Published December 20, 2013
| Version v1
Publication
Open
Environmental Hypertonicity Causes Induction of Gluconeogenesis in the Air-Breathing Singhi Catfish, Heteropneustes fossilis
- 1. North Eastern Hill University
Description
The air-breathing singhi catfish (Heteropneustes fossilis) is frequently being challenged by different environmental insults such as hyper-ammonia, dehydration and osmotic stresses in their natural habitats throughout the year. The present study investigated the effect of hyperosmotic stress, due to exposure to hypertonic environment (300 mM mannitol) for 14 days, on gluconeogenesis in this catfish. In situ exposure to hypertonic environment led to significant stimulation of gluconeogenic fluxes from the perfused liver after 7 days of exposure, followed by further increase after 14 days in presence of three different potential gluconeogenic substrates (lactate, pyruvate and glutamate). Environmental hypertonicity also caused a significant increase of activities of key gluconeogenic enzymes, namely phosphoenolpyruvate carboxykinase, fructose 1, 6-bisphosphatase and glucose 6-phosphatase by about 2-6 fold in liver, and 3-6 fold in kidney tissues. This was accompanied by more abundance of enzyme proteins by about 1.8-3.7 fold and mRNAs by about 2.2-5.2 fold in both the tissues with a maximum increase after 14 days of exposure. Hence, the increase in activities of key gluconeogenic enzymes under hypertonic stress appeared to be as a result of transcriptional regulation of genes. Immunocytochemical analysis further confirmed the tissue specific localized expression of these enzymes in both the tissues with the possibility of expressing more in the same localized places. The induction of gluconeogenesis during exposure to environmental hypertonicity possibly occurs as a consequence of changes in hydration status/cell volume of different cell types. Thus, these adaptational strategies related to gluconeogenesis that are observed in this catfish under hypertonic stress probably help in maintaining glucose homeostasis and also for a proper energy supply to support metabolic demands mainly for ion transport and other altered metabolic processes under various environmental hypertonic stress-related insults.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
غالبًا ما يتم تحدي سمك السلور السنغي الذي يتنفس الهواء (Heteropneustes fossilis) من خلال إهانات بيئية مختلفة مثل فرط الأمونيا والجفاف والضغوط التناضحية في موائلها الطبيعية على مدار العام. بحثت الدراسة الحالية في تأثير فرط التناضح، بسبب التعرض لبيئة مفرطة التوتر (300 مم مانيتول) لمدة 14 يومًا، على تكوين الجلوكوز في سمك السلور هذا. أدى التعرض الموضعي لبيئة فرط التوتر إلى تحفيز كبير لتدفقات الجلوكوز من الكبد المصفى بعد 7 أيام من التعرض، تليها زيادة أخرى بعد 14 يومًا في وجود ثلاث ركائز مختلفة محتملة للجلوكوز (اللاكتات والبيروفات والجلوتامات). تسبب فرط التوتر البيئي أيضًا في زيادة كبيرة في أنشطة الإنزيمات الرئيسية المكونة للجلوكوز، وهي كربوكسي كيناز الفوسفونول بيروفات، والفركتوز 1، و 6 -ثنائي الفوسفاتاز والجلوكوز 6 -فوسفاتاز بحوالي 2-6 أضعاف في الكبد، و 3-6 أضعاف في أنسجة الكلى. وقد رافق ذلك وفرة أكبر من بروتينات الإنزيم بنحو 1.8-3.7 أضعاف و mRNAs بنحو 2.2-5.2 أضعاف في كل من الأنسجة مع زيادة قصوى بعد 14 يومًا من التعرض. وبالتالي، يبدو أن الزيادة في أنشطة الإنزيمات الرئيسية المكونة للسكر تحت ضغط التوتر المفرط ناتجة عن التنظيم النسخي للجينات. كما أكد التحليل الكيميائي المناعي على التعبير الموضعي المحدد للأنسجة لهذه الإنزيمات في كل من الأنسجة مع إمكانية التعبير أكثر في نفس الأماكن الموضعية. من المحتمل أن يحدث تحريض توليد السكر أثناء التعرض لفرط التوتر البيئي نتيجة للتغيرات في حالة الترطيب/حجم الخلية لأنواع الخلايا المختلفة. وبالتالي، فإن هذه الاستراتيجيات التكيفية المتعلقة بتوليد السكر التي لوحظت في سمك السلور هذا تحت ضغط مفرط التوتر ربما تساعد في الحفاظ على توازن الجلوكوز وأيضًا لإمدادات الطاقة المناسبة لدعم المتطلبات الأيضية بشكل أساسي لنقل الأيونات وغيرها من العمليات الأيضية المتغيرة تحت مختلف الإهانات البيئية المرتبطة بالإجهاد المفرط التوتر.Translated Description (French)
