Metabolismo de carboidratos no caranguejo Chasmagnathus granulata : efeito do jejum e da reabilitação e da apedunculação sobre a adaptação ao estresse hiposmótico

Abstract

Com o objetivo de estudar o efeito do jejum e da realimentação sobre os processos de síntese de glicogênio, lipídeos totais e proteínas totais, foram administradas injeções de glicose-U-C14 e glicina-U-C14 em caranguejos Chasmagnathus granulata alimentados com a dieta rica em proteínas (RP). Após a injeção de glicose-U-C14, foram medidos: a radioatividade total e os níveis de glicose na hemolinfa; a formação de glicogênio-C14 no hepatopâncreas, nas brânquias e no músculo (quelípede) e a síntese de lipídeos totais-C14 no hepatopâncreas e no músculo. Após a administração de glicina-U-C14, foram determinadas a radioatividade total na hemolinfa; a formação de glicogênio-C14 e de proteínas totais-C14 no hepatopâncreas, nas brânquias e no músculo. A capacidade intrínseca de síntese de glicogênio e de glicose dos tecidos foi também estudada, in vitro, utilizando-se glicose-C14 ou glicina-C 14 como precursores. ln vitro a síntese de glicogênio a partir de glicose-C14 não foi afetada pelo jejum nem tampouco pela realimentação em nenhum dos tecidos estudados. ln vivo, somente verifica-se uma redução da capacidade de síntese de glicogênio, após a injeção de glicoseC14 , nas brânquias dos animais realimentados. No hepatopâncreas de caranguejos alimentados foi verificada uma elevada capacidade de síntese de lipídeos totais a partir de glicose-C 14, que não foi alterada pelo jejum e que aumentou significativamente durante a realimentação. Esta alta atividade lipogênica, aliada a alta concentração de lipídeos hepatopancreática, previamente observada neste caranguejo (Kucharski e Da Silva, 1991 A e B; Vinagre e Da Silva, 1992) sugerem que durante o processo de realimentação, o C14 da glicose seria desviado da síntese de glicogênio para a síntese de lipídeos. Após a administração de glicina-C 14, observa-se no tecido muscular uma diminuição da síntese de glicogênio no jejum e de síntese de proteínas na realimentação. Nas brânquias e no hepatopâncreas o jejum e a realimentação não afetaram a capacidade de síntese de glicogênio e de proteínas totais a partir de glicina-C14. A capacidade de síntese de glicogênio-C14 a partir de glicina-C14, in vitro, não foi alterada pelo jejum ou pela realimentação em nenhum dos tecidos estudados. A capacidade de conversão do C14 da glicina em glicose no músculo, aumentou significativamente durante a realimentação. Esses resultados sugerem que durante a restrição alimentar, a glicose proveniente da glineogênese muscular seria utilizada como substrato energético por esses animais. O efeito da remoção dos pedúnculos oculares sobre o metabolismo de carboidratos durante 6 dias de estresse hiposmótico (água destilada) foi estudado em animais alimentados com as dietas rica em proteínas (RP) ou rica em carboidratos (RC). Nesses experimentos, os pedúnculos oculares foram cirurgicamente removidos dois dias antes do início do estresse. Foram analisados os níveis de glicose circulante e de glicose livre e glicogênio no hepatopâncreas, nas brânquias e no músculo. Dois dias após a remoção dos pedúnculos oculares, a concentração de glicose hemolinfática diminuiu 30% nos animais RP e 60% nos RC em comparação aos níveis préoperatórios. Nesse momento, somente foram verificadas diferenças nos níveis de glicose livre nas brânquias anteriores de animais apedunculados RP com valores aumentados (p<0,05) em relação aos caranguejos intactos. Ao longo do estresse hiposmótico, foi observado um padrão diferencial do metabolismo de carboidratos relacionado à composição da dieta administrada ao caranguejo, conforme já havia sido observado por Da Silva e Kucharski (1992) e Oliveira e da Silva (1999), porém, foram encontradas poucas diferenças entre animais intactos e apedunculados. Estes resultados sugerem que, talvez, o CHH não seja o único hormônio capaz de manter os níveis glicêmicos durante o estresse osmótico. Vários autores sugerem que a serotonina, a dopamina, as encefalinas ou até mesmo fatores semelhantes à insulina possam estar envolvidos no controle da glicemia em crustáceos (Jaros, 1990; Fingerman e Nagabushanan, 1992;. Lüschen e cols., 1993; Morriss e Airriess, 1998; Kucharski e cols., 1998). Outra hipótese seria da existência de algum outro sítio de produção de CHH fora do pedúnculo ocular. De Kleijn e cols. (1995) já isolaram o RNAm do CHH no sistema nervoso ventral da lagosta Homarus americanus. Com o objetivo de avaliar o efeito do CHH sobre a glicemia de caranguejos Chasmagnathus granulata intactos e apedunculados alimentados com as dietas RP e RC, foram administrados aos animais meios provenientes da incubação dos pedúnculos oculares em solução salina. O meio resultante da incubação de 4 pedúnculos oculares foi capaz de causar elevação nos valores glicêmicos em animais intactos e apedunculados alimentados com a dieta RC . Em animais RP, somente foi verificado efeito hiperglicêmico após a administração de meios provenientes da incubação de 8 ou 12 pedúnculos. Esses resultados reforçam a teoria de que a concentração circulante de glicose controla a liberação de CHH por retroalimentação negativa proposta por Santos e Keller (1993b). Finalmente, foi testado o efeito de injeções das bioaminas serotonina e dopamina sobre a glicemia, em animais intactos e apedunculados alimentados com as dietas RC e RP. A serotonina causou efeito hiperglicêmico dose - dependente em animais intactos e apedunculados alimentados com ambas as dietas. A dopamina causou efeito hiperglicêmico em animais intactos dos grupos RC e RP e, em caranguejos apedunculados do grupo RC. Além deste efeito, também foram verificadas alterações posturais após a administração dessas aminas. A serotonina causou hipertonicidade da musculatura flexora, enquanto, a dopamina causou rigidez em extensão. Segundo Fingerman e Nagabushanam (1992) as bioaminas têm um papel importante no controle da postura em crustáceos. Mais estudos envolvendo estas bioaminas serão necessários para esclarecer melhor seus efeitos sobre os níveis de glicose circulante e sobre a postura do caranguejo C. granulata.

