Interacțiunea dintre pierderea cutanată de apă, schimbul de gaze și fluxul de sânge în broască, în casele de lemn Bufo

REZUMAT

Broaștele care se confruntă cu condiții de deshidratare prezintă răspunsuri fiziologice și comportamentale complexe, dintre care unele pot avea impact asupra schimbului cutanat de gaze, o componentă importantă a schimbului total de gaze. Am măsurat efectul deshidratării asupra schimbului de gaze cutanate în broaștele de lemn Bufo de broască adaptate xeric. În primul rând, doi agenți farmacologici au fost folosiți pentru a stimula fluxul sanguin cutanat - fentolamina (un α-blocant) și izoproterenolul, un stimulat beta și un puternic cardio-accelerator - pentru a determina relația dintre fluxul sanguin cutanat și pierderea de apă. Ambele medicamente au crescut ritmul cardiac și tensiunea arterială și au provocat vasodilatație evidentă vizuală a pielii. Broaștele netratate într-un flux de aer uscat au durat în medie 10,1 ± 0,7 h pentru a se deshidrata până la 80% din masa corporală, în timp ce animalele tratate cu izoproterenol și fentolamină au necesitat doar 7,2 ± 0,8 h și respectiv 7,4 ± 0,9 h. Rehidratarea, care a fost mai rapidă decât deshidratarea, a fost accelerată în mod similar la broaștele tratate farmacologic.

Introducere

În ciuda rolului incert al perfuziei de sânge în reglarea pierderilor de apă pe pielea amfibiană terestră, este la fel de bine apreciat faptul că perfuzia cutanată la amfibieni, în special a plasturelui ventral, se află sub un control hormonal și neuronal rafinat și că fluxul sanguin al pielii în amfibienii terestri poate arăta game enorme (de ex. Burggren și Moali, 1984; West și Van Vliet, 1992; Malvin, 1993; Rea și Parsons, 2001; Viborg și Rosenkilde, 2004; Viborg și Hillyard, 2004). Se presupune că astfel de modificări ale perfuziei pielii reglează absorbția apei din mediu pe piele (în special plasturele ventral), mai degrabă decât limitează pierderea de apă. Cu toate acestea, un studiu recent realizat de Viborg și Hillyard (2004) nu arată nicio relație între fluxul sanguin cutanat și absorbția apei în broaștele bufonide și nici acești cercetători nu ar putea găsi un efect asupra fluxului sanguin produs de Angiotensin II (A II), spre deosebire de studiile anterioare. de Parsons și Schwartz (1991), Parsons și colab. (1993) și Slivkoff și Warburton (2001).

Investigația fluxurilor de apă transcutanate în broaște este complicată și mai mult de caracteristicile morfologice și anatomice ale pielii, cea mai mare parte a suprafeței pielii de pe suprafețele dorsale și laterale răspunzând destul de diferit de „plasturele scaunului” ventral (vezi Viborg și Hillyard 2004). Mai mult, modificările comportamentale pot reduce suprafața „funcțională” a pielii, în special a suprafeței ventrale. Astfel de schimbări sunt cu siguranță o parte importantă a pachetului de răspunsuri ale amfibienilor terestri care vizează conservarea apei corpului (vezi Hillyard și colab., 1998; Viborg și Rosenkilde, 2001).

În acest context de constatări complexe, interdependente și uneori contradictorii, este probabil puțin surprinzător faptul că puține studii au examinat concomitent atât schimbul de gaze cutanate, cât și pierderea și absorbția cutanată a apei, la broaștele terestre. În consecință, am folosit instrumente farmacologice pentru a testa relațiile dintre schimbul de gaze cutanate, pierderea apei corporale, performanțele cardiovasculare și perfuzia cutanată în casele de lemn Bufo, un anuran terestru care este larg distribuit în America de Nord, inclusiv condițiile aride ale deșertului Mojave din sud-vestul Regatului Unit. State. Mai exact, testăm ipoteza că deshidratarea determină răspunsuri fiziologice și/sau comportamentale care compromit schimbul de gaze cutanate.

Materiale și metode

Broaștele (Bufo woodhousei Girard 1854) au fost colectate de la Flamingo Wash din Las Vegas, Nevada în primăvara 1991 și 1992. Masa corporală medie (± s. D.) Din cele 23 de broaște utilizate în acest studiu a fost de 48,2 ± 20,85 g . Animalele au fost adăpostite la 25 ° C într-un acvariu mare de sticlă, cu acces gratuit la apă și substrat nisipos. Toate experimentele au fost efectuate la 23-25 ​​° C.

