Preparación de defensas antioxidantes de dos marsupiales que presentan estrategias de ahorro energético diferente (sopor diurno versus hibernación)

Abstract

Una de las estrategias que permiten a los micromamíferos ahorrar energía en ambientes estacionales, es el sopor diario o profundo el cual es inducido por diversos factores, tales como la disminución de la temperatura ambiental, disminución del fotoperíodo y del alimento. Los animales que realizan esta estrategia presentan altas concentraciones antioxidantes que protegen sus tejidos del daño oxidativo durante el retorno a la normotermia, la cual está acompañada con un aumento brusco de oxígeno en los tejidos produciendo un aumento de sustancias reactivas al oxígeno y radicales libres. Para el caso de marsupiales, los estudios realizados son escasos y aun cuando se ha reportado una variación inter-específica de la expresión de sistema enzimático protector, poco es conocido acerca de su respuesta durante el letargo fisiológico. Por otro lado, se ignora si los marsupiales sudamericanos presentan patrones de defensas antioxidantes similares a lo ya descrito para otros mamíferos. Más aun, se desconoce si especies que poseen distintas estrategias de ahorro energético, tales como el sopor diario y la hibernación, presentan alguna diferencia en dicha respuesta. En esta tesis se estudió, por primera vez la preparación antioxidante hibernal de dos marsupiales Sudamericanos. Dromiciops gliroides realiza sopor profundo o hibernación y también sopor diario en verano. En contraparte, Thylamys elegans se ha descrito que realiza sopor diario. Se sometió a prueba la hipótesis que durante la preparación antioxidante existe una mayor sobre-expresión de un sistema de defensas antioxidantes en la hibernación en comparación al sopor diario. Así, se evaluó la capacidad antioxidante total (TAC), la actividad de superóxido dismutasa (SOD), así también la concentración de glutatión total (GSH) y además dos parámetros de estrés oxidativo, las sustancias reactivas al ácido tiobarbutírico (TBARS) y el nitrato total (NT). Los resultados revelaron que la capacidad antioxidante total está presente en ambas especies y que la GSH presenta una mayor concentración en el tejido muscular que en el tejido hepático durante el sopor en D. gliroides, pero no en T. elegans. Por el contrario, la SOD en hembras en sopor de T. elegans como D. gliroides presentaron una mayor actividad que machos activos. En cuanto al estrés oxidativo, los machos de D. gliroides en sopor y hembras activas presentaron una mayor concentración de TBARS en el tejido hepático lo cual no fue apreciado en el tejido muscular. En T. elegans, individuos en sopor y activos presentaron altas concentraciones de TBARS para ambos tejidos evaluados. Así también en T. elegans el NT en machos y hembras durante el sopor fue mayor que individuos activos para ambos tejidos, no así en D. gliroides, que solo presentaron mayor actividad de NT en el tejido hepático los machos que se encontraban en sopor. En resumen, la regulación de la respuesta antioxidante no pareciera ocurrir a un nivel organísmico global, sino más bien es tejido específica y que los tejidos metabólicamente activos presentan comparativamente mayor actividad antioxidante que los tejidos estructurales. Finalmente, la sobreexpresión de la actividad de enzimas antioxidantes representaría una adaptación frente a la posible producción de radicales libres durante los periodos de letargo metabólico para ambas estrategias de ahorro de energía.

One of the strategies that allow micromammals save energy in seasonal environments, is the daily torpor or deep sleep, which is induced by various factors such as decreased ambient temperature, decreased photoperiod and food. Animals that perform this strategy have high antioxidants concentrations that protect the tissues from oxidative damage during the return to normothermia, which is accompanied by a sharp increase of oxygen in the tissue, producing an increase of reactive oxygen substances and free radicals. In the case of marsupials, studies are scarce and even though it has been reported an inter-specific variation of the expression of protective enzyme system, little is known about its response during physiological dormancy. On the other hand, it is ignored if the South American marsupials have similar patterns of antioxidant defenses with other mammals already described. Moreover, it is unknown whether species that have different energy saving strategies, such as daily torpor and hibernation, show any difference in the response. This study evaluated for the first time the hibernal antioxidant preparation of two South American marsupials. Dromiciops gliroides performs deep torpor or hibernation and daily torpor in summer. In counterpart it has been described that Thylamys elegans performs daily torpor. The hypothesis that states that during antioxidant preparation there is a greater over-expression of an antioxidant defense system in hibernation compared to daily torpor was tested. Thus, the total antioxidant capacity (TAC) was evaluated, the activity of superoxide dismutase (SOD) and also the concentration of total glutathione (GSH) and also two parameters of oxidative stress, substances reactive to tiobarbituric acid (TBARS) and total nitrate (NO). The results revealed that the total antioxidant capacity is present in both species and that GSH has a higher concentration in the muscle tissue than in the liver tissue, during torpor in D. gliroides, but not in T. elegans. In contrast, SOD in T. elegans and D. gliroides females during torpor showed higher activity than active males. As for oxidative stress, male D. gliroides during torpor and active females had a higher concentration of TBARS in the liver tissue, which was not appreciated in muscle tissue. In T. elegans, active individuals and in torpor presented high concentrations of TBARS for both tissues tested. So in T. elegans, the NT in males and females during torpor was higher than active individuals for both tissues, but not in D. gliroides, where only males in torpor had higher NT activity in the liver tissue. In summary, the regulation of the antioxidant response appears not to occur to a global organismic level, but is rather tissue specific and metabolically active tissues have comparatively a higher antioxidant activity than structural tissues. Finally, overexpression of antioxidant enzyme activity represent an adaptation to possible free radical production during periods of metabolic dormancy for both energy saving strategies.