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Sistemas Endocrinos en
Invertebrados
LOS PROCESOS DE INTEGRACIÓN MORFOLÓGICA Y FUNCIONAL SON UNA CONDICIÓN NECESARIA PARA LA INTERACCIÓN ENTRE CÉLULAS A NIVEL DE POBLACION, TEJIDOS Y SISTEMAS
DEBIDO A QUE ES NECESARIA LA INTEGRACIÓN FUNCIONAL ENTRE LAS CÉLULAS; LOS MECANISMOS DE INTEGRACIÓN (AUTOCRINO, PARACRINO, ENDOCRINO, NERVIOSO), HAN SURGIDO TEMPRANAMENTE Y SE ENCUENTRAN DESDE PROTISTAS (SEROTONINA; INSULINA) A VERTEBRADOS.
LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS FUNCIONALMENTE ADAPTATIVOS TIENDEN A CONSERVARSE A LO LARGO DEL PROCESO EVOLUTIVO.
COMPUESTOS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA PRESENTES EN ORGANISMOS DE APARICIÓN MAS RECIENTE SE ENCUENTRAN TAMBIEN EN GRUPOS MAS ANTIGUOS CUMPLIENDO LA MISMA U OTRA FUNCIÓN.
EN PORÍFEROS HAN SIDO ENCONTRADOS Y CARACTERIZADOS COMPUESTOS QUE ACTÚAN COMO MENSAJEROS QUÍMICOS SECRETADOS POR POBLACIONES CELULARES ESPECÍFICAS
SEROTONINA
ADRENALINA
NORADRENALINA
ACETILCOLINA
ACTUAN COMO NEUROMODULADORES; MIOREGULADORES Y PHEROMONAS DE REPRODUCCION
EN CNIDARIOS Y PLATYHELMINTES EXISTEN ADEMAS NUMEROSOS MENSAJEROS PEPTIDICOS ASOCIADOS PRINCIPALMENTE CON FUNCIONES MIOREGULADORAS, SENSORIALES Y PROCESOS DE REGENERACION
Sistemas Endocrinos Y
Neuroendocrinos en
Insectos
Principales Organos y
Tejidos con Actividad
Endocrina en Insectos
Corpora Allatata (Hormonas Juveniles)
Ecdisteroides
Péptidos
AA Modificados
Tubo Digestivo Medio
Túbulos de Malpighi y
Sistema Reproductor
Glándulas
Protorácicas y
Sistema
reproductor
Sistema
Nervioso
Hormonas Lipídicas
Hormonas Juveniles (Glándula Corpora Allata): Favorecen la conservación de caracteres larvales regulan los
procesos metamórficos ; Síntesis de Vitellogeninas en la hembra
adulta; Polimorfismos (Lípidos)
Ecdisteroides (Glándulas Protorácicas): Inducen
procesos de proliferación y diferenciación que conducen a la muda;
En el adulto participan en la regulación de los procesos reproductivos.
(Lípidos)
LAS HJs SOLO SE ENCUENTRAN EN INSECTOS. En Crustaceos se demostró la presencia de METIL-FARNESOATO, un
compuesto que forma parte de la vía de síntesis de las HJs y que
estaría involucrado en los procesos reproductivos
Aminoácidos modificados
Serotonina: Diuresis (eliminación de líquidos); participa en la
regulación del equilibrio hídrico y mineral (osmósis, pH, etc.); Induce
expresión de AQUAPORINAS; Favorece la recaptación de Iones (Na+
y/o K+)
Cardioaceleradóra; Mioestimuladora;
Hormonas Peptídicas
Hormona Diurética: Diuresis (eliminación de líquidos);
participa en la regulación del equilibrio hídrico y mineral (osmósis, pH,
etc.)
Allatotropina (AT): Síntesis de HJs; Mioreguladora;
Intercambio iónico (Péptido); Cardioaceleradora; Síntesis de Enzimas
Digestivas
Allatostatinas (ASTs): Síntesis de HJs; Regulan
contracción de la musculatura
IGFs; Hormona de la Eclosión, Bursicon; etc.
Protoracicotrópica (PTTH): Síntesis de Ecdisteroides
CRF-like y Calcitonin-like: Diuresis (eliminación de
líquidos); participa en la regulación del equilibrio hídrico y mineral
(osmósis, pH, etc.)
