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Morfologia e crescimento do musculo estriado esqueletico no pirarucu Arapaima gigas Cuvier, 1817 (Teleostei, Arapaimidae).

Introdução

Nos peixes, a maior parte da massa corporal é constituída pelo músculo estriado esquelético (40 a 75% do peso total). Este tecido está organizado em unidades morfofuncionais, os miômeros, que se repetem ao longo do corpo do animal e são separados por bainhas de tecido conjuntivo, os miosseptos (Alexander, 1969). Na região do nervo da linha lateral, existe um septo de tecido conjuntivo que separa a massa muscular em regiões epiaxial e hipoaxial, o septo transverso (Alexander, 1969; Grizzle e Rogers, 1979).

Na maioria das espécies de peixes, as fibras musculares estão distribuídas em áreas ou compartimentos distintos, diferentemente do padrão de distribuição em mosaico observado nos mamíferos (Bahler et al., 1968; Close, 1972). Nos peixes, a maior parte da massa muscular é formada pelo compartimento branco (musculatura branca), com fibras musculares maiores (até 100 [micro]m de diâmetro), de contração rápida e metabolismo glicolítico, que possuem baixa concentração de mioglobina, além de poucas mitocôndrias e lipídeos (Sänger, 1990; Sänger et al., 1992). Essas fibras são utilizadas durante a realização de movimentos bruscos de natação, como na captura de alimento ou durante a fuga de predadores (Driedzic e Hochachka, 1976; Johnston, 1980). O compartimento vermelho (musculatura vermelha), localizado na região superficial adjacente ao tegumento, é formado por fibras menores (até 45 [micro]m de diâmetro), de contração lenta e metabolismo oxidativo, que apresentam alta concentração de mioglobina, muitas mitocôndrias, lipídeos e excelente suprimento sanguíneo, sendo utilizadas na realização de movimentos lentos e de sustentação, como durante a migração (Driedzic e Hochachka, 1976; Johnston, 1980). Entre essas duas áreas distintas, encontra-se o compartimento intermediário (musculatura intermediária), com características morfofisiológicas intermediárias entre as fibras vermelhas e brancas (Johnston, 1981; Weatherley e Gill, 1987; Zhang et al., 1996; Sänger e Stoiber, 2001).

A musculatura branca dos peixes ocupa em torno de 60% do volume da massa muscular total. Por outro lado, a musculatura vermelha não ultrapassa 30% da musculatura miotomal e está restrita à região da linha lateral, aumentando em espessura na direção ântero-posterior do animal (Sanger et al., 1988; Gill et al., 1989).

O crescimento pós-natal do tecido muscular esquelético nos peixes envolve os mecanismos de hipertrofia e hiperplasia das fibras, a partir da proliferação dos mioblastos indiferenciados ou células miossatélites (Alfei et al., 1994; Johnston, 1999; Johnston et al., 2000; Dal Pai-Silva et al., 2003a e b). Na hipertrofia, as células miossatélites se fundem a fibras musculares existentes, aumentando o número de núcleos para maior síntese de miofibrilas, enquanto que, na hiperplasia, ocorre a formação de novas fibras musculares (Koumans et al., 1993; Johnston et al., 2000). Quando a hiperplasia está ocorrendo, observa-se um mosaico de fibras com diferentes diâmetros (fibras grandes e pequenas associadas) e predominam fibras com diâmetro menor que 25 [micro]m. Esse padrão de organização das fibras é melhor observado na musculatura branca (Veggetti et al., 1993; Johnston, 1999).

A contribuição da hipertrofia e da hiperplasia, no crescimento do tecido muscular, pode variar de acordo com a espécie e a fase de crescimento estudadas (Brooks e Johnston, 1993; Johnston, 1993). Nos mamíferos, a hiperplasia cessa em um curto período de tempo após o nascimento (Goldspink et al., 1972; Johnston et al., 2000). Nos peixes que atingem um tamanho pequeno, o crescimento muscular pós-natal ocorre, principalmente, por hipertrofia das fibras e a hiperplasia ocorre somente nas fases iniciais do desenvolvimento. Por outro lado, nas espécies de peixe de crescimento indeterminado e que atingem um tamanho maior, a hiperplasia das fibras estendese por um período de tempo mais prolongado (Weatherley et al., 1988; Alami-Durante et al., 1997; Rowlerson e Veggetti, 2001).

O pirarucu (Arapaima gigas), peixe nativo do Brasil e exclusivo da Bacia Amazônica, pertence à família Arapaimidae (Li e Wilson, 1996) e é uma espécie que possui rápido crescimento, podendo alcançar até 3 m de comprimento e pesar 250 kg, quando atinge a fase adulta (Souza e Val, 1991). Esta espécie possui elevado interesse econômico para a aquicultura e sua criação em regime intensivo vem se apresentando como uma alternativa economicamente viável para a piscicultura, otimizando o aproveitamento da musculatura na alimentação.

