Aerobic and anaerobic enzyme activity in the hake Merluccius gayi gayi related to the Oxygen Minimum Zone off central-southern Chile

• Autores: Luisa Saavedra, Renato A. Quiñones, Rodrigo R González-Saldía
• Localización: Revista de biología marina y oceanografía, ISSN 0718-1957, ISSN-e 0717-3326, Vol. 51, Nº. 3, 2016, págs. 581-590
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Actividad enzimática aeróbica y anaeróbica de la merluza común Merluccius gayi gayi, relacionada con la Zona de Mínimo Oxígeno de Chile centro-sur
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• Resumen
  • español

    El Sistema de Corrientes de Humboldt de la costa de Chile posee una Zona de Mínimo Oxígeno (ZMO) entre 30 y 250 m de profundidad, con concentraciones de oxígeno < 0,5 ml L-1. Las mayores densidades de merluza Merluccius gayi gayi se asocian a esta zona, sugiriendo que posee adaptaciones metabólicas para permanecer en ella. Se estimó el potencial aeróbico y anaeróbico de esta especie demersal mediante la medición de enzimas metabólicas claves y del sistema de transporte de electrones (ETS) en diferentes tejidos (músculo blanco, corazón, cerebro e hígado). La actividad de la enzima citrato sintasa (CS) y de la ETS fueron mayores en el cerebro y corazón, confirmando la predominancia del metabolismo aeróbico en los órganos vitales diferentes al músculo. La actividad promedio de la enzima anaeróbica lactato deshidrogenasa (LDH) fluctuó entre 55 ± 17,5 and 263 ± 79 UI g-1 ww, siendo menor en el corazón y cerebro. Esta baja actividad de LDH y una alta razón MDH/LDH en estos órganos vitales indican que ambos serían capaces de lidiar con periodos de acidificación metabólica producida por hipoxia ambiental. Los niveles de LDH fueron excepcionalmente altos en el hígado, lo que podría relacionarse con factores ambientales como la contaminación ambiental. La baja razón MDH/LDH y la menor actividad de CS y ETS en el músculo, sumado a la alta actividad de LDH en el hígado indicarían un perfil metabólico de M. gayi gayi para tolerar condiciones de hipoxia y por lo tanto permanecer en la ZMO, pero disminuyendo su actividad natatoria.

  • English

    The Humboldt Current System (HCS), off the coast of Chile, has an Oxygen Minimum Zone (OMZ) between 30 and 250 m depth, with oxygen concentrations < 0.5 ml L-1. Densities of Merluccius gayi gayi associated with this zone are highest between 100 and 300 m depth, suggesting metabolic adaptations allowing it to remain in the OMZ. The aerobic and anaerobic potential of this demersal fish was estimated through the measurement of key metabolic enzymes and the electron transport system (ETS) of different body tissues (white muscle, heart, brain and liver). The activities of the citrate synthase (CS) enzyme and the ETS were higher in the brain and lower in muscle, confirming the predominance of aerobic metabolism in vital organs, different of muscle. The typical activity of the anaerobic enzyme lactate dehydrogenase (LDH) fluctuated between 55 ± 17.5 and 263 ± 79 UI g-1 wet weight, with lower activities in heart and brain. The low LDH activity and high MDH/LDH ratio found in these vital organs indicate that they are able to cope with metabolic acidification during long periods of environmental hypoxia. Exceptionally high LDH activity was found in the liver which may be related to environmental factors such as pollution. Considering the low MDH/LDH ratio of muscle, the decreased activity of CS and ETS in this tissue and the high LDH activity in the liver may indicate metabolic profile of M. gayi gayi in order to tolerate hypoxia, and therefore the capability to stay in the OMZ by decreasing its swimming activity.