g13-hormonal regulation of energy metabolism in insects as a driving force for perfomance

Integrantes:

• Rudas Gonzales David• Sampén Pinto Antuané• Sánchez Acuña Emma• Sánchez Meza Jorge

Matthias W. Lorenz and Gerd Gäde

Matthias W. LorenzDepartament of Animal Physiology, University of BayreuthBayreuth- Germany

Gerd GädeZoology Department, University of Cape Town, Private.Rondebosch- Republic of South Africa

Rendimiento

• Medida de la capacidad

de el propio organismo

para llevar a cabo una

tarea ecológicame

nte relevante

Clasificación de los “performance”

• Dinámicas• Regulatorias

Alta demanda de energía

Demasiada para ser recibida por los fosfatos ricos de energía

ATP Fosfato creatina (vertebrados)

Fosfato arginina (insectos)

Se movilizan las Reservas de Energía

Vertebrados

Lucha o huída

Adrenalina

Glucogenólisis rápida

Si hay Esfuerzo sostenido

Glucagón

Degradación de glucógeno y lipólisis de las grasas de reservas

Insectos

Movilización de reservas de energía

Octopamina

Descomposición de reservas de lípidos y glucógeno

Si hay Esfuerzo sostenido

Hormonas adipocinéticas

Aumento de los títulos de lípidos e hidratos de C en la hemolinfa.

Reguladores del metabolismo energético desempeñan un papel importante durante la actividad locomotriz

¿AKH es un regulador general de la homeostasis en los insectos?¿Los procesos que requieren grandes cantidades de energía dependerán de las propiedades hiperglucémicos/ hiperlipémicos de AKHS?

Hormonas Adipocinéticas

(AKH)

Gran familia de neuropéptidos

Se almacena en corpora cardiaca

Hiperglucemia en Periplaneta americana

Hiperlipédimia en Schistocerca

gregaria

Características estructurales

comunes

Diferentes funciones

• Consumo de O2 hasta 100x.• Factor mas decisivo en el éxito de los insectos• ¿AKH -Comportamiento distinto?

<20’ Consumo de Carbohidratos

>20’ Consumo de Lípidos (Regulación por Locmi-AKH-I, II Y III)

Pachnoda Sinuata

Calentamiento

Vuelo sin elevación

Vuelo con elevación

• RQ=0.82• Hemolinfa

[Prolina] .[Lípidos] ≈[Carbohidratos] ≈

• Músculos de vuelo[Prolina] 37%.[Glicógeno] =

ReposoCalentamiento

Vuelo

1.3

46.8

104.4

Oxidación parcial de prolina. ✓

Gráfico: Consumo de oxígeno

Con elevación:• ~ 5 minutos• Alto desempeño

en el vuelo.

Sin elevación:• ~ 45 minutos• Menor

desempeño en el vuelo.

1

2

• Hemolinfa[Prolina] [Carbohidratos]

• Músculos de vuelo[Glicógeno] [Prolina]

• Hemolinfa:[Prolina] ≈[Carbohidratos]

• Músculos de vuelo[Glicógeno] [Prolina]

54%46%

Músculos de vuelo Hemolinfa

RQ:0.9Contribución energética:

1era 2da

Ambas

Melme-AKH

Activa la fosforilasa.

Activa triacilglicerol lipasa

Activa mensajeros secundarios: cAMP

y Ca2+ .

Pruebas con diferentes [Sustrato]

24 hrs:

Melme-AKH

15 dias:

[Prolina]=

[Carbohidratos]s

30 días

[Prolina] ≈

[Carbohidratos]

• Carbohidratos y lípidos contribuyen al vuelo.• Se libera Melme-AKH antes del vuelo.

• Consumo exclusivo de prolina, vuelo muy corto

TIEM

PO S

IN A

LIM

ENTO

Efecto en vuelo

Orden: Hemiptera

1era– Carbohidratos.