O objetivo deste trabalho foi analisar as características morfológicas e o crescimento do músculo estriado esquelético em alevinos e juvenis de pirarucu (Arapaima gigas).

Material e métodos

Este trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Biologia do Músculo Estriado no Departamento de Morfologia -- IB, Unesp, Botucatu, Estado de São Paulo. Foram utilizados exemplares de pirarucu (Arapaima gigas) em duas fases de crescimento: alevinos, com 50 dias de idade (n = 5; 47,94 [+ ou -] 3,64 g), e juvenis, com um ano de idade (n = 4; 5705,00 g [+ ou -] 1979,30 g). Os alevinos foram trazidos da Piscicultura Águas Claras, Mococa, Estado de São Paulo, para o laboratório, anestesiados com MS-222 (Tricaine Methanensulfonate -- SIGMA[R]) e eutanasiados para a coleta das amostras musculares. A coleta das amostras dos exemplares juvenis foi realizada na Piscicultura, após a eutanásia deles em um tanque coberto com gelo. Os fragmentos musculares foram retirados das regiões dorsal (epiaxial), lateral cranial (na região da linha lateral), próximo à nadadeira anal, e lateral caudal, próximo à nadadeira caudal, conforme o esquema na Figura 1.

As amostras musculares foram congeladas em nitrogênio líquido e armazenadas em freezer a -80[degré]C. Cortes histológicos (10 [micro]m), obtidos em criostato, foram submetidos às colorações HE (Hematoxilina-Eosina) e Tricrômico de Gomori, para avaliação do padrão morfológico das fibras musculares, e NADH-TR (Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo -- Tetrazólio Redutase), para avaliação do metabolismo oxidativo das fibras.

Foi calculado o menor diâmetro das fibras musculares brancas das regiões dorsal e lateral cranial. Utilizando um sistema de análise de imagens (Leica QWin), foi mensurado o menor diâmetro de uma população de 200 fibras musculares por animal, em cada região analisada. Para avaliar o padrão de crescimento hiperplásico e hipertrófico da musculatura branca do pirarucu, as fibras musculares foram distribuídas em classes, na dependência do seu diâmetro (< 10 [micro]m, 10-20 [micro]m, 20-30 [micro]m, 30-50 [micro]m, 50-80 [micro]m e > 80 [micro]m), conforme metodologia adaptada de Veggetti et al. (1990) e Valente et al. (1999).

Para a análise estatística da frequência das fibras, em classes de diâmetros, foi utilizado o Teste de Goodman para contrastes entre e dentro de proporções multinomiais (Goodman, 1964; Goodman, 1965).

[FIGURE 1 OMITTED]

Resultados e discussão

Análise anatômica

A musculatura estriada esquelética do pirarucu, tanto nos alevinos como nos juvenis, está dividida em regiões epiaxial e lateral, separadas por um septo de tecido conjuntivo, o septo transverso. As fibras musculares estão organizadas em miômeros, unidades morfofuncionais, que se repetem ao longo do corpo e são separadas por bainhas de tecido conjuntivo, os miosseptos, onde as fibras estão inseridas. Esse padrão de organização é semelhante ao observado em outras espécies de peixes (Alexander, 1969; Grizzle e Rogers, 1979; Dal Pai-Silva et al., 1995).

Nas duas fases de crescimento, a musculatura epiaxial do pirarucu aparece mais desenvolvida do que a musculatura lateral na região cranial do animal. No sentido crânio-caudal, a musculatura da região epiaxial torna-se gradativamente mais delgada, chegando a mesclar-se com a musculatura lateral, próximo à região onde tem início a nadadeira caudal. No entanto, nessa região, a musculatura lateral torna-se mais espessa e desenvolvida (Figura 2).

[FIGURE 2 OMITTED]

Análise morfológica

Considerando-se as duas fases de crescimento e as regiões analisadas, as fibras da musculatura estriada do pirarucu exibiram padrão morfológico típico, sendo poligonais ou arredondadas, multinucleadas e com núcleos periféricos. As fibras apresentaram diferentes tamanhos, separadas por tecido conjuntivo frouxo, o endomísio, e organizadas em fascículos por um septo mais espesso de tecido conjuntivo, constituindo uma estrutura semelhante ao perimísio (Figura 3). Esse padrão de organização das fibras, observado tanto na musculatura da região dorsal como na musculatura da região lateral dos animais, é similar ao padrão observado na maioria das espécies de peixes estudadas (Alexander, 1969; Hoyle et al., 1986; Dal Pai-Silva et al., 1995; Dal Pai et al., 2000; Fernandez et al., 2000; Aguiar et al., 2005).

