Enzimas metabólicas mitocondriales en eritrocitos de Zonotrichia capensis (Paseriformes: Passerellidae): interacción entre termorregulación y osmorregulación

Abstract

La salinización de los cuerpos de agua puede afectar la ecología de las aves paseriformes, debido a su efecto sobre el balance hídrico y a su limitada capacidad de osmorregulación. Los organismos se ven afectados simultáneamente por múltiples factores ambientales, por ejemplo, la salinidad y temperatura ambiental. Ambos factores tienen un impacto sobre el gasto energético organísmico, debido a que pueden afectar el balance osmótico de los tejidos y la capacidad termogénica. Cambios en el gasto energético se traducen en ajustes metabólicos tisulares. Los eritrocitos constituyen una alternativa mínimamente invasiva para estudiar los ajustes metabólicos tisulares, ya que presentan flexibilidad metabólica frente desafíos osmorregulatorios y termorregulatorios y se correlacionan con la tasa de gasto energético a nivel organísmico. Esta tesis evaluó los ajustes metabólicos, osmorregulatorios y celulares frente a una aclimatación hidrosalina y térmica en una especie de ave paseriforme, Zonotrichia capensis. Para ello, las aves se aclimataron a dos salinidades (200 y 0 mM, NaCl) por cuatro semanas y a la segunda semana se modificó la temperatura ambiental desde 27 °C y 17 °C. Se encontró que la aclimatación térmica e hidrosalina no generó variaciones en la tasa metabólica, como tampoco tuvo efectos significativos sobre variables osmorregulatorias. Sin embargo, se encontró que las aves presentaron ajustes la conductancia térmica y el gasto energético, lo que reflejaría ajustes en la eficiencia energética por efecto de la aclimatación térmica. En cuanto a la actividad metabólica de los eritrocitos, no se encontraron variaciones atribuibles a los factores de aclimatación térmica e hidrosalina.

No obstante, la actividad metabólica de los eritrocitos se asoció con el costo de termorregulación. Se encontró que la proporción entre las moléculas prooxidantes y las antioxidantes se mantuvo constante independiente de la salinidad y del cambio de temperatura ambiental. En conclusión, las aves exhibieron notables capacidades osmorregulatorias que permiten tolerar el desafío hidrosalino y por tanto explica la ausencia de modificaciones en el gasto energético. Además, los animales expresan mecanismos de compensación en su estado oxidativo, lo que les permite mantener dicho estado invariable. Finalmente, la aclimatación térmica e hidrosalina no implican necesariamente variación en la capacidad metabólica de los eritrocitos. Sin embargo, en este tipo celular observamos que los niveles de actividad de la enzima citrato sintasa predice la capacidad metabólica energética a nivel del organismo

Salinization of water bodies can affect the ecology of passerine birds due to its impact on water balance and their limited osmoregulatory capacity. Organisms are simultaneously affected by multiple environmental factors, such as salinity and ambient temperature. These factors have an impact on organismal energy expenditure, as they can affect the osmotic balance of tissues and thermogenic capacity. Changes in energy expenditure translate into tissue-level metabolic adjustments. A minimally invasive alternative to studying tissue-level metabolic adjustments is through erythrocytes, as they exhibit metabolic flexibility in response to osmoregulatory and thermoregulatory challenges, correlating with organismal energy expenditure rates. This thesis evaluated in a model passerine bird species Zonotrichia capensis metabolic, osmoregulatory, and cellular adjustments in response to hydrosaline (200 and 0 mM, NaCl) for four weeks and thermal acclimation at 27 °C the first two weeks, then at 17 °C. It was found that thermal and hydrosaline acclimation did not generate variations in metabolic rate, nor did it have significant effects on osmoregulatory variables. However, birds were found to exhibit adjustments in energy efficiency due to thermal acclimation, impacting energy expenditure and thermal conductance. Regarding cellular metabolic adjustments, no variations attributable to thermal and hydrosaline acclimation factors were found. Nonetheless, erythrocyte metabolic activity can serve as an indicator of metabolic expansion capacity. Salinity and acclimation temperature, however, did not impact the oxidative state of the birds. This is because the ratio between prooxidant and antioxidant molecules remained constant, despite individual variations in prooxidant and antioxidant levels separately. In conclusion, birds demonstrate notable osmoregulatory capabilities that explain the absence of modifications in energy expenditure to counter the hypersaline challenge. Furthermore, animals express compensatory mechanisms in their oxidative state, enabling them to maintain this state unaltered. Finally, thermal and hydrosaline acclimation do not necessarily imply variations in erythrocyte metabolic capacity. However, we observed that levels of citrate synthase enzyme activity in erythrocytes provide indications of energy metabolic capacities at the organismal level