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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.59.2006.tde-05072007-171945
Document
Author
Full name
Antonio Hernandes Torres Júnior
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2006
Supervisor
Committee
McNamara, John Campbell (President)
Bianchini, Adalto
Freire, Carolina Arruda de Oliveira
Hartfelder, Klaus Hartmann
Inocentes, Rosa dos Prazeres Melo Furriel
Title in Portuguese
Um estudo eletrofisiológico e ultraestrutural do transporte iônico transepitelial em camarões e caranguejos (Crustacea, Decapoda)
Keywords in Portuguese
Crustacea
Decapoda
Eletrofisiologia
Osmorregulação
Perfusão
Ultraestrutura
Abstract in Portuguese
Os crustáceos de água doce, confrontados com um gradiente elevado de NaCl entre a hemolinfa e o meio externo tendem a perder sal e ganhar água através das superfícies corporais. Os seus órgãos osmorreguladores, tais como as brânquias e a glândulas antenais, são responsáveis por manterem a homeostase de sal e água contra esse elevado gradiente. Para isso capturam e reabsorvem NaCl compensando as perdas difusivas de sal. Essa habilidade foi fundamental para a invasão da água doce pelos camarões palemonídeos. O objetivo deste trabalho foi investigar a biologia comparada do transporte iônico transepitelial nas brânquias camarões e caranguejos. No camarão diádromo de água doce Macrobrachium rosenbergii, as brânquias posteriores foram perfundidas com diversas salinas para experimentação eletrofisiológica. As manipulações com substituição de íons e adição de alguns inibidores do transporte iônico nas salinas perfundidas, simétricas no lado externo e interno do epitélio, demonstraram que o epitélio produz uma voltagem que pode englobar a absorção ativa (sensível ao inibidor metabólico NaCN) de Na+, que ocorre provavelmente por intermédio de um canal de Na+ ou um trocador Na+/H+ apicais sensíveis à amiloride, e é dependente da atividade de uma Na+/K+-ATPase. Uma pequena voltagem decorrente da captura de Cl- foi também medida, e se mostrou sensível à acetazolamida, um inibidor da anidrase carbônica. Esta voltagem também era sensível ao inibidor de uma V(H+)-ATPase, concanamicina, mostrando que esta bomba de prótons também desempenha um papel no transporte iônico transepitelial. Os resultados corroboram um modelo semelhante de captura de Na+ dependente de canais apicais de sódio em série com uma Na+/K+-ATPase proposto anteriormente por este laboratório. O gradiente eletroquímico produzido pela atividade desta ATPase permite a captura de Na+ na água doce. O acoplamento elétrico entre as células pilares e as células do septo branquial permite a passagem do Na+ ao longo da rota de captura até a hemolinfa. Análises das brânquias posteriores e anteriores do caranguejo de água doce Dilocarcinus pagei também foram feitas no intuito de se revelar a ultraestrutura do epitélio branquial e marcar a atividade p-NPPásica de uma Na+/K+-ATPase. Os experimentos envolvendo ultraestrutura das brânquias do caranguejo de água doce Dilocarcinus pagei mostraram, ao nível ultraestutural, uma diferenciação entre os dois lados da lamela branquial nas brânquias posteriores, aonde um lado distal apresenta características de um epitélio ionotransportador, menos desenvolvido do que no lado proximal, apesar dos dois lados mostrarem uma marcação ultracitoquímica para a Na+/K+-ATPase, indicando a ubiqüidade desta enzima. Os resultados indicam que existem dois processos fundamentais de transporte, um de Cl- e outro de Na+, demonstrados de modo eletrofisiológico e estrutural e que tal separação de processos possibilitou aos dois crustáceos estudados a invasão do ambiente dulcícola.
Keywords in English
Crustacea
Decapoda
electrophysiology
osmorregulation
perfusion
ultrastructure
Abstract in English
The freshwater crustaceans confronted with a high gradient of NaCl between the blood and the external media tend to lose salt and to gain water through the corporal surfaces. Its osmorregulatory organs, such as the gills and the antennal glands, are responsible for they maintain salt and water homeostasis against that elevated gradient. For that they capture and reabsorb NaCl compensating the difusive losses of salt. That ability was fundamental for the invasion of the freshwater by the palemoníds shrimps. The aim of this work was to investigate the compartive biology of the transepithelial ionic transport in the gills and antennal glands of shrimps and crabs. In the diadramous freshwater shrimp Macrobrachium rosenbergii, the posterior gills were perfused with several salines for electrophysiologic experimentation. The manipulations with ions replacement and addition of some ionic transport inhibitors in the perfused salines, symmetrical on the external and internal sides of the epithelium, demonstrated that the epithelium produces a voltage that can include the active absorption (sensitive to the metabolic inhibitor NaCN) of Na+, that probably occurs through a apical channel of Na+ or a Na+/H+ exchanger sensitive to the amiloride, and it is dependent of the activity of a Na+/K+-ATPase. A small voltage due to the capture of Cl- was also measured, and it was shown sensitive to the acetazolamide, an inihibitor of the carbonic anhidrase. This voltage was also sensitive to the inhibitor of a V(H+)-ATPase, concanamicine, showing that this protons pump also plays a role in the transepithelial ionic transport. The results corroborate a model similar of capture of dependent Na+ of apical channels of sodium in series with a Na+/K+-ATPase proposed previously by this laboratory. The electrochemical gradient produced by the activity of that ATPase allows the capture of Na+ in the freshwater. The electric coupling between the pillar cells and the gill septal cells allows the passage of Na+ along the capture route to the haemolymph. Analyses of the anterior and posterior gills of the freshwater crab Dilocarcinus pagei were also done in the intend to reveal the ultrastructure of the gill epithelium and to locate the p-NPPasic activity of a Na+/K+-ATPase. The experiments involving ultrastructure of the gills of the freshwater crab Dilocarcinus pagei showed, from an ultrastructural level, a differentiation among the two sides of the gill lamela in the posterior gills, where a side distal presents characteristics of an ionotransporting epithelium, more developed than the proximal side, in spite of the two sides show ultracitochemical location for Na+/K+-ATPase.
 
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AntonioHernandez.pdf (2.33 Mbytes)
Publishing Date
2013-04-10
 
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