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Estudo comparativo da organização morfofuncional do intestino médio de espécies representativas da ordem Hemiptera (2017)

  • Authors:
  • Autor USP: UTIYAMA, ALEXANDRE HIROSHI - IB
  • Unidade: IB
  • Sigla do Departamento: BIO
  • Subjects: SISTEMA DIGESTÓRIO; INTESTINO DE ANIMAL; HEMIPTERA; ENZIMAS; BIOQUÍMICA; BIOLOGIA MOLECULAR
  • Keywords: Insects digestive system; Membrana perimicrovilar; Morfologia; Morphology; Perimicrovillar membrane; Sistema digestivo de insetos
  • Language: Português
  • Abstract: Este trabalho consiste num estudo abrangente do sistema digestivo de espécies representativas da ordem Hemiptera, no qual dados de caráter morfológico foram integrados a informações bioquímicas e moleculares acerca das principais proteínas atuantes no processo digestivo destes animais. Para tanto, este projeto utilizou, como referência básica, um estudo prévio realizado com a espécie Bucephalogonia xanthophis (Hemiptera: Cicadellidae). As análises morfológicas desenvolvidas neste trabalho consistiram em um estudo comparativo ultraestrutural das espécies sugadoras de seiva Macugonalia leucomelas (subordem Auchenorrhyncha, Cicadellidae), Dalbulus maidis (subordem Auchenorrhyncha, Cicadellidae), Mahanarva fimbriolata (subordem Auchenorrhyncha, Cercopidae), Quesada gigas (subfamília Auchenorrhyncha, Cicadidae) e Diaphorina citri (subordem Sternorrhyncha, Psyllidae). Já a vertente molecular deste estudo buscou identificar, caracterizar e determinar a distribuição de transportadores de membrana, enzimas digestivas e outras proteínas atuantes no processo digestivo da espécie B. xanthophis. De um modo geral, as espécies da infraordem Cicadomorpha M. leucomelas, D. maidis, M. fimbriolata e Q. gigas apresentam uma organização anatômica do sistema digestivo muito semelhante ao descrito previamente para a cigarrinha B. xanthophis. Um esôfago conecta a boca ao intestino médio, que tem início na câmara de filtração (CF), que é composta pela aposição das porções anterior e posterior dointestino médio com as regiões proximais dos túbulos de Malpighi. Este órgão permite a excreção do excesso de água presente na seiva, permitindo a concentração dos nutrientes na porção mediana do intestino médio. O sistema digestivo segue por duas regiões anatomicamente distintas: o domínio cônico (DC) e o tubular (DT) do intestino médio. O intestino posterior é observado como um longo tubo livre pela hemocela a apresenta um reto dilatado, terminando em um ânus. De um modo geral, as espécies da família Cicadellidae (M. leucomelas e D. maidis) apresentam uma CF anatomicamente menos complexa do que se observa em M. fimbriolata e Q. gigas. Diferentemente das espécies da infraordem Cicadomorpha, o psilídeo D. citri exibe um sistema digestivo com uma CF relativamente ainda mais simples, sem a presença de túbulos de Malpighi. O intestino médio desta espécie também possui dois domínios distintos, mas apresentam caracteristicamente quatro apêndices de fundo cego que se projetam a partir do DT, cuja função ainda é desconhecida. Do ponto de vista ultraestrutural, as células da CF das espécies analisadas exibem adaptações relacionadas ao transporte de água e íons através da membrana, como microvilosidades apicais e invaginações da membrana plasmática basal associadas à mitocôndrias. As células da CF de D. citri possuem uma maior quantidade de organelas citoplasmáticas quando comparadas às espécies da infraordem Cicadomorpha., sugerindo uma menor atividade no processo digestivo Osenterócitos, principal tipo celular encontrado no DC e DT, exibem, em todas as espécies analisadas, microvilosidades apicais, invaginações da membrana plasmática basal associada a mitocôndrias e organelas associadas à rota intracelular de secreção. No caso particular de D. citri, as microvilosidades se mostram modificadas na forma de uma rede de lamelas, reforçadas entre si por trabéculas. Um complexo luminal de membranas pode ser observado associado às microvilosidades dos enterócitos de todas as espécies estudadas neste trabalho. Nas espécies da subordem Auchenorrhyncha, este complexo de membranas apresenta uma organização semelhante às membranas luminais em forma de chama (MLC). Este complexo se origina a partir de constrições do ápice das microvilosidades, que formam membranas que