Defensas antioxidantes, superóxido dismutasa (SOD) y catalasa (CAT) en adultos de Euphausia mucronata G.O. Sars, 1883 (Crustacea: Euphausiacea) expuestos a aguas hipóxicas con alta y baja presión parcial de CO2 (pCO2).

Abstract

El oxígeno es una de las moléculas más importantes para la vida, ya que es crucial para la obtención de ATP en organismos aerobios, sin embargo, es un potente agente oxidante. Durante condiciones de hipoxia, hay un aumento de ROS lo que provoca estrés oxidativo y causa daño oxidativo en distintas moléculas orgánicas. No obstante, los organismos han desarrollado un sistema de defensa antioxidante, donde sobresalen principalmente las enzimas superóxido dismutasa, catalasa y glutatión peroxidasa. El objetivo de este trabajo es determinar la actividad de las enzimas SOD y CAT en Euphausia mucronata adultos expuestos a condiciones de normoxia e hipoxia con alta y baja pCO2 durante 4 y 8 horas. Se plantea como hipótesis que la actividad de las enzimas antioxidantes SOD y CAT será mayor en individuos expuestos durante 4 horas a hipoxia con alta y baja pCO2 que a los que están en condiciones de normoxia durante 4 y 8 horas. Por otro lado, entre los organismos expuestos a hipoxia, los que en están en el tratamiento con alta pCO2 tendrán una mayor actividad de las enzimas, en comparación a los que se encuentran en hipoxia con baja pCO2. Los eufáusidos fueron capturados en la estación 18, frente a la bahía de Dichato, utilizando una red cónica con copo no filtrante a bordo del buque de investigación de la Universidad de Concepción, Kay-Kay II. Los organismos fueron puestos en tres tratamientos, un control en condiciones de normoxia (18 kPa, 5.56 mL O2/L), mientras que los otros dos tratamientos estuvieron expuestos a un medio hipóxico (3 kPa, 0.93 mL O2/L), uno con alta pCO2 (1400 μatm) y el otro con baja pCO2 (400 μatm). Se contabilizó cada 2 horas el número de sobrevivientes durante el tiempo que duró las dos incubaciones. Los individuos vivos fueron congelados en nitrógeno líquido y conservados a -80°C hasta su medición. Se midió la actividad específica de las enzimas SOD y CAT, además de la concentración de proteínas totales para realizar los cálculos de ambas enzimas. Finalmente, se realizó un análisis estadístico para corroborar si las diferencias son significativas entre los tratamientos. Los organismos que estuvieron en los tratamientos de hipoxia (H) e hipoxia con alto pCO2 (ZMO), presentaron el 100% de sobrevivientes las primeras 4 horas. Sin embargo, mostraron una disminución en el porcentaje de sobrevivencia a las 6 horas (H: 13.3 ± 11.54% y ZMO: 53.3 ± 11.54%). Finalmente, a las 8 horas el porcentaje de sobrevivientes fue 0% en ambas pruebas. El tratamiento de normoxia (N), mantuvo un 100% de sobrevivencia toda la incubación. En la actividad de la enzima SOD, no se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos de normoxia N4 (4 horas) y N8 (8 horas) (p = 0.439), entre N4 y los tratamientos ZMO y H (p = 0.439), ni tampoco entre ZMO y H (p = 0.753). Mientras que si lo hubo entre N8 y los tratamientos ZMO y H (p = 0.032). Mientras que, en la actividad de la enzima CAT, no se encontraron diferencias significativas de las medias entre ninguno de los tratamientos (p > 0.05). En ambas enzimas, los valores de actividad específica fueron considerablemente bajos en comparación a otro trabajo similar. No obstante, uno de los puntos importantes que mostró este estudio, fue el rol del CO2 en los tratamientos de hipoxia, pues se sabe que este es capaz de eliminar RNS (Especies reactivas de nitrógeno) evitando la nitración y el daño oxidativo, aunque también bajo ciertas condiciones puede intensificar este daño. Es necesario el estudio de otros puntos importantes para comprender a grandes rasgos el estrés oxidativo causado por la hipoxia en este organismo.

Oxygen is one of the most important molecules for life, since it is crucial for obtaining ATP in aerobic organisms, however, it is a powerful oxidizing agent. During hypoxia conditions, there is an increase in ROS which causes oxidative stress and causes oxidative damage in different organic molecules. However, organisms have developed an antioxidant defense system, where the superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase enzymes stand out mainly. The objective of this work is to determine the activity of the SOD and CAT enzymes in Euphausia mucronata adults exposed to conditions of normoxia and hypoxia with high and low pCO2 for 4 and 8 hours. It is proposed as a hypothesis that the activity of the SOD and CAT antioxidant enzymes will be greater in individuals exposed for 4 hours to hypoxia with high and low pCO2 than to those in normoxia conditions for 4 and 8 hours. On the other hand, among the organisms exposed to hypoxia, those that are in the treatment with high pCO2 will have a greater activity of the enzymes, compared to those found in hypoxia with low pCO2. The euphausiids were captured at station 18, in front of Dichato’s bay, using a conical net with non-filtering cod end aboard the research ship of the University of Concepción, Kay-Kay II. The organisms were placed in three treatments, a control in normoxia conditions (18 kPa, 5.56 mL O2/L), while the other two treatments were exposed to a hypoxic medium (3 kPa, 0.93 mL O2/L), one with high pCO2 (1400 μatm) and the other with low pCO2 (400 μatm). The number of survivors was counted every 2 hours during the time that lasted the two incubations. Living individuals were frozen in liquid nitrogen and preserved at -80°C until measurement. The specific activity of the SOD and CAT enzymes was measured, in addition to the concentration of total proteins to perform the calculations of both enzymes. Finally, a statistical analysis was carried out to corroborate if the differences are significant between treatments. The agencies that were in hypoxia (H) and hypoxia with high pCO2 (ZMO) treatments presented 100% of survivors the first 4 hours. However, they showed a decrease in the percentage of survival at 6 hours (H: 13.3 ± 11.54% and ZMO: 53.3 ± 11.54%). Finally, at 8 hours the percentage of survivors was 0% in both tests. Normoxia treatment (N) maintained 100% survival all incubation. In the activity of the sod enzyme, no significant differences were found between N4 (4 hours) and N8 (8 hours) (p = 0.439), between N4 and ZMO and H treatments (p = 0.439), nor Nor between ZMO and H (p = 0.753). While there was between N8 and ZMO and H treatments (p = 0.032). While, in the activity of the enzyme CAT, no significant differences of the means between any of the treatments were found (p> 0.05). In both enzymes, the specific activity values were considerably low compared to another similar work. However, one of the important points that this study showed, was the role of CO2 in hypoxia treatments, since it was discovered that it can eliminate RNS avoiding nitration and oxidative damage, although also under certain conditions it can intensify this damage. It is necessary to study other important points to understand the oxidative stress caused by hypoxia in this organism.