| Summary: | The principal objective of this review is to discuss the energy metabolism, of L-arginine, antioxidant defense and the xenobiotics of Antarctic fishes as possible markers of environmental change. With the establishment of the circumpolar current and the physical isolation of the region, Antarctic fishes evolved under stable low temperatures. The elevated endemism, low diversity, and the probable stenthermability motivated a number of studies on Antarctic fishes. The presence of enzymes with physical and chemical properties adaptaded to low temperatures was evident in various studies and fortified the cold adaptation concept of these organisms. By ratifying the Antarctica Environmental Protection Treaty (Madrid protocol), the member countries committed themselves to monitoring the environment of the region. Though, it is one of the most pristine regions of the planet, increasing human activity in Antarctica has given rise to concerns about pollution from combustion oils, heavy metals and sewage. As the energy sustainability of the tissues requires that the velocity of the ATP generator systems should be in step with the energy demand, changes in the environment would lead to elevation in the energy demand of the organisms, which in turn demanded an adjustment of the ATP synthesis velocity. In these cases the enzymatic upregulation and downregulation have been used as biomarkers of the energy metabolism. Traditionally, the antioxidant defense enzymes and the xenobiotic metabolism of fishes have been used as biomarkers to access the natural or anthropic environmental change. However, these studies must be correlated the levels of enzymes with the principal risk factors in the environmental pollution. L-arginine metabolism enzymes have been used as biomarkers of the physiological response in mammals, but there are few studies on Antarctic fishes. The central role of the amino acid L-arginine in the synthesis of nitric oxide, polyamines and as a signal in various physiological processes has drawn the attention of scientists. The tissue distribution and the isoforms distribution, along with its control via upregulation and downregulation of the arginase enzymes, nitric oxide synthase and ornithina decarboxylase in Antarctic fishes are potential biomarkers for environmental change. RESPUESTAS METABÓLICAS DE PECES ANTÁRTICOS COMO POTENCIALES MARCADORES DE IMPACTO AMBIENTAL. La mayoría de los estudios bioquímicos y fisiológicos de los peces antárticos fueron realizados para entender las adaptaciones moleculares de estos organismos ectotérmicos a las bajas temperaturas, así como también los límites de su plasticidad metabólica asociado al estrés térmico. El principal objetivo de esta revisión es discutir como posibles marcadores del cambio ambiental a los metabolismos energéticos de la L- arginina, de los xenobioticos y de las defensas antioxidantes de los peces antárticos. Con el establecimiento de la Corriente Circumpolar Antártica y el aislamiento geográfico de la región, los peces antárticos evolucionaron en condiciones estables de baja temperatura. El elevado endemismo, la baja diversidad y la probable estenotermia motivaron numerosos estudios en peces antárticos. La presencia de enzimas con propiedades físico-químicas adaptadas a las bajas temperaturas fue evidente en varios estudios y reforzó el concepto de adaptación al frío de estos organismos. En la ratificación del Protocolo al Tratado Antártico sobre Protección del Medio Ambiente (Protocolo de Madrid), los países miembros se comprometieron al monitoreo ambiental de la región. Si bien es una de las regiones más prístinas del planeta, el aumento de la actividad humana en Antártida ha generado preocupación en relación con la polución generada por los aceites de combustión, los metales pesados y las aguas de desecho. La sustentabilidad energética de los tejidos requiere que la velocidad de síntesis de ATP, a partir de sus sistemas generadores, deba estar sincronizada con la demanda de energía. Cambios en el ambiente conllevarán un aumento en las demandas energéticas de los organismos, que a su turno demandarán un ajuste de la velocidad de síntesis del ATP. En estos casos, los aumentos o disminuciones de los niveles enzimáticos han sido utilizados como biomarcadores del metabolismo energético. Tradicionalmente, las enzimas de defensa antioxidante y del metabolismo de xenobioticos de peces han sido utilizadas como biomarcadores para indicar alteraciones ambientales naturales o de origen antrópico. Estos estudios deben correlacionar los niveles de actividad enzimática con los principales factores de riesgo de la polución ambiental. Las enzimas del metabolismo de la L-arginina han sido utilizadas como biomarcadores de las respuestas fisiológicas en mamíferos, pero existen pocos trabajos en peces antárticos. El rol central del aminoácido L-arginina en la síntesis de oxido nítrico, poliaminas y como señal en varios procesos fisiológicos ha llamado la atención de los investigadores. La distribución de tejidos e isoformas, así como también su control, vía la regulación de las enzimas arginasas, síntesis de oxido nítrico y la ornitina descarboxilasa en peces antárticos son potenciales biomarcadores de cambios ambientales. palabras clave: Antártida; peces; biomarcadores; metabolismo; ambiente. RESPOSTAS METABÓLICAS DE PEIXES ANTÁRTICOS COMO MARCADORES DE IMPACTO AMBIENTAL. Boa parte dos estudos bioquímicos e fisiológicos com peixes Antárticos foram conduzidos objetivando entender a adaptação molecular desses organismos ectotérmicos às baixas temperaturas, bem como os limites da sua plasticidade metabólica associada com o estresse termal. O principal objetivo desta revisão é discutir os metabolismos energético, da L-arginina, de xenobióticos e da defesa antioxidante dos peixes antárticos. Com o estabelecimento da Corrente Circumpolar Antártica e o isolamento geográfico da região, os peixes antárticos evoluíram sob temperaturas baixas e estáveis. O número elevado de espécies endêmicas, a baixa diversidade e a provável estenotermia motivaram diversos estudos com peixes antárticos. A presença de enzimas com propriedades fisico-químicas adaptadas a baixa temperatura ficou evidente em vários estudos e reforçou o conceito de adaptação ao frio. Ao ratificar o Protocolo de Proteção Ambiental para o Tratado da Antártica (protocolo de Madri), os países membros se comprometeram com o monitoramento ambiental da região. Embora seja considerada a região mais preservada do planeta, a presença humana crescente na Antártica tem motivado preocupações em relação à poluição por óleo combustível, metais pesados e esgoto. A sustentabilidade energética dos tecidos requer que a velocidade de síntese de ATP pelos seus sistemas geradores esteja em consonância com a demanda energética. Mudanças ambientais podem elevar a demanda energética dos organismos e, por sua vez, demandar ajustes na velocidade de síntese de ATP. Nesse caso, os aumentos ou reduções dos níveis enzimáticos tem sido utilizados como biomarcadores do metabolismo energético. Tradicionalmente, enzimas da defesa antioxidante e do metabolismo de xenobióticos de peixes tem sido utilizadas como biomarcadoras para indicar alterações ambientais naturais ou antrópicas. Estes estudos devem correlacionar os níveis de atividade enzimática com a presença do principal fator de risco da poluição ambiental. As enzimas do metabolismo da L-arginina tem sido utilizadas como biomarcadoras de respostas fisiológicas em mamíferos, mas há poucos estudos sobre peixes antárticos. A função do aminoácido L-arginina na síntese de óxido nítrico, poliaminas e como sinalizador em vários processos fisiológicos tem chamado a atenção de pesquisadores. A distribuição tecidual e a distribuição de isoformas, bem como o controle via upregulation e downregulation das enzimas arginase, óxido nítrico sintase e ornitina descarboxilase de peixes antárticos representam potenciais biomarcadores de alterações ambientais. palavras-chave: Antártica; peixe; biomarcador; metabolismo; ambiente.
|
|---|