NTPDase and acetylcholinesterase activities in silver catfish, Rhamdia quelen (Quoy & Gaimard, 1824) (Heptapteridae) exposed to interaction of oxygen and ammonia levels

Abstract

The effects of various levels of oxygen saturation and ammonia concentration on NTPDase (ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolase, E.C. 3.6.1.5) and acetylcholinesterase (AChE, E.C. 3.1.1.7) activities in whole brain of teleost fish (Rhamdia quelen) were investigated. The fish were exposed to one of two different dissolved oxygen levels, including high oxygen (6.5 mg.L -1 ) or low oxygen (3.5 mg.L -1 ), and one of two different ammonia levels, including high ammonia (0.1 mg.L -1 ) or low ammonia (0.03 mg.L -1 ) levels. The four experimental groups included the following (A) control, or high dissolved oxygen plus low NH 3 ; (B) low dissolved oxygen plus low NH 3 ; (C) high dissolved oxygen plus high NH 3 ; (D) low dissolved oxygen plus high NH 3 . We found that enzyme activities were altered after 24 h exposure in groups C and D. ATP and ADP hydrolysis in whole brain of fish was enhanced in group D after 24 h exposure by 100% and 119%, respectively, compared to the control group. After 24 h exposure, AChE activity presented an increase of 34% and 39% in groups C and D, respectively, when compared to the control group. These results are consistent with the hypothesis that low oxygen levels increase ammonia toxicity. Moreover, the hypoxic events may increase blood flow by hypoxia increasing NTPDase activity, thus producing adenosine, a potent vasodilator.No presente estudo, avaliou-se o efeito de diferentes níveis de saturação de oxigênio e amônia sobre a atividade das enzimas NTPDase (ecto-nucleosídeo trifosfato difosfohidrolase, E.C. 3.6.1.5) e acetilcolinesterase (AChE, E.C. 3.1.1.7) em encéfalo total de jundiás (Rhamdia quelen). Os peixes foram expostos a diferentes níveis de oxigênio dissolvido e amônia, níveis altos de oxigênio (6,5 mg/L) ou baixos de oxigênio (3,5 mg/L), e níveis altos de amônia (0,1 mg/L) ou baixos de amônia (0,03 mg/L). Os peixes foram divididos em quatro diferentes grupos: (A) controle ou alto nível de oxigênio dissolvido mais baixo nível de NH 3 ; (B) baixo nível de oxigênio dissolvido mais baixo nível de NH 3 ; (C) alto nível de oxigênio dissolvido mais alto nível de amônia; (D) baixo nível de oxigênio dissolvido mais alto nível de NH -3 . As atividades de ambas as enzimas nos grupos C e D somente foram alteradas após 24 horas de exposição. A hidrólise do ATP e ADP em encéfalo total de jundiás foi aumentada após 24h de exposição para 104% e 155% no grupo D quando comparado ao grupo controle, respectivamente. A atividade da AChE apresentou após 24h de exposição um aumento de 37% no grupo C e 27% no grupo D, ambos comparados ao grupo controle. Os resultados obtidos corroboram com a hipótese que baixos níveis de saturação de oxigênio aumentam a toxicidade da amônia. Além disso, os eventos de hipóxia podem aumentar o fluxo sanguíneo, e este evento aumenta a atividade da NTPDase produzindo adenosina, um potente vasodilatador.

Air‐breathing fishes in aquaculture. What can we learn from physiology?

“…For example, in addition to causing a reduction in the microbial removal of ammonia, it has been shown that hypoxia has a direct negative effect on ammonia tolerance, i.e. ammonia levels that are non-toxic in normoxia may become toxic under hypoxic conditions (Merkens & Downing, 1957;Thurston et al, 1981;Wajsbrot et al, 1991;Foss et al, 2003a;Kaizer et al, 2009). Similarly, hypoxia increases nitrite uptake in goldfish Carassius auratus (L.1758) (Jensen & Hansen, 2011).…”