Le poisson-chat singhi respirant l'air (Heteropneustes fossilis) est fréquemment mis au défi par différentes insultes environnementales telles que l'hyper-ammoniac, la déshydratation et les stress osmotiques dans leurs habitats naturels tout au long de l'année. La présente étude a étudié l'effet du stress hyperosmotique, dû à l'exposition à un environnement hypertonique (300 mM de mannitol) pendant 14 jours, sur la gluconéogenèse chez ce poisson-chat. L'exposition in situ à un environnement hypertonique a entraîné une stimulation significative des flux gluconéogènes du foie perfusé après 7 jours d'exposition, suivie d'une nouvelle augmentation après 14 jours en présence de trois substrats gluconéogènes potentiels différents (lactate, pyruvate et glutamate). L'hypertonicité environnementale a également entraîné une augmentation significative des activités des enzymes gluconéogènes clés, à savoir la phosphoénolpyruvate carboxykinase, le fructose 1, la 6-bisphosphatase et la glucose 6-phosphatase d'environ 2 à 6 fois dans le foie et de 3 à 6 fois dans les tissus rénaux. Cela s'est accompagné d'une plus grande abondance de protéines enzymatiques d'environ 1,8 à 3,7 fois et d'ARNm d'environ 2,2 à 5,2 fois dans les deux tissus avec une augmentation maximale après 14 jours d'exposition. Par conséquent, l'augmentation des activités des enzymes gluconéogéniques clés sous stress hypertonique semblait résulter de la régulation transcriptionnelle des gènes. L'analyse immunocytochimique a en outre confirmé l'expression localisée spécifique aux tissus de ces enzymes dans les deux tissus avec la possibilité d'en exprimer davantage dans les mêmes endroits localisés. L'induction de la gluconéogenèse lors de l'exposition à l'hypertonicité environnementale se produit peut-être à la suite de changements dans l'état d'hydratation/le volume cellulaire de différents types de cellules. Ainsi, ces stratégies d'adaptation liées à la gluconéogenèse qui sont observées chez ce poisson-chat sous stress hypertonique aident probablement à maintenir l'homéostasie du glucose et également à un approvisionnement énergétique approprié pour répondre aux demandes métaboliques principalement pour le transport des ions et d'autres processus métaboliques altérés sous diverses insultes environnementales liées au stress hypertonique.Translated Description (Spanish)
El bagre singhi que respira aire (Heteropneustes fossilis) se ve frecuentemente desafiado por diferentes insultos ambientales como el hiperamoníaco, la deshidratación y el estrés osmótico en sus hábitats naturales durante todo el año. El presente estudio investigó el efecto del estrés hiperosmótico, debido a la exposición a un ambiente hipertónico (manitol 300 mM) durante 14 días, sobre la gluconeogénesis en este bagre. La exposición in situ al entorno hipertónico condujo a una estimulación significativa de los flujos gluconeogénicos del hígado perfundido después de 7 días de exposición, seguido de un aumento adicional después de 14 días en presencia de tres sustratos gluconeogénicos potenciales diferentes (lactato, piruvato y glutamato). La hipertonicidad ambiental también causó un aumento significativo de las actividades de las enzimas gluconeogénicas clave, a saber, fosfoenolpiruvato carboxiquinasa, fructosa 1, 6-bisfosfatasa y glucosa 6-fosfatasa en aproximadamente 2-6 veces en el hígado y 3-6 veces en los tejidos renales. Esto fue acompañado por una mayor abundancia de proteínas enzimáticas en aproximadamente 1.8-3.7 veces y ARNm en aproximadamente 2.2-5.2 veces en ambos tejidos con un aumento máximo después de 14 días de exposición. Por lo tanto, el aumento en las actividades de las enzimas gluconeogénicas clave bajo estrés hipertónico parecía ser el resultado de la regulación