Insulin and glucose regulation at rest and during flight in a Neotropical nectar-feeding bat

Castro, David Leonardo Justinico; Freitas, Renata Maria Pereira de; Silva, Stella Bicalho; Melo, Fabiana Cristina Silveira Alves de; Sarandy, Mariáurea Matias; Ospina, Esteban Giraldo; Sartori, Sirlene Souza Rodrigues; Gonçalves, Reggiani Vilela; Freitas, Mariella Bontempo

doi:10.1007/s42991-021-00146-x

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“…In contrast, captive Glossophaga soricina individuals reached a peak of 360 mg/dL after 30 minutes when fed with a similar single dose (Kelm et al, 2011) and did not exceed 470 mg/dL even when fed a higher glucose dose (9 g/kg). Nectar bats from Glossophaginae and Lonchophyllinae subfamilies exhibited a slower decline in blood glucose levels compared to fruit bats, consistent with recent studies that found no plasma insulin response to feeding in nectar-bats at rest and proposed an exercise-mediated regulation of glucose homeostasis (Welch et al, 2008; Welch & Chen, 2014; Kelm et al, 2011; Peng et al, 2017; Castro et al, 2021). These findings highlight how sugar assimilation capability in Neotropical bats reflects their natural food preferences, raising questions about how bats with different diets can absorb and compensate for variations in circulating blood glucose.…”

Section: Resultssupporting

confidence: 89%

“…We also predicted differences along the C-terminal end of the ICH5 domain, which undergoes post-translational modification for stability along the cell surface of pancreatic beta cells (Huttlin et al, 2010). It might be possible, that the stability of glucose sensing by the pancreas is transient in nectar and vampire bats, which might explain why these species have low levels of circulating insulin in response to glucose (Freitas et al, 2013; Castro et al, 2021).…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

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Sugar assimilation underlying dietary evolution of Neotropical bats

Camacho¹,

Bernal-Rivera²,

Robb³

et al. 2023

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Specializations in animal diets drive selective demands on morphology, anatomy, and physiology. Studying adaptations linked to diet evolution benefits from examining Neotropical bats, a remarkable group with high taxonomic and trophic diversity. In this study we performed glucose tolerance tests on wild-caught bats, which revealed distinct responses to three sugars present in different foods: trehalose (insects), sucrose and glucose (fruits and nectar). Insect eating bats responded most strongly to trehalose, while bats with nectar and fruit-based diets exhibited heightened response to glucose and sucrose, reaching blood sugar levels over 600 mg/dL. To reveal positive selection in sugar assimilation genes we performed genome analysis of 22 focal bat species and 2 outgroup species. We identified selection in the ancestral vespertilionid branch (insect-eaters) for the digestive enzyme Trehalase, while sucrase-isomaltase exhibited selection in branches leading to omnivorous and nectar diets. Unexpectedly, the insect-eating lineageMyotisexhibited sucrase-isomaltase selection, potentially explaining their heightened sucrose assimilation. Furthermore, the glucose transporters SLC2A3 and SLC2A2 showed selection in lineages associated with nectar and blood diets. By examining cellular features of the small intestine, we discovered that sugar consumption strongly impacted numerous digestive traits, providing valuable insight into the physiological implications of the identified molecular adaptations. To elucidate this further, we used HCR RNA-FISH to perform single molecule ex vivo gene expression analysis of enterocyte response to a glucose meal in three focal species. We observed unusually high activity in the glucose transporter geneSlc2a2during the fasted state of nectar bats that did not change upon feeding. Comparatively, nectar bats exhibited an enhanced capacity for intestinal absorption of dietary sugar primarily throughSlc2a2, while fruit bats relied on increasing levels ofSlc5a1. Overall, this study highlights the intricate interplay between molecular, morphological, and physiological aspects of diet evolution and provides new insights to our understanding of sugar assimilation mechanisms in mammals.