2da– Uso exclusivo de triglicéridos

Hemolinfa

[Lípidos]>>[Carbohidratos]

Músculos de vuelo

[Glicógeno] [Lípidos]

11 AKH’s

Retroinhibición

Activan la triacilglicerid

o lipasa

[Lípidos] en la

hemolinfa

• Hemolinfa– [Carbohidratos] , después del vuelo hasta 70%

menos.

2 AKH’

s

Secuencia primaria Similares

Hipertrealosemia en lugar

de hiperlipemia.

Notocnea glauca

Gryllus bimaculatus

Pyrrhocoris apterus

Drosophila melanogaster

• (A) Actividad locomotora, (B) Niveles de lípidos en la hemolinfa, (Isol) aislamiento, (Crow) grupo.

Periplaneta americana

Receptor-AKH

DUM Octopamina

libera

AKH

TRP

Hormonas juveniles y ecdisteroi

des

¿AKHs?

Regulación hormonal del desarrollo y

reproducción de los

insectos

Energía invertida en la descendencia

Supervivencia o mantenimiento de la madre

Largas distancias

Combustible para la ovogénesis

Movilidad reducida

Histólisis de músculos voladores

Energía asignada a

reproducción

Reacciones anabólicas

Producción de huevos

No publicado

Proteínas

Lípidos

Carbohidratos

Locusta migratoria

Se evalúan hembras adultas jóvenes de Gryllus bimaculatus

Inyecciones repetidas de

AKH

Reservas de lípidos y

proteínas en la grasa corporal

# HuevosHuevos + pequeños

Activador de proces

os anaból

icos

Hormona

desencadenante

de la movilizac

ión de sustratos

Crecimiento de Ovoci

tos

Formación de reservas de

energía en la grasa corporal coincide con la

ovogénesis

Actividad Física AKH Promueve reacciones anabólicas

Actividad Locomotora AKH Inhibe reacciones anabólicas

Liberación de sustratos energéticos

Inyecciones repetidas de AKH en hembras adultas- jóvenes interrumpen los cambios cíclicos y, por lo tanto, interfieren con la

ovogénesis

Participación de un péptido AKH- en los procesos

reproductivos

ETAPAS LARVAL

ES

RESERVA DE ENERGIA

PARA ETAPA (ADULTO)

REPRODUCTIVA

ALIMENTACION DE INSECTOS

NO ADULTOS ADULTOS

COMO

VUELO

APAREAMIENTO

OVOPOSICION

ALMACENAN GRASAS

Evento de gran exigencia energéticaA partir de la Energía que se requiere para la

interrupción de la “Cutícula vieja” , se formará una nueva Cutícula.

Tanto intestino anterior y posterior (ectodérmico), están alineados con la cutícula, para ello, los insectos tienen que “vaciar todo el tracto digestivo” antes de la muda.

Las reservas de energía acumuladas en el cuerpo de grasa durante la etapa larval , son agotados durante la muda.

G.Bimaculatus

• 1era Mitad de Etapa Larval :

• Última fase larval:

Alta actividad

de alimentac

ión

Lípidos elevados( grasa

corporal)

Aumento de

reservas corporales de grasa

Formación de nueva cutícula Ecdisis

• Lamentablemente no hay ninguna prueba directa de una regulación de las enzimas, tales como la glucógeno fosforilasa o triacilglicerol lipasa, por AKH durante el proceso de la muda en cualquier insecto.

AKHS son péptidos pleiotropicos que juegan un papel fundamental en el ciclo de vida de los insectos.

En el vuelo, AKHS asegura alto suministro de energía, alta capacidad oxidativa de los músculos de vuelo, un ritmo cardiaco rápido y una estimulación general del sistema nervioso.

AKHS, actuaría como análogo funcional de los corticosteroides.

D. melanogaster demostró la vía de señalización conservada de la insulina, revelando sorprendentes similitudes funcionales entre la insulina en los insectos y vertebrados.