transcripcional de los genes. El análisis inmunocitoquímico confirmó además la expresión localizada específica del tejido de estas enzimas en ambos tejidos con la posibilidad de expresar más en los mismos lugares localizados. La inducción de la gluconeogénesis durante la exposición a la hipertonicidad ambiental posiblemente ocurra como consecuencia de cambios en el estado de hidratación/volumen celular de diferentes tipos de células. Por lo tanto, estas estrategias de adaptación relacionadas con la gluconeogénesis que se observan en este bagre bajo estrés hipertónico probablemente ayuden a mantener la homeostasis de la glucosa y también a un suministro de energía adecuado para apoyar las demandas metabólicas principalmente para el transporte de iones y otros procesos metabólicos alterados bajo diversas agresiones relacionadas con el estrés hipertónico ambiental.Files
journal.pone.0085535&type=printable.pdf
Files
(2.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:31a4ba0c189ad4ce9dc72fcd5e01bf99
|
2.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يسبب فرط التوتر البيئي تحريض تكوين الجلوكوز في أسماك السلور سينغي التي تتنفس الهواء، وحفريات هيتيروبنيوستس
- Translated title (French)
- L'hypertonicité environnementale provoque l'induction de la gluconéogenèse chez le poisson-chat Singhi respirant l'air, Heteropneustes fossilis
- Translated title (Spanish)
- La hipertonicidad ambiental causa la inducción de gluconeogénesis en el pez gato Singhi que respira aire, Heteropneustes fossilis
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1995169620
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0085535
References
- https://openalex.org/W1577577364
- https://openalex.org/W1606987402
- https://openalex.org/W1909584560
- https://openalex.org/W1918412019
- https://openalex.org/W1964466289
- https://openalex.org/W1968255164
- https://openalex.org/W1970468188
- https://openalex.org/W1983798255
- https://openalex.org/W1985648301
- https://openalex.org/W1988217020
- https://openalex.org/W1992339683
- https://openalex.org/W1992888159
- https://openalex.org/W1997857751
- https://openalex.org/W1999349827
- https://openalex.org/W2000889838
- https://openalex.org/W2001582606
- https://openalex.org/W2001905532
- https://openalex.org/W2005959013
- https://openalex.org/W2014173672
- https://openalex.org/W2015405659
- https://openalex.org/W2015906079
- https://openalex.org/W2019642011
- https://openalex.org/W2025934649
- https://openalex.org/W2026875866
- https://openalex.org/W2029115700
- https://openalex.org/W2032420386
- https://openalex.org/W2036391078
- https://openalex.org/W2040008647
- https://openalex.org/W2041472954
- https://openalex.org/W2045965391
- https://openalex.org/W2047313730
- https://openalex.org/W2048329778
- https://openalex.org/W2053275049
- https://openalex.org/W2057486586
- https://openalex.org/W2060967631
- https://openalex.org/W2061211316
- https://openalex.org/W2061617907
- https://openalex.org/W2066228683
- https://openalex.org/W2066289518
- https://openalex.org/W2066590453
- https://openalex.org/W2066833221
- https://openalex.org/W2074880057
- https://openalex.org/W2077089509
- https://openalex.org/W2085208035
- https://openalex.org/W2085872107
- https://openalex.org/W2088453455
- https://openalex.org/W2093366071
- https://openalex.org/W2099928904
- https://openalex.org/W2103544863
- https://openalex.org/W2104095612
- https://openalex.org/W2107277218
- https://openalex.org/W2123998809
- https://openalex.org/W2133208346
- https://openalex.org/W2145333208
- https://openalex.org/W2151150088
- https://openalex.org/W2153768330
- https://openalex.org/W2154345762
- https://openalex.org/W2163463351
- https://openalex.org/W2173366817
- https://openalex.org/W2321438893
- https://openalex.org/W2342744565
- https://openalex.org/W4238707635
- https://openalex.org/W4248800322
- https://openalex.org/W78757802