Cutaneous water loss and lipids of the stratum corneum in dusky antbirds, a lowland tropical bird

Abstract

The stratum corneum, the outer layer of the epidermis, consists of flattened cells embedded in a matrix of lipids, primarily cholesterol, free fatty acids, ceramides, and cerebrosides. The stratum corneum forms a barrier to water vapor diffusion through the skin. In birds, the skin limits excessive water loss at thermoneutral temperatures, but also serves as a vehicle for thermoregulation during episodes of heat stress. We measured total evaporative water loss, cutaneous water loss, and lipids in the stratum corneum in Dusky Antbirds (Cercomacra tyrannina), the first such measurements ever made for birds living in tropical rain forests. We predicted that these birds would have high rates of cutaneous water loss because of their need to thermoregulate rather than to conserve water. We found that Dusky Antbirds lose twice as much water through their skin as birds from temperate environments. We also hypothesized that the proportion of cerebrosides in the stratum corneum would increase relative to that of ceramides if Dusky Antbirds use their skin as a thermoregulatory organ. However, we found that Dusky Antbirds did not show different proportions of ceramides and cerebrosides in the stratum corneum than other species of birds. We also found that Dusky Antbirds had low amounts of free fatty acids in their stratum corneum. Overall, our data support the idea that the interactions of the lipids in the stratum corneum may play an important role in determining rates of water vapor diffusion through the skin. El estrato córneo, la capa más externa de la epidermis, está formado por células aplanadas embebidas en una matriz de lípidos, principalmente colesterol, ácidos grasos libres, ceramidas y cerebrósidos. El estrato córneo forma una barrera que evita la difusión del vapor de agua a través de la piel. En aves la piel limita excesivas pérdidas de agua en la zona termoneutral, pero también sirve como vía de termoregulación durante episodios de estrés térmico. Medimos la pérdida total de agua por evaporación, la pérdida de agua por evaporación a través de la piel y los lípidos en el estrato córneo en Cercomacra tyrannina, la primera medida de esta naturaleza realizada en aves en selva húmeda tropical. Esperamos encontrar una elevada pérdida de agua por evaporación a través de la piel en esta especie, debido a sus necesidades de termoregulación. Encontramos que C. tyrannina pierde el doble de agua a través de la piel comparado con especies de clima temperado. También esperamos encontrar una alta proporción de cerebrósidos en el estrato córneo si estos pájaros usan la piel para termoregular. Encontramos que C. tyrannina no presenta unas concentraciones de cerebrósidos y ceramidas en el estrato córneo diferentes de las de otras especies de pájaros. También hallamos que C. tyrannina posee una baja cantidad de ácidos grasos libres en el estrato córneo. En conclusion, nuestros resultados apoyan la idea de que las interacciones entre los lípidos del estrato córneo juegan un papel importante en la determinación de las tasas de diffusion del vapor de agua a través de la piel.