Toate măsurătorile descrise mai jos au fost efectuate pe broaște neperturbate manipulate cu grijă pentru a preveni aerisirea vezicii urinare, permițându-le astfel în mod voluntar să transporte un volum nedeterminat de apă a vezicii urinare în funcție de starea lor fiziologică și comportamentală.

Debitul sanguin și pierderea apei

Broaștele au fost anesteziate (0,5% MS 222 tamponat la pH 7,6; Sigma Co., St Louis, MO, SUA) și apoi implantate cronic cu un cateter de arteră sciatică, prin care tensiunea arterială putea fi monitorizată și medicamentele injectate după recuperarea după operație și anestezie.

În prima zi a fost efectuată o deshidratare în condiții de control pentru fiecare broască. Pentru a imita creșterea mică a volumului de sânge cauzată de injecțiile medicamentoase în timpul perioadelor de deshidratare ulterioare, testul de control a fost efectuat după injectarea unui volum de 200 μl de soluție salină injectată sub formă de fals. După o perioadă de recuperare de 24 de ore în condiții de hidratare, experimentul a fost repetat în a doua zi folosind stimulente farmacologice ale fluxului sanguin cutanat. Fiecărui broască i s-a administrat o doză intra-arterială de fentolamină (5 mg kg -1; Sigma), un α-blocant puternic care duce la vasodilatație, iar întregul experiment s-a repetat ca pentru testul de control. În a treia zi, fiecărui broască i s-a administrat o doză intra-arterială de izoproterenol (2 mg kg -1; Sigma), un puternic β-stimulant cardiac, iar întregul experiment s-a repetat a treia oară. Ambele medicamente au fost injectate într-un volum purtător de 200 μl de soluție salină care, la fel ca injecția de soluție salină de control, ar avea un efect negativ asupra volumului de sânge în timpul experimentului.

Tensiunea arterială și frecvența cardiacă au fost măsurate la 1, 3 și 5 ore după injectarea de soluție salină, fentolamină sau izoproterenol. Experimentele preliminare au indicat că efectele cardiovasculare ale ambelor medicamente au fost în vigoare timp de aproximativ 16-18 ore, diminuând rapid după aceea până la revenirea la valorile de control în termen de 24 de ore de la tratament.

Eliminarea cutanată a dioxidului de carbon și capacitatea de difuzare a monoxidului de carbon

O mască de față pentru fiecare broască a fost construită prin metoda Glass și colab. (1978). Broaștele au fost anesteziate (0,5% MS222) înainte de a face impresia de tencuială a capului lor. Animalelor li s-a permis să se recupereze din anestezie timp de câteva zile, timp în care au avut acces gratuit la apă.

Determinări ale gazelor sanguine

Un grup separat de șase broaște au fost anesteziate și artera lor sciatică canulată ocluziv cu tuburi PE 50 umplute cu soluție salină heparinizată. După o perioadă de recuperare de 24 de ore în condiții de hidratare, o probă de sânge de 300 μl a fost apoi extrasă de la fiecare animal. PaO2 și PaCO2 arteriale au fost măsurate cu o celulă de sânge Cameron echipată cu electrozi CO2 și O2 (Microelectrozi; Bedford, NH, SUA) a căror intrare a fost afișată pe un Radiometru PHM 73 metru (Radiometru, Copenhaga, Danemarca). Electrozii au fost calibrați cu amestecuri de gaz de precizie. De asemenea, s-a determinat hematocritul. Broaștele au fost apoi deshidratate la 75% din greutatea corporală și s-au repetat măsurătorile gazelor din sânge și ale hematocritului.

Analiza datelor

Datele privind schimbul cardiovascular și de gaze au fost testate pentru efectele tratamentului cu un ANOVA urmat de teste t asociate (fiecare animal a servit drept propriul control). Nivelul de semnificație ales a fost P s. d .

Rezultate

Efectele generale ale deshidratării

Deshidratarea către 75-80% din controlul greutății corporale a determinat un nivel ridicat de activitate în casele de lemn Bufo. Aceste activități au continuat până când broaștele s-au apropiat de deshidratare la 80% din masa corpului de control, după care activitatea a scăzut și broaștele au adoptat o postură care a minimizat suprafața expusă.

---