Skip to main content
  • Adaptation To Temperature (Homiotherms)
  • Published:

Quantitative aspects of cold-adaptation and its thyroxine model in cold- and warm-blooded animals

Quantitative Aspekte der Kälteadaptation und ihres Thyroxin-Modells bei kalt- und warmblütigen Tieren

Kurzfassung

Zwischen der Gewebsatmung von Gehirn, Leber und Herz „unadaptierter“ Kalt- und Warmblüter (Fröschen und Mäusen) können mit Hilfe der Wirkung von 4,6-Dinitro-o-kresol bei verschiedenen Temperaturen charakteristische Unterschiede aufgedeckt werden, die nach Kälteadaptation (4° C, konstante Beleuchtung) von 1 bis 3 Monaten Dauer verschwinden. Bei Mäusen nimmt unter dem kontinuierlichen Einfluß von Kälte der Gesamtstoffwechsel und die Gewebsatmung zu, während bei Fröschen dies nur bei Wintertieren geschieht und Sommertiere einen Abfall ihres Stoffwechsels erfahren. Ähnliche Resultate werden bei Fröschen und Mäusen durch chronische Behandlung mit Thyroxin (5 Tage, täglich 6,12 mg/kg) erzielt. Trotz der zur Anwendung gekommenen höheren Dosen kann daher Thyroxin die Kältewirkung auf den Stoffwechsel simulieren und die Thyroxinwirkung läßt sich demnach als Modell der Kälteadaptation ansprechen.

Summary

  1. 1.

    In water frogs (Rana esculenta) and albino mice, as representatives of poikilothermic and homoiothermic animals, the metabolic effects of cold exposure are compared with those occurring after multiple injection of thyroxine. O2-uptake of whole animals and tissue respiration are measured in the temperature range of 4° (or 12.5°) to 37.5° C. The latter was also influenced by 4.6-dinitro-o-cresol (DNOC 10−5 M). The animals were exposed to cold (4° C) under constant light for 1 to 3 months. Thyroxine treatment (6.12 mg/kg) lasted 5 to 6 days; organ masses have been determined too.

  2. 2.

    Cold exposure exerts in winter frogs (WF's) an increase, in summer frogs (SF's) a decrease of whole body metabolism. In mice the whole body metabolism is like-wise enhanced by cold exposure, the thermoneutrality zone being displaced toward lower temperature, thus indicating a reduction in heat resistance. The increase of metabolism is to be interpreted as capacity adaptation, the decrease (as it occurs in SF's) is probably due to an overlapping of cold exposure with seasonal alterations of metabolism. The thyroxine action is in both instances similar to that of cold exposure.

  3. 3.

    As a further effect of cold adaptation in mice a highly significant weight increase of the (brown) interscapular fat can be recorded.

  4. 4.

    In WF's cold exposure causes a capacity adaptation of the respiration of brain, heart and kidneys (in vitro), whereas in SF's such an adaptation can only be found in the heart.

  5. 5.

    The earlier described differences in the tissue respiration of brain, liver and (partially) heart between unadapted WF's and mice, which could be demonstrated by means of the action of DNOC at different temperatures, can also be found between unadapted SF's and mice. However, cold exposure as well as thyroxine treatment brings about a complete disappearance of these differences.

  6. 6.

    On the basis of the present findings with whole body and tissue metabolism the chronic treatment with thyroxine can be considered as a model of cold adaptation.

Literature cited

  • Baldini, I. &Marinari, U. M., 1964. Influence de température de l'air ambient sur quelques activités métaboliques d'animaux hétérothermes.Experientia 20, 401–402.

    Google Scholar 

  • Henriques, U., 1964. Effect of some thyroxine analogues on hypothyroid tadpoles.Acta endoc., Copenh. 45, 187–196.

    Google Scholar 

  • Kanungo, M. S. &Prosser, C. L., 1959. Physiological and biochemical adaptation of goldfish to cold and warm temperatures. 2. Oxygen consumption and oxidative phosphorylation of liver mitochondria.J. cell. comp. Physiol. 54, 265–274.

    Google Scholar 

  • Locker, A., 1962. Über Stoffwechselunterschiede zwischen den Geweben kalt- und warmblütiger Tiere. (Zugleich ein Beitrag zur Frage: Poikilothermie als Strahlenschutz.)Pflügers Arch. ges. Physiol. 275, 238–255.

    Google Scholar 

  • —— 1964. Reaktionen metabolisierender Systeme auf experimentelle Beeinflussung, Reiz und Schädigung (Grundprobleme der quantitativen Biologie des Stoffwechsels).Helgoländer wiss. Meeresunters. 9, 38–107.

    Google Scholar 

  • —— &Weish, P., 1964a. Stoffwechselunterschiede zwischen Kalt- und Warmblütern bei der Kälteadaptation.Zool. Anz. (Suppl. Bd)28, 365–378.

    Google Scholar 

  • -- &Weish, P., 1964b. Der Stoffwechsel von Kalt- und Warmblütern unter chronischer Thyroxineinwirkung als einem Modell der Kälteadaptation. TagBer. Gemeins. Tag. Dt. Ges. Biophysik, Österr. Ges. Reine Angew. Biophysik & Schweiz. Ges. Strahlenbiol., Wien, 1964, 19–26.

  • Panagos, S., Beyer, R. E. &Masoro, E. J., 1958. Oxidative phosphorylation in liver mitochondria prepared from cold-exposed rats.Biochim. biophys. Acta 29, 204.

    Google Scholar 

  • Precht, H. 1955. Wechselwarme Tiere und Pflanzen.In: Precht, H., J. Christophersen & H. Hensel: Temperatur und Leben. Springer, Berlin, 177 pp.

    Google Scholar 

  • Smith, R. E. &Fairhurst, A. S., 1958. A mechanism of cellular thermogenesis in cold adaptation.Proc. natn.. Acad. Sci. U.S.A. 44, 705–711.

    Google Scholar 

  • Stangenberg, G., 1955. Der Temperatureinfluß auf Lebensprozesse und den Cytochrom c-Gehalt beim Wasserfrosch.Pflügers Arch. ges. Physiol. 260, 320–332.

    Google Scholar 

  • Tata, J. R., 1964. Biological action of thyroid hormones at the cellular and molecular levels.In: Actions of hormones on molecular processes. Ed. by G. Litwack & D. Kritchevsky. Wiley & Sons, New York, 58–131.

    Google Scholar 

  • Weish, P., 1965. Veränderungen des Stoffwechsels homoiothermer und poikilothermer Tiere bei Kälteadaptation und exogener Thyroxinwirkung. Wien, Phil. Diss., 133 S.

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Locker, A., Weish, P. Quantitative aspects of cold-adaptation and its thyroxine model in cold- and warm-blooded animals. Helgolander Wiss. Meeresunters 14, 503–513 (1966). https://doi.org/10.1007/BF01611641

Download citation

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF01611641

Keywords