[FIGURE 3 OMITTED]

Nas duas fases de crescimento estudadas, o perimísio mostrou uma organização diferenciada, formando camadas circulares concêntricas de tecido conjuntivo mais espesso, envolvendo os grupos de fibras musculares. Esse arranjo circular foi observado na musculatura dorsal e na musculatura lateral caudal (Figura 4).

A associação entre as fibras musculares e o tecido conjuntivo é importante para a manutenção da integridade e função do músculo (Cohn e Campbell, 2000; Takala e Virtanen, 2000). Nos peixes, a distribuição do tecido conjuntivo no músculo esquelético é específica para cada espécie e a concentração de colágeno também varia em dependência do comportamento e da atividade realizada durante os movimentos natatórios (Sato et al., 1986; Ando et al., 1992; Ofstad et al., 1996). No pirarucu, o tecido conjuntivo espesso fornece uma estrutura de suporte e sustentação do corpo, no momento em que a força de contração das fibras musculares é transmitida, pelo perimísio, ao esqueleto axial e nadadeira caudal, gerando a ondulação do corpo e o movimento de propulsão, importante nas espécies de grande tamanho (Chiquet et al., 1996; Sänger e Stoiber, 2001).

[FIGURE 4 OMITTED]

Após a realização da reação histoquímica para NADH-TR, a musculatura dorsal do pirarucu mostrou-se constituída, predominantemente, por fibras musculares com fraca intensidade de reação para a enzima. Por outro lado, a musculatura lateral mostrou-se constituída por dois compartimentos distintos de fibras: o compartimento superficial, presente na região da linha lateral, formado por fibras musculares pequenas, com forte reação para a enzima NADH-TR, e o compartimento profundo, mais espesso, formado por fibras musculares maiores, de fraca intensidade de reação para a enzima NADH-TR. Na região lateral cranial, o compartimento profundo aparece muito desenvolvido; porém, na direção crânio-caudal, esse compartimento torna-se mais delgado e o compartimento superficial aparece mais espesso e desenvolvido (Figura 5).

O padrão de organização das fibras muscularesem compartimentos encontrado no pirarucu foi descrito em outras espécies de peixes (Johnston, 1981; Weatherley e Gill, 1987) e está relacionado com o tipo de atividade desenvolvida durante os movimentos de locomoção (Veggetti et al., 1990; Johnston, 1999). Na região dorsal e no compartimento lateral profundo, as fibras musculares com fraca reação para NADH-TR constituem a musculatura branca. Estas fibras possuem metabolismo glicolítico e velocidade de contração rápida, sendo utilizadas durante a realização de movimentos bruscos (Driedzic e Hochachka, 1976; Johnston, 1980). A presença de um compartimento branco profundo e da musculatura dorsal bem desenvolvidos, no pirarucu, pode estar relacionada com o movimento natatório brusco desta espécie durante a captura de alimento.

[FIGURE 5 OMITTED]

Por outro lado, no compartimento superficial, as fibras musculares com forte intensidade de reação para NADH-TR constituem a musculatura vermelha. Estas fibras possuem metabolismo oxidativo e velocidade de contração lenta, sendo frequentemente utilizadas durante a realização de movimentos de sustentação e velocidade lenta de natação (Driedzic e Hochachka, 1976; Johnston, 1980). O aumento gradual do compartimento vermelho, observado no sentido crânio-caudal do pirarucu, pode estar relacionado com a atividade sustentada da nadadeira caudal durante os movimentos normais de natação e também durante o processo de respiração aérea típico desta espécie. Neste processo, o animal sobe com frequência até a superfície da água para captar o oxigênio do ar e, ao longo desse tempo, ele mantém seu corpo em sustentação pelos movimentos lentos e contínuos da nadadeira caudal.

Análise morfométrica

Analisando as fibras musculares brancas das regiões dorsal e lateral cranial do pirarucu, as fibras musculares dos alevinos exibiram tamanho menor em comparação com as fibras dos peixes juvenis. No entanto, nas duas fases de crescimento, foram observadas muitas fibras pequenas entre fibras maiores, caracterizando um mosaico de fibras quanto ao tamanho. Este padrão de distribuição das fibras é característico da maioria das espécies de peixes, sendo indicativo da ocorrência do crescimento muscular por hipertrofia e hiperplasia (Veggetti et al., 1993; Johnston, 1999; Rowlerson e Veggetti, 2001).

Considerando-se as duas regiões analisadas, tanto nos peixes alevinos como nos juvenis, foi observado o mesmo padrão de distribuição das fibras em classes de diâmetros. Os alevinos apresentaram a maioria das fibras com diâmetro inferior a 30 [micro]m. Nos juvenis, a maior parte das fibras exibiu diâmetros acima de 30 [micro]m (Figura 6).