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Section: Resultssupporting

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Section: Resultsmentioning

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Sugar assimilation underlying dietary evolution of Neotropical bats

Camacho¹,

Bernal-Rivera²,

Robb³

et al. 2023

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“…Apesar de existirem poucos estudos com A. caudifer, considera-se que a absorção intestinal paracelular seja um processo essencial nos morcegos, onde a glicose pode ser rapidamente absorvida e utilizada como combustível para o voo (Voigt e Speakman, 2007;Brun et al, 2019). Por outro lado, problemas decorrentes de hiperglicemia podem ser superados, nessa espécie, com a ação da insulina, além do exercício corporal que impede o estabelecimento da condição patológica de uma hiperglicemia crônica Castro et al, 2021).…”

Section: Biologia E Ecologia Do Morcego-focinhudo (Anoura Caudifer)unclassified

“…Segundo estes autores, E. helvum pode mobilizar a reserva de glicogênio nos intervalos em que não está forrageando à noite ou quando está em jejum durante o dia. Castro et al (2021), analisando as reservas de glicogênio em A. caudifer, alimentados com glicose e colocados para exercitar, não relataram mobilização de suas reservas após exercício do voo, evidenciando o papel da ingestão e utilização de carboidratos exógenos para fornecer energia durante o voo.…”

Section: Glicogênio Hepático E Muscularunclassified

Plasticidade digestiva, metabolismo energético e composição corporal no morcego Anoura caudifer (Phyllostomidae: Glossophaginae)

Silva¹

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Variações na dieta, volume e qualidade do alimento, podem provocar alterações no trato gastrointestinal, além de influenciarem nas reservas de glicogênio e deposição de gordura corporal. O morcego nectarívoro Anoura caudifer tem a capacidade de mudar sua dieta, em diferentes estações do ano, para outros recursos alimentares, podendo produzir respostas morfológicas e fisiológicas a essas variações. Considerando isto, o objetivo deste trabalho foi investigar como a mudança de dieta provoca alterações na morfologia intestinal e nos teores de reservas energéticas e de proteínas nessa espécie. Para isso, foram analisados parâmetros corporais, índices hepatossomático, lipossomático e viscerossomático, conteúdo gastrointestinal, morfologia, histoquímica e morfometria dos intestinos delgado (ID) e grosso (IG), teores de glicose, glicogênio muscular e hepático, proteínas, gordura, e matéria seca em machos e fêmeas, entre as estações chuvosa e seca. Na estação chuvosa, A. caudifer consumiu insetos e fibras vegetais, as vilosidades foram frequentemente digitiformes e de menor altura (815,71 μm) e o IG apresentou pregas circulares; na estação seca, a escassez de alimento restringiu esta espécie ao consumo de pólen, poucas fibras vegetais e possivelmente néctar; houve maior altura da mucosa, maior altura e variação na forma das vilosidades (1.080,32 μm) e IG sem pregas circulares Os teores de glicose e glicogênio e o índice hepatossomático foram significativamente maiores na estação chuvosa. Comparando os gêneros, presença de gordura corpórea foi encontrado somente nas fêmeas na estação chuvosa e o teor de proteína bruta corpórea foi maior nas fêmeas em ambas as estações. A mucosa do ID foi ajustada para acomodar um maior volume de alimento no período chuvoso, e as pregas circulares do IG podem ter otimizado o maior volume de alimento digerido e de massa fecal, indicando que essa espécie encontra condições alimentares favoráveis nesse período. Na estação seca, a mucosa do ID se desenvolveu para compensar a menor quantidade disponível de alimento. A alta taxa glicêmica e de reserva glicídica, refletindo no índice hepatossomático, é condizente com a maior disponibilidade de alimento na estação chuvosa. Em relação aos teores de proteína bruta e gordura, a diferença entre machos e fêmeas certamente se relaciona com aspectos reprodutivos, com maior demanda energética nas fêmeas para a reprodução. Deste modo, a sazonalidade de recursos alimentares provoca ajustes na morfologia intestinal, o que se adequa à sincronização reprodutiva para a estação mais favorável, onde as reservas de glicogênio, gordura e proteína corporais garantem um melhor desempenho e sobrevivência dessa espécie. Palavras-chave: Sazonalidade. Dieta. Trato Gastrointestinal. Glicogênio Hepático. Chiroptera.

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