Adaptações metabólicas sazonais em anuros sul-americanos : tolerando o frio

Abstract

Animais ectotérmicos, especialmente anuros, habitam diversos lugares do nosso planeta e desenvolveram algumas estratégias para garantir essa ampla distribuição. Alguns anuros sobrevivem em ambientes frios com temperaturas muito baixas devido a alterações metabólicas, como mobilização de crioprotetores (glicose, glicerol e ureia), armazenamento de glicogênio hepático e alterações na expressão de transportadores de membrana. O Rio Grande do Sul, sul do Brasil, apresenta temperaturas muito baixas no inverno, mas não há estudos sobre a adaptação de anuros durante o inverno nessa região. Neste estudo, o objetivo foi avaliar as estratégias fisiológicas adaptativas entre as diferentes estações do ano da espécie Sul-Americana Boana pulchella a fim de identificar as possíveis vias metabólicas que estariam modificadas sazonalmente e fornecer dados para o entendimento da biologia desses animais e de possíveis estratégias para criopreservação de tecidos. Para realização desse trabalho, foram coletados 33 indivíduos machos de B. pulchella, durante as quatro estações, em três diferentes cidades do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Imediatamente após a coleta, os animais foram conduzidos até o Laboratório de Endocrinologia e Metabolismo Comparado da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, eutanasiados e seus tecidos coletados. Foi realizada a dosagem de concentração de glicose, glicerol, lactato e ureia no plasma. No tecido hepático e muscular foi medida a concentração de glicogênio, concentração de lactato, oxidação de glicose à dióxido de carbono (CO2) e síntese de glicogênio a partir de glicose. No fígado, foi determinada a concentração de glicerol, ureia e triglicerídeos e no tecido adiposo a concentração de triglicerídeos. As diferenças entre os grupos foram testadas pelo teste ANOVA de uma via seguida pelo pós-teste de Tukey nas variáveis paramétricas e pelo teste Kruskal Wallis seguido de pós-teste de Dunn para as não paramétricas. Os resultados mostraram que houve diferenças na concentração plasmática de glicose entre o outono e inverno/primavera e de glicerol entre o inverno e verão bem como na concentração muscular de lactato entre o inverno e verão. No verão, a oxidação de glicose a CO2 foi maior no verão no músculo e fígado e a síntese de glicogênio a partir de glicose foi maior no verão no tecido muscular. Através dos resultados obtidos podemos concluir que provavelmente no inverno há uma maior glicólise anaeróbica com produção de lactato comparada ao verão e uma maior utilização de glicose tanto para síntese de glicogênio quanto para oxidação durante o verão no tecido muscular. No fígado, os estoques de glicogênio são mantidos constantes ao longo do ano. No músculo, há uma maior concentração de glicogênio no outono juntamente com a menor concentração de glicose plasmática, indicando que há uma preparação para aumentar as reservas de glicogênio durante o outono, deixando-as disponíveis para o inverno. A ureia hepática parece estar ligada ao catabolismo proteico e a produção parece variar ao longo das estações, onde a menor concentração de ureia ocorre quando há maior gliconeogênese hepática a partir de lactato ou maior concentração de ureia quando é necessária a síntese de glicerol a partir de aminoácidos.

Ectothermic animals, especially anurans, can survive in almost all environments and developed strategies to guarantee this wide distribution. Some anurans survive in cold environments with very low temperatures due to metabolic changes, such as cryoprotectant mobilization (glucose, glycerol and urea), hepatic glycogen storage and changes in the expression of membrane transporters. Rio Grande do Sul, southern state of Brazil, show very low temperatures in winter and, however, haven't have studies on the adaptation of anurans during winter in this region. In this study, the aim was to verify if the South American tree frog B. pulchella have adaptive physiological strategies between the different seasons of the year. In order to identify the possible metabolic pathways that would be seasonally modified and provide data for understanding the biology of these animals and possible strategies for tissue cryopreservation. To carry out this study, 33 males of B. pulchella were collected, during the four seasons of the year, in three different cities in the state of Rio Grande do Sul. Immediately after the capture, animals were brought to the Laboratory of Endocrinology and Compared Metabolism at the Federal University of Rio Grande do Sul for biochemical analysis. Plasma glucose, glycerol, lactate and urea were measured in plasma. In the liver and muscle tissue were measured glycogen concentration, lactate concentration, glucose oxidation to CO2 and glycogen synthesis from glucose. In the liver was determined the concentration of glycerol, urea and triglycerides and in the adipose tissue the concentration of triglycerides. Differences between groups were tested by one-way ANOVA test followed by Tukey post-test on the parametric variables and Kruskal Wallis test followed by Dunn post-test for the non-parametric ones. The results showed differences in the plasma concentration of glucose between autumn and winter/spring, of glycerol between winter and summer and in the lactate muscle concentration between winter and summer. In summer, glucose oxidation to carbon dioxide (CO2) was higher in muscle and liver and glycogen synthesis from glucose was higher in summer in muscle tissue. We can conclude by these results that probably in winter there is a higher anaerobic glycolysis with lactate production compared to summer and a higher use of glucose for glycogen synthesis and oxidation during summer in muscle tissue. In the liver, glycogen stores are kept constant throughout the year. In the muscle, the highest concentration of glycogen in the autumn was observed together with the lowest concentration of plasma glucose, which may indicate that there is a preparation to increase the glycogen reserves during the autumn, making them available for the winter. Liver urea appears to be linked to protein catabolism and production appears to vary over the year. This variation suggests that the lowest concentration of urea occurs when there is a higher hepatic gluconeogenesis from lactate and a higher concentration of urea when glycerol synthesis from amino acids is necessary.