[FIGURE 6 OMITTED]

O crescimento do tecido muscular nos peixes, no período pós-natal, ocorre pela associação dos processos de hipertrofia e hiperplasia das fibras musculares, a partir dos mioblastos indiferenciados ou células miossatélites (Alfei et al., 1994; Johnston et al., 2000; Dal Pai-Silva et al., 2003a e b). A contribuição desses processos no crescimento muscular tem sido estudada em muitas espécies de peixes, principalmente aquelas com potencial para a aquicultura intensiva e que atingem um tamanho grande. Nesses animais, o crescimento hiperplásico predomina nas fases iniciais de desenvolvimento, porém, persiste por um período mais prolongado (Weatherley et al., 1988; Kiessling et al., 1991; Valente et al., 1999; Dal Pai et al., 2000; Rowlerson e Veggetti, 2001).

No pirarucu alevino, a grande proporção de fibras musculares de pequenos diâmetros (< 30 [micro]m) indica a ocorrência de crescimento muscular hiperplásico predominante, processo que pode contribuir para o significativo aumento da massa muscular nesta espécie. Por outro lado, nos juvenis, o aumento no diâmetro das fibras musculares (> 30 [micro]m) está relacionado à fusão dos mioblastos a fibras pré-existentes e à intensa atividade de síntese protéica, processo conhecido como hipertrofia (Valente et al., 1999; Rowlerson e Veggetti, 2001). Nos mamíferos, esse mecanismo predomina no estágio pós-natal (Goldspink et al., 1972) e, nos peixes, a hipertrofia é o principal mecanismo de crescimento muscular das fases juvenil e adulta (Rowlerson et al., 1995; Zimmerman e Lowery, 1999). No pirarucu juvenil, a abundância de fibras musculares com diâmetros maiores que 30 [micro]m caracteriza o crescimento muscular hipertrófico predominante nesta fase; entretanto, a presença de fibras musculares pequenas entre fibras maiores é indicativa de que a hiperplasia das fibras ainda está ocorrendo.

Considerando-se as fases de crescimento analisadas no pirarucu, a hiperplasia e a hipertrofia ocorreram de forma similar na musculatura branca das duas regiões analisadas. Em média, o diâmetro das fibras dorsais variou de 19,3 [micro]m nos alevinos para 51,7 [micro]m nos juvenis, um aumento de 2,7 vezes. Na musculatura lateral cranial, o diâmetro variou de 18,2 [micro]m nos alevinos para 50,1 [micro]m nos juvenis, em média, um aumento de 2,8 vezes. No pirarucu, assim como em outras espécies de peixes estudadas (Kiessling et al., 1991; Valente et al., 1999; Rowlerson e Veggetti, 2001), o expressivo ganho de peso (119 vezes), observado durante as fases de crescimento analisadas, é resultado do balanço entre os mecanismos hipertrófico e hiperplásico de crescimento muscular.

Dessa forma, os resultados obtidos, neste trabalho, podem contribuir para melhor entendimento dos mecanismos celulares envolvidos no crescimento do músculo esquelético do pirarucu, espécie promissora na área de aquicultura intensiva.

Conclusão

O padrão de organização e distribuição da musculatura estriada no pirarucu é reflexo das características fisiológicas e de comportamento desta espécie. Nos alevinos, o crescimento muscular ocorre predominantemente por hiperplasia das fibras e, nos juvenis, predomina o crescimento muscular por hipertrofia.

Agradecimentos

Agradecemos à Piscicultura Águas Claras, Mococa, Estado do São Paulo, pelo fornecimento dos exemplares de pirarucu, e à Fapesp (Proc. 05/57368-3), pela bolsa de Mestrado concedida.

Received on July 20, 2007. Accepted on March 19, 2008.

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Fernanda Regina Carani (1), Danilo Henrique Aguiar (1), Fernanda Losi Alves de Almeida (1), Henrique Santos Gonçalves (1), Carlos Roberto Padovani (2) e Maeli Dal Pai Silva (1) *

(1) Departamento de Morfologia, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, São Paulo, Brasil. (2) Departamento de Bioestatística, Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista, Distrito de Rubião Jr, s/n, 18618000, Botucatu, São Paulo, Brasil. *Autor para correspondência. E-mail: dpsilva@ibb.unesp.br

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Author:Regina Carani, Fernanda; Henrique Aguiar, Danilo; Alves de Almeida, Fernanda Losi; Santos Gonçalves,
Publication:Acta Scientiarum Biological Sciences (UEM)
Date:Apr 1, 2008
Words:4192
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