Hormona Adipokinetica (AKH): movilización de lípidos
y carbohidratos
AST A (R.prolixus)
LocustDH (R.prolixus)
Células
Neurosecretoras
en Hemipteros
AST C (T.infestans)
Se encuentran además células neurosecretoras en los diferentes ganglios del sistema nervioso
Riccillo and Ronderos Tissue & Cell (2010)
Corpora Allata: Síntesis de Hormonas Juveniles
Las HJs son compuestos exclusivos de insectos
En crustaceos el metil-farnesoato (precursor de la síntesis de JHs) cumple con algunas funciones similares
No se han encotrado en vertebrados compuestos relacionados
Funciones de las HJs
Junto con los Ecdisteroides controlan la muda y la metamorfosis
En el adulto regulan la sintesis e incorporación de vitelogeninas en la hembra
En algunos grupos de insectos regulan la formación de polimorfismos (ej. Insectos sociales)
Corpora Allata y regulación
del proceso de muda en
T.infestans
Aorta
Corpora Cardiaca
Corpora Allata
Ronderos JR BioCell (2009)
Corpora Cardiaca
Corpora Allata
Aorta
Ronderos JR BioCell (2009)
5th infestans
1 3 5 7 9 11 13 15 17 190
200
400
600
800
1000
1200
1400
Days
20-O
H-e
cd
yso
ne
(ng
/ml)
4th Pallidipennis
1 3 5 7 9 11 13 150
500
1000
1500
2000
2500
3000
Days
20-O
H-e
cd
yso
ne
(ng
/ml)
4th infestans
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Days
20-O
H-e
cd
yso
ne
(ng
/ml)
Hormonas Juveniles
Ecdisteroides
Ronderos JR BioCell (2009)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Dias Post-Alimetación
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Dias Post-Alimetación
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
20-HO-Ecdisona
SupCA
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Dias Post-Alimetación
20-HO-Ecdisona
Celulas/epidermis
Epidermis
Ronderos JR BioCell (2009)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Dias Post-Alimetación
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
20-HO-Ecdisona
Celulas/epidermis
SupCA
PCC
Ronderos JR BioCell (2009)
Ronderos JR BioCell (2009)
Allatotropina
Síntesis de HJs
Intercambio de Iones en el epitelio
digestivo
Induce contracciones peristalticas en la
musculatura del sistema digestivo
Aumenta la frecuencia de contracciones
del vaso dorsal (cardioaceleradora)
Regulación de actividades circadianas
Allatotropina
Síntesis de HJs
Intercambio de Iones en el epitelio
digestivo
Induce contracciones peristalticas en la
musculatura del sistema digestivo
Aumenta la frecuencia de contracciones
del vaso dorsal (cardioaceleradora)
Regulación de la actividad
de la Corpora Allata en
T.infestans
*
Riccillo and Ronderos Tissue & Cell (2010)
Riccillo and Ronderos Tissue & Cell (2010)
Hormonas Juveniles Ronderos JR BioCell (2009)
Sin alimentar 12 días despues de alimentarse
Riccillo and Ronderos Tissue & Cell (2010)
En el protocerebro existen neuronas allatotropas
Estas neuronas se proyectan hacia el complejo
retrocerebral (CC y CA)
En la CA existen células allatotropas ubicadas en la
periferia de la glándula que provendrían de la CC y envían
proyecciones hacia el interior de la glándula
La expresión de AT a nivel de la
CA varía a lo largo del ciclo de
muda coincidiendo con diferentes
estados de actividad de la
glándula sugiriendo una relación
funcional con la síntesis de HJS
Los Triatominos ingieren mas de 10 veces su propio volumen en
sangre con cada comida
Aumento de peso
Aumento del volumen de hemolinfa
Aumento del numero total de iones Na+
Implica:
El IV estadio de T.infestans elimina en 45 mins un volumen de orina
igual al total de hemolinfa previo a la alimentacion, y en 2 Hs un
volumen equivalente a 4 veces el volumen de hemolinfa anterior a la
ingesta
Desequilibrio del balance hidrico y mineral
Disminucion de la osmolaridad en la hemolinfa
Allatotropina
Síntesis de HJs
Intercambio de Iones en el epitelio
digestivo
