Abstract:
Muitos crustáceos vivem em regiões com variações constantes na concentração de oxigênio sofrendo oscilações de hipoxia e reoxigenação. Dentre estes, o caranguejo Neohelice granulata é uma espécie frequentemente sujeita a estas situações no seu ambiente. Desta forma, o objetivo desta tese de doutorado foi verificar como o músculo locomotor do caranguejo Neohelice granulata altera seu metabolismo energético, se apresenta danos oxidativos e como modula seu sistema de defesa antioxidante (SDA) em função da exposição a diferentes tempos de hipoxia severa seguida de reoxigenação. Inicialmente foi avaliada a resistência e tolerância a hipoxia bem como o tempo de recuperação em reoxigenação. Após, foram avaliados alguns constituintes do metabolismo aeróbico e anaeróbico bem como parâmetros de estresse oxidativo e atividade mitocondrial. Além disso, foi realizada a análise histológica do músculo locomotor bem como observado se a hipoxia e reoxigenação causa alterações morfológicas no tecido. Por fim, foram avaliados os constituintes do sistema de defesa antioxidante no músculo locomotor durante hipoxia e reoxigenação. Este caranguejo apresentou um LC50 entre 2,0 e 2,5 mgO2/L e um LT50 e LT10 em 0,5mgO2/L de 14 e 11h, respectivamente. Durante a hipoxia o músculo locomotor de N. granulata utiliza o metabolismo anaeróbico intensamente nas primeiras horas. Além disso, após 4h de hipoxia a diminuição do potencial de membrana mitocondrial observada sugere um dano oxidativo mitocondrial, pois provavelmente tanto a glutationa peroxidase (GPx-Se) bem como a glutationa (GSH) e a melatonina mitocondrial estão sendo utilizadas pelo músculo. Durante a hipoxia de 10h uma diminuição do potencial de membrana mitocondrial está associada a diminuição da área de fibras aeróbicas no músculo, provavelmente responsável pelo atraso na ativação do metabolismo aeróbico. Na reoxigenação, distintas respostas foram observadas dependendo do período de exposição à hipoxia. Além disso, alterações de volume das fibras musculares, foram observadas na região que apresenta fibras com metabolismo oxidativo, demonstrando que a capacidade de recuperação do músculo locomotor de N. granulata depende do tempo em que este caranguejo permanece em hipoxia. No início da reoxigenação pós hipoxia de 1h e 4h, o retorno do oxigênio levou a um aumento nos níveis de espécies reativas de oxigênio (ERO) e lipoperoxidação (LPO) e uma diminuição do potencial de membrana mitocondrial que foi proporcional ao tempo de exposição à hipoxia. Porém, estes parâmetros foram rapidamente recuperados ao final da reoxigenação, provavelmente pela utilização da enzima catalase bem como GSH e melatonina citosólica possivelmente contribuindo para a rápida ativação do metabolismo aeróbico. Estes resultados sugerem que o músculo locomotor deste animal não apresenta depressão metabólica nas primeiras horas de hipoxia utilizando os componentes do seu SDA a fim de reparar e evitar os danos quando exposto por muito tempo a hipoxia severa.
Many crustaceans live in regions with constant variations in oxygen concentration suffering from hypoxia and reoxygenation oscillations. Among these, the crab Neohelice granulata crab is a species often subject to these situations in their environment. Thus, the aim of this thesis investigated how the locomotor muscles of the crab Neohelice granulata changes its energetic metabolism, if present oxidative damages and modulates their antioxidant defense system (ADS) as a function of exposure at different times of severe hypoxia followed by reoxygenation. Initially the resistance or tolerance to hypoxia as well as the recovery time in reoxygenation was evaluated. After, we evaluated some constituents of aerobic and anaerobic metabolism, oxidative stress parameters and mitochondrial activity. Furthermore, histological analysis was performed in the locomotor muscle and observed whether hypoxia and reoxygenation cause morphological changes in this tissue. Finally, we evaluated the constituents of the antioxidant defense system in locomotor muscle during hypoxia and reoxygenation. This crab had a LC50 between 2.0 to 2.5 mgO2.L-1 and a LT50 and LT10 in 0.5mgO2.L-1 of 14 and 11h, respectively. During hypoxia locomotor muscles of N. granulata uses intensely anaerobic metabolism in the first hours. Furthermore, after 4h of hypoxia a decrease in the mitochondrial membrane potential observed suggesting a mitochondrial oxidative damage, probably because both glutathione peroxidase (GPx-Se) as well as glutathione (GSH) and mitochondrial melatonin is being used by the muscle. During 10h of hypoxia a decrease in mitochondrial membrane potential is associated with the decrease in the area of aerobic fibers in the muscle, probably responsible for the delay in the activation of aerobic metabolism. On reoxygenation, distinct responses were observed depending on the period of exposure to hypoxia. Additionally, volume alterations in the muscle fibers were observed in the region presenting fibers with oxidative metabolism, demonstrating that the ability of the locomotor muscles of N. granulata recovery depends on the time in which this remains in crab hypoxia. In the early of reoxygenation post hypoxia of 1h and 4h the return of oxygen lead to increased levels of reactive oxygen species (ROS) and lipoperoxidation (LPO) and a decrease in the mitochondrial membrane potential that was proportional to the time of exposure to hypoxia. However, these parameters were quickly recovered at the end of reoxygenation, presumably through the use of enzyme catalase as well as GSH and cytosolic melatonin possibly contributing to the rapid activation of aerobic metabolism. These results suggest that the locomotor muscle of this animal has no metabolic depression in the early hours of hypoxia, using the components of your SDA to repair and prevent damage when exposed for long time under severe hypoxia.
