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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.42.2014.tde-13082014-132928
Document
Author
Full name
Paola Cristina Branco
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2014
Supervisor
Committee
Silva, Jose Roberto Machado Cunha da (President)
Custódio, Márcio Reis
Gomes, Vicente
Siviero, Fábio
Turra, Alexander
Title in Portuguese
Avaliação da resposta imune inata de ouriços-do-mar antárticos Sterechinus neumayeri e tropicais Lytechinus variegatus e Echinometra lucunter frente ao aquecimento global.
Keywords in Portuguese
Aquecimento global
Estresse térmico
Fagocitose
Imunidade inata
Ouriço-do-mar
Abstract in Portuguese
O aquecimento global é uma realidade e seus efeitos são bastante estudados atualmente. No entanto, pouca atenção tem-se dado para as alterações que ocorrem com invertebrados marinhos em decorrência dessa alteração climática. Sabe-se que uma das alterações que ocorrem em consequência do aumento da temperatura da água do mar, é o aumento do aparecimento de doenças no ambiente marinho. Para tanto, é importante que se avalie sua resposta imune inata frente a esse fator estressor. Os ouriços-do-mar foram escolhidos como modelo por serem considerados bons biondicadores ambientais, além de serem filogeneticamente próximos aos cordados, partilhando com estes, amplo repertório de genes e receptores envolvidos no sistema imune inato. O presente trabalho avaliou a resposta imune inata de ouriços-do-mar antárticos (S. neumayeri) e tropicais (L. variegatus e E. lucunter) frente ao estresse térmico por diferentes temperaturas e períodos de exposição. No que se refere aos ouriços-do-mar tropicais, foram estudadas duas espécies, uma que habita regiões menos submetidas a variações de marés (L. variegatus) e outra constantemente exposta a variações de maré (E. lucunter). Constatou-se uma diferença entre a resposta ao estresse térmico nas três espécies estudadas. A espécie antártica demonstrou alterações mais significativas de aumento na porcentagem de esferulócitos vermelhos (EV) e da capacidade fagocítica no período agudo de exposição (24h) quando submetidos a temperaturas intermediárias. Por outro lado, a espécie tropical E. lucunter apresentou alteração somente na porcentagem de EV no período de exposição crônico (7 e 14 dias) a temperaturas altas, enquanto que L. variegatus apresentou alteração neste tipo celular em todas as temperaturas experimentais e períodos avaliados, além de uma importante redução da capacidade fagocítica nos mesmos períodos que foi diretamente proporcional ao aumento da temperatura. Buscando compreender tais diferenças entre animais que habitam uma mesma região, verificou-se que a espécie L. variegatus apresentou alteração na adesão e espraiamento celular, no citoesqueleto de actina dos amebócitos fagocíticos (AF), na migração celular sem adição de substância quimiotática e na resposta quimiotática frente a leveduras S. cerevisiae, além de diminuição do estresse oxidativo em elevadas temperaturas. Constatou-se também que os AF desta espécie apresentaram alterações morfométricas importantes, como diminuição na circunferência celular e alteração na área de espraiamento. Por outro lado, a espécie E. lucunter não apresentou alteração em nenhum parâmetro analisado. Conclui-se, assim, que o estresse térmico atua de maneiras diferentes em espécies polares e tropicais de ouriços-do-mar. No entanto, os mecanismos moleculares pelos quais a espécie E. lucunter apresenta maior termotolerância em comparação à espécie L. variegatus permanecem imcompreendidos e merecem ser estudados.
Title in English
Evaluation of innate imune response of Antarctic Sterechinus neumayeri and tropical sea urchins Lytechinus variegatus e Echinometra lucunter in response to global warming.
Keywords in English
Global warming
Innate immunity
Phagocytosis
Sea urchin
Thermal stress
Abstract in English
Global warming is a reality and its effects are widely studied today. However, little attention has been given to the changes that occur to marine invertebrates due to this climate change. It is known that one of the changes that occur as a result of the seawater temperature rise is the increased occurrence of diseases in the marine environment. Therefore, it is important to evaluate the innate immune response against this stressor. The sea urchins were chosen as a model for being considered good environmental bioindicators, and are phylogenetically close to chordates, sharing with them large repertoire of genes and receptors involved in the innate immune system. This study evaluated the innate immune response of Antarctic (S. neumayeri) and tropical (L. variegatus and E. lucunter) sea urchins against thermal stress by different temperatures and exposure periods. With regard to tropical sea urchins, two species, one that inhabits sites less subject to tidal variations (L. variegatus) and the other constantly exposed to tidal oscilations (E. lucunter) were studied. A difference between the response to thermal stress in the three species was observed. The Antarctic species showed more significant changes regarding increase of the percentage of red spherule cells and phagocytic capacity in acute exposure period (24 h) when subjected to mild temperatures. On the other hand, tropical species E. lucunter presented only change in the percentage of red spherule cells during chronic exposure (7 and 14 days) at extreme temperatures, while L. variegatus showed a change in this cell type in all experimental temperatures and exposure periods evaluated, as well as a significant reduction in phagocytic capacity in the same periods that was directly proportional to the temperature increase. Trying to understand the differences between animals that inhabit the same region , it was found that the species L. variegatus showed changes in cell adhesion and spreading, actin cytoskeleton of phagocytic amoebocytes, cell migration without the addition of chemotactic substance and chemotactic response against yeasts S. cerevisiae, besides a reduction of oxidative stress at elevated temperatures. It was also found that the phagocytic amoebocyte of this species showed significant morphological changes, such as reduction in cell circunference and change in the area of spreading. On the other hand, the species E. lucunter presented no change in any parameter analyzed. Thus, it is concluded that the thermal stress acts differently in polar and tropical species of sea urchins. However, the molecular mechanisms by which the species E. lucunter shows higher thermotolerance compared to the species L. variegatus remain obscure and deserve to be studied.
 
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Publishing Date
2014-08-14
 
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