regulators of plasma ionic concentrations when facing sea water dilution, in accordance with their occupation of the estuarine habitat. Additionally, laboratory and field experiments have supported the distribution records of both species in the estuarine complex. Resident estuarine species were then characterized with respect to their osmoregulatory capacities, and may in the future be used as biomarkers in the evaluation of the impact of contaminants present in coastal Brazilian ecosystems.