se projetam ao lúmen do intestino médio, delimitando compartimentos de acesso restrito. Por outro lado, na espécie D. citri, o complexo luminal de membranas observado é semelhante às membranas perimicrovilares modificadas (MPMm), descritos previamente em afídeos, que não forma compartimentos fechados. Os resultados apresentados neste trabalho, aliados às informações disponíveis na literatura, indicam que a organização do complexo luminal de membranas nos insetos da ordem Hemiptera é bem mais diversificada do que se presumia anteriormente, o que coloca em dúvida a visão tradicional sobre a origem evolutiva desse complexo. A compartimentalização do processo digestivo aparentemente deixou deexistir no ancestral do grupo Paraneoptera, com a perda da membrana peritrófica. No entanto, o complexo luminal de membranas presente no lúmen do intestino médio de Hemiptera e Thysanoptera pode ter surgido ao longo da evolução desses grupos como um mecanismo alternativo que promova algum nível de compartimentalização da digestão. A análise do transcriptoma do intestino médio de B. xanthophis possibilitou a identificação de uma série de transportadores de nutrientes orgânicos, inorgânicos e água. A partir destes dados, foi criado um modelo para a absorção de aminoácidos baseado num cotransporte de H+ e aminoácidos através de toda a extensão do epitélio intestinal, que utiliza a energia de um gradiente eletroquímico de prótons, bombeados para o meio extracelular por V-ATPases. Tal modelo contrasta com o preconizado na literatura, que tem por base um cotransporte de aminoácidos com potássio. Os dados obtidos pelo transcriptoma também permitiram a identificação de transportadores de açúcar ao longo do intestino médio de B. xanthophis. Os açúcares absorvidos, provavelmente na forma de glicose, devem ser convertidos em trealose no citossol dos enterócitos antes de serem transportados para a hemolinfa. Os resultados apresentados neste trabalho também indicam a ocorrência de α-glicosidase no intestino médio de B. xanthophis, além de indícios de sua associação com as MLC. No entanto, sua função no processo digestivo desta espécie ainda não é conhecida. A identificação deproteinases digestivas ao longo de todo o intestino médio de B. xanthophis, principalmente catepsinas e quimotripsinas, foi surpreendente, considerando-se que sua dieta não apresenta proteínas em sua composição. Assim, estudos complementares são necessários para se averiguar a real função destas enzimas no processo digestivo desta cigarrinha. A análise molecular realizada neste trabalho permitiu uma melhor compreensão acerca do processo digestivo da espécie sugadora de xilema B. xanthophis. Os resultados obtidos sugerem a presença de diferenças funcionais significativas entre as diversas regiões do intestino médio que não se refletem na ultraestrutura dos enterócitos. A identificação de proteinases e transportadores de aminoácidos e açúcares na CF sugere que este órgão possua uma função bem mais abrangente no processo digestivo, indo além do transporte de água e concentração de nutrientes
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 08.03.2017
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    • ABNT

      UTIYAMA, Alexandre Hiroshi; RIBEIRO, Alberto Augusto Gonçalves de Freitas Castro. Estudo comparativo da organização morfofuncional do intestino médio de espécies representativas da ordem Hemiptera. 2017.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41131/tde-17052017-084152/ >.
    • APA

      Utiyama, A. H., & Ribeiro, A. A. G. de F. C. (2017). Estudo comparativo da organização morfofuncional do intestino médio de espécies representativas da ordem Hemiptera. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41131/tde-17052017-084152/
    • NLM

      Utiyama AH, Ribeiro AAG de FC. Estudo comparativo da organização morfofuncional do intestino médio de espécies representativas da ordem Hemiptera [Internet]. 2017 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41131/tde-17052017-084152/
    • Vancouver

      Utiyama AH, Ribeiro AAG de FC. Estudo comparativo da organização morfofuncional do intestino médio de espécies representativas da ordem Hemiptera [Internet]. 2017 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41131/tde-17052017-084152/

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