ln order to study the effects of starvation and refeeding upon the processes of glycogen, total lipids and total protein synthesis, C14-glicine and C14-glucose were injected in Chasmagnathus granulata crabs maintained on a high protein diet. Four hours after C14- glucose injection, total radioactivity and C14-glucose levels in the hemolymph were measured, as well as hepatopancreas, gills and muscle C14-glycogen and C14-total lipids in muscle and hepatopancreas. After C14-glicine administration, total radioactivity levels in the hemolymph and total C14-proteins and C14-glycogen in hepatopancreas, gills and muscle were evaluated. The intrinsic capacity of glycogen and glucose synthesis of hepatopancreas, gills and muscle were studied in vitro, using C14-glicine and C14-glucose as precursors. Glycogen synthesis from C14-glucose in vitro was not affected by starvation and refeeding in none of the studied tissues. ln vivo, after C14-glucose administration, only a decrease of C14-glycogen in gills was observed. ln fed crabs a high lipid synthesis was verified after this injection, which was kept at this level during starvation and even more elevated during refeeding. This high lipogenic activity, allied with the elevated lipid concentration previously observed in this tissue (Kucharski and Da Silva, 1991b; Vinagre e Da Silva, 1992) suggest that, during refeeding, the C14 atom from glucose would be deviated from glycogen to lipid syntheses. After C14-glicine administration, decreases of muscle glycogen synthesis in starved crabs and of protein synthesis in refed crabs were observed. ln the gills and hepatopancreas, protein and glycogen syntheses were not affected by starvation and refeeding. ln vitro, glycogen synthesis from C14-glicine was not affected by starvation and refeeding in none of the tissues studied. Glucose synthesis from C14-glicine raised significantly only in the muscle of refed crabs. These findings suggest that this crab uses glucose from muscle gluconeogenesis as a source of energy during starvation. The effect of bilateral eyestalk ablation on carbohydrate metabolism during hyposmotic stress was studied in crabs maintained on high protein (HP) or carbohydrate rich (RC) diets. In these experiments, the eyestalks were cirurgically removed 48h before hyposmotic stress. Hemolymph glucose level, free glucose and glycogen leveis in hepatopancreas, muscle, anterior and posterior gills were studied in crabs throughout 144h in destilated water. Two days after eyestalk ablation, hemolymph glucose reduced 30% in HP crabs and 60% in HC group compared to their own values just before surgery. At this moment, the only difference observed in relation to intact crabs was an elevation of free glucose levels in anterior gills. During hyposmotic stress, a different pattern of carbohydrate metabolism was observed in relation to diets as already described for this species (Da Silva and Kucharski,1992; Oliveira and Da Silva, 1999). In contrast, only few differences between intact and ablated crabs were found. These observations suggest two main possibilities: (1) there may be another source of CHH outside the eyestalk. De Kleijn et all (1995) found the mRNA of CHH in the ventral nervous system of the lobster Homamarus americanus, (2) other hormones or neuropeptides may control glucose levels in the hemolymph. The involvement of bioamines such as dopamine and serotonine, enkephalins, and an insulinlike factor on glucose control of crustaceans has already been described (Beltz, 1988; Jaros, 1990; Fingerman and Naggabushanan, 1992; Lüschen et al., 1993; Morriss e Airriess, 1998; Kucharski et al., 1998). ln order to better understand the effects of CHH on glucose hemolymph levels in crabs maintained on HP and HC diets, a eyestalks incubation media were injected in intact and ablated crabs. ln HC intact and ablated crabs, 4 eyestalks incubation medium was able to elevate (p<0,05) glucose levels but, in HP crabs, the hyperglycaemic effect was only observed when 8 or 12 eyestalks were used in the incubation medium. These findings suggest that glucose hemolymph levels influence CHH secretion by a negative feedback manner, as already proposed by Santos e Keller (1993b). Finally, the effects of dopamine and serotonine injections on glucose hemolymph levels were studied in intact and bilateral eyestalk ablated crabs, fed on HP or HC diets. Serotonine caused, in all groups studied, a dose-dependent elevation in hemolymph glucose concentration. Dopamine injection also caused an hyperglycaemic effect in intact crabs of both groups, and in HC ablated crabs. Nevertheless, in HP ablated crabs, dopamine injection did not affected circulating glucose levels. More studies are necessary to explain bioamines involvement in crustacean glucose metabolism control. These bioamines also caused a posture reaction in the crabs: after serotonine administration a hypertonic flexioned postured was observed, and after dopamine, a hypertonic extension occurred. These findings are in agreement with Fingerman and Naggabushanam's description (1992) that bioamines play an important role in posture control of crustaceans.