Induce contracciones peristalticas en la
musculatura del sistema digestivo
Aumenta la frecuencia de contracciones
del vaso dorsal (cardioaceleradora)
Modula las contracciones peristalticas en la
musculatura del tubo digestivo medio
Medio
Sterkel, Riccillo and Ronderos Comp Biochem Physiol (2010)
Ctrl
At 10-5M
A
Posterior
Santini & Ronderos J Exp Biol (2007)
Sin Allatotropina
Modula las contracciones peristálticas en la
musculatura del tubo digestivo posterior
QuickTime™ and aPhoto - JPEG decompressor
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Con Allatotropina
QuickTime™ and aPhoto - JPEG decompressor
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posterior
Santini & Ronderos J Exp Biol (2007)
Allatotropina
Síntesis de HJs
Intercambio de Iones en el epitelio
digestivo
Induce contracciones peristalticas en la
musculatura del sistema digestivo
Aumenta la frecuencia de contracciones
del vaso dorsal (cardioaceleradora)
Sin Allatotropina
Con Allatotropina
Acción
CARDIOACELERADO
RA
Sin AT
Con AT
Acción
CARDIOACELERA-
DORA
Sterkel, Riccillo and Ronderos Comp Biochem Physiol A (2010)
Acción CARDIOACELERADORA
Sterkel, Riccillo and Ronderos Comp Biochem Physiol A (2010)
Sterkel, Riccillo and Ronderos Comp Biochem Physiol A (2010)
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
Con
tract
ion
s/M
inu
te
ALLATOTROPIN
With serotonin Without serotonin
* *
* *
La Actividad Depende de la Interacción con Serotonina
Función endocrina del
sistema excretor
Participan en la eliminación de
desechos metabólicos y en la
regulación del equilibrio hídrico y
mineral
Los Túbulos de Malpighi y el Intestino
Posterior Son los Principales Organos
Excretores en Insectos y Cumplen una
Función Equivalente a la Nefrona y los
Tubos Colectores de los Vertebrados
Producen además
compuestos antimicrobianos
y proteínas que regulan
actividades circadianas
Existen grandes variaciones
morfológicas y fisiológicas en los TMs
entre los distintos grupos de insectos
No están inervados
Tienen un extremo ciego (distal) y
un extremo abierto que desemboca
en la unión entre el digestivo medio
y el digestivo posterior
S/Ac Primario
Allatotropina en
Túbulos de
Malpighi
Ac Primario Preadsorbido
Sin Alimentar 1 Hr
C/Ac Primario
Santini MS & Ronderos Gen Comp Endocrinol (2009)
Santini MS & Ronderos Gen Comp Endocrinol (2009)
Santini MS & Ronderos Gen Comp Endocrinol (2009)
(1/100 )
0
10
20
30
40
50
60
70
4 TM (Ctrl) 2 TM 1 TM
a
b
c a
b
Ctrl
At 10-5M
(1/100 )
0
10
20
30
40
50
60
70
4 TM (Ctrl) 2 TM 1 TM
a
b
c a
b
Santini & Ronderos J Exp Biol (2007) Santini MS & Ronderos Gen Comp Endocrinol (2009)
Parciales
Acumulados
Santini & Ronderos J Exp Biol (2007)
Como actúa la Allatotropina y
durante la diuresis post-
prandial
AT modula positivamente las contracciones peristálticas en
el buche y digestivo medio posterior siendo secretada por
células epiteliales de tipo abierto (acción paracrina)
El efecto cardioacelerador muestra una respuesta
diferencial entre sexos, lo que podría estar asociado a la
actividad de la hormona sobre la musculatura de los
oviductos en la hembra
Allatotropina se comporta
como un péptido miotrópico y
cardioacelerador
AT modula positivamente y por vía
nerviosa la acción cardioaceleradora
inducida por serotonina
La producción de AT en los tejidos analizados es máxima
en las horas previas a la búsqueda de alimento
Sistemas Endocrinos en
Invertebrados
LOS PROCESOS DE INTEGRACIÓN MORFOLÓGICA Y FUNCIONAL SON UNA CONDICIÓN NECESARIA PARA LA INTERACCIÓN ENTRE CÉLULAS A NIVEL DE POBLACION, TEJIDOS Y SISTEMAS
DEBIDO A QUE ES NECESARIA LA INTEGRACIÓN FUNCIONAL ENTRE LAS CÉLULAS; LOS MECANISMOS DE INTEGRACIÓN (AUTOCRINO, PARACRINO, ENDOCRINO, NERVIOSO), HAN SURGIDO TEMPRANAMENTE Y SE ENCUENTRAN DESDE PROTISTAS (SEROTONINA; INSULINA) A VERTEBRADOS.
LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS FUNCIONALMENTE ADAPTATIVOS TIENDEN A CONSERVARSE A LO LARGO DEL PROCESO EVOLUTIVO.
COMPUESTOS CON ACTIVIDAD BIOLÓGICA PRESENTES EN ORGANISMOS DE APARICIÓN MAS RECIENTE SE ENCUENTRAN TAMBIEN EN GRUPOS MAS ANTIGUOS CUMPLIENDO LA MISMA U OTRA FUNCIÓN.
EN CNIDARIOS Y PLATYHELMINTES EXISTEN ADEMAS NUMEROSOS MENSAJEROS PEPTIDICOS ASOCIADOS PRINCIPALMENTE CON FUNCIONES MIOREGULADORAS, SENSORIALES Y PROCESOS DE REGENERACION
Allatotropina en Invertebrados
Platyhelminthes:Turbellaria
Adami; Damborenea & Ronderos Zoomorphology (2012)
En Turbellarios
(Platyhelminthes) existen
neuronas que producen un
péptido miotrópico similar a
la Allatotropina
La colocalización con Actina-F (Phalloidina) y la inducción de
contracciones en la musculatura de la faringe sugieren la
existencia de una integración funcional entre AT y el tejido
muscular
Allatotropina Exclusiva de
Protostomados?
Donde Surgió?
ALLATOTROPINA: UN PEPTIDO
MIOREGULADOR ANCESTRAL
Allatotropina en Invertebrados
Cnidarios:Hydra
Allatotropina en
Cnidarios:Hydra
Anti-AT Control
S/Anti-AT
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
Anti-
AT/Phalloidin
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
Anti-
AT/Phalloidin
Epidermal Nerve Cells
Esta colocalización sugiere la existencia de una relación
morfológico/funcional entre el péptido simil-AT y las
células mioepiteliales (contracción) en regiones
específicas de Hydra plagiodesmica
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
Qdot-AT
Phalloidin
Anti-
AT/Phalloidin
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
Anti-AT /Qdot-AT
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
Anti-AT Qdot-AT
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
Qdot-AT
Myoepithelial Cells
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
Anti-AT/
Qdot-AT
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
Anti-AT/ Qdot-AT
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
La marcación con AT conjugada con nanocristales (Qdots)
sugiere la existencia de poblaciones célulares reactivas que
reconocen a la hormona mediante receptores específicos.
ALGUNAS DE ESTAS POBLACIONES ESTARIAN ASOCIADAS A
LOS MOVIMIENTOS QUE REALIZA HYDRA SP. DURANTE LA
INGESTA
AT induce actividad en el hipostoma de
modo dosis-dependiente
*
*
* *
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
Similitudes entre receptores de diferentes especies de invertebrados
Como Surgió Allatotropina?
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
El receptor de AT posee una alta similitud con
el de la hormona OREXINA de
Deuterosotmados
El receptor de AT posee una alta similitud con
el de la hormona OREXINA de
Deuterosotmados
Protostomados
El receptor de AT posee una alta similitud con
el de la hormona OREXINA de
Deuterosotmados
Deuterostomados
El receptor de AT posee una alta similitud con
el de la hormona OREXINA de
Deuterosotmados
Vertebrados
La prescencia de AT en diferentes phyla de
protostomados (Arthropoda; Platyhelminthes;
Cnidarios, etc.) sugiere que la misma surgió
tempranamente durante el curso de la evolución
orgánica como un peptido mioregulador, siendo la
funcion asociada a la síntesis de HJs un caracter
derivado en insectos
Cnidaria Platyhelminthes Arthropoda
Alzugaray et al. PLoS ONE (2013)
En Deuterostomados, el receptor se habría
asociado a un nuevo ligando, OREXINA que en
organismos vertebrados cumple funciones
asociadas al Sitema Nervioso Central (apetito,
sueño-vigilia, etc.)
Cnidaria Platyhelminthes Arthropoda