Interaction of lipophorin with Rhodnius prolixus oocytes: biochemical properties and the importance of blood feeding

Lipophorin (Lp) is the main haemolymphatic lipoprotein in insects and transports lipids between different organs. In adult females, lipophorin delivers lipids to growing oocytes. In this study, the interaction of this lipoprotein with the ovaries of Rhodnius prolixus was characterised using an oocyte membrane preparation and purified radiolabelled Lp (125I-Lp). Lp-specific binding to the oocyte membrane reached equilibrium after 40-60 min and when 125I-Lp was incubated with increasing amounts of membrane protein, corresponding increases in Lp binding were observed. The specific binding of Lp to the membrane preparation was a saturable process, with a Kdof 7.1 ± 0.9 x 10-8M and a maximal binding capacity of 430 ± 40 ng 125I-Lp/µg of membrane protein. The binding was calcium independent and pH sensitive, reaching its maximum at pH 5.2-5.7. Suramin inhibited the binding interaction between Lp and the oocyte membranes, which was completely abolished at 0.5 mM suramin. The oocyte membrane preparation from R. prolixus also showed binding to Lp from Manduca sexta. When Lp was fluorescently labelled and injected into vitellogenic females, the level of Lp-oocyte binding was much higher in females that were fed whole blood than in those fed blood plasma.

Perimicrovillar membrane assembly: the fate of phospholipids synthesised by the midgut of Rhodnius prolixus

In this study, we describe the fate of fatty acids that are incorporated from the lumen by the posterior midgut epithelium of Rhodnius prolixus and the biosynthesis of lipids. We also demonstrate that neutral lipids (NL) are transferred to the haemolymphatic lipophorin (Lp) and that phospholipids remain in the tissue in which they are organised into perimicrovillar membranes (PMMs). 3H-palmitic acid added at the luminal side of isolated midguts of R. prolixus females was readily absorbed and was used to synthesise phospholipids (80%) and NL (20%). The highest incorporation of 3H-palmitic acid was on the first day after a blood meal. The amounts of diacylglycerol (DG) and triacylglycerol synthesised by the tissue decreased in the presence of Lp in the incubation medium. The metabolic fates of 3H-lipids synthesised by the posterior midgut were followed and it was observed that DG was the major lipid released to Lp particles. However, the majority of phospholipids were not transferred to Lp, but remained in the tissue. The phospholipids that were synthesised and accumulated in the posterior midgut were found to be associated with Rhodnius luminal contents as structural components of PMMs.

Rhodnius prolixus Malpighian tubules and control of diuresis by neurohormones

Rhodnius prolixus Malpighian tubules (MTs) are a good model for fluid and ion secretion studies in view of the dramatic postprandial diuresis, which follows its massive blood meals. Ingestion of a blood meal equals to 10-12 times their initial body mass, leads to rapid activation of high output by excretory system, which eliminates 40-50 percent of the fluid mass. Secretion of ions and water is stimulated 1000-fold by serotonin and diuretic hormone. These hormones cooperate synergistically to activate adenylate cyclase activity from MTs cells, which increase the level of intracellular cAMP. The anti-diuretic hormones have also an important role in the fluid maintenance of Rhodnius prolixus. Several hours after insect feeding occurs a reduction in urine flow, that has been thought to result from a decreased diuretic hormone release or from a novel mechanism of anti-diuresis involving insect cardioacceleratory peptide 2b (CAP2b) and cyclic GMP. In this article it is discussed how the hormone regulation of fluid transport is done in Rhodnius prolixus MTs.

Os túbulos de Malpighi (TMs) de Rhodnius prolixus são reconhecidos por serem excelentes modelos para o estudo da secreção de fluidos e íons devido a grande diurese que ocorre quando esses animais se alimentam de sangue. O inseto, após alimentação, pode aumentar seu peso corporal inicial em até 10-12 vezes, o que leva a rápida ativação do sistema excretor, que elimina 40-50 por cento do fluido corporal. A secreção de íons e água é estimulada 1000 vezes pela serotonina e pelos hormônios diuréticos. Esses hormônios agem sinergicamente ativando a adenil ciclase das células dos TMs, aumentando os níveis intracelulares de AMPc. Os hormônios anti-diuréticos também têm um importante papel na manutenção dos fluídos corporais do Rhodnius prolixus. Várias horas após a alimentação do inseto ocorre uma redução do fluxo urinário, o que foi sugerido ser decorrente da diminuição da liberação dos hormônios diuréticos ou da anti-diurese envolvendo o peptídeo cardioaceleratório 2b (CAP2b) e o GMPc. Neste artigo é discutida a regulação hormonal do transporte de fluido nos MTs de Rhodnius prolixus.

Sodium pumps in the Malpighian tubule of Rhodnius sp

Malpighian tubule of Rhodnius sp. express two sodium pumps: the classical ouabain-sensitive (Na+ + K+)ATPase and an ouabain-insensitive, furosemide-sensitive Na+-ATPase. In insects, 5-hydroxitryptamine is a diuretic hormone released during meals. It inhibits the (Na+ + K+)ATPase and Na+ -ATPase activities indicating that these enzymes are involved in fluid secretion. Furthermore, in Rhodnius neglectus, proximal cells of Malpighian tubule exposed to hyperosmotic medium, regulate their volume through a mechanism called regulatory volume increase. This regulatory response involves inhibition of the (Na+ + K+)ATPase activity that could lead to accumulation of active osmotic solute inside the cell, influx of water and return to the normal cell volume. Adenosine, a compound produced in stress conditions, also inhibits the (Na+ + K+)ATPase activity. Taken together these data indicate that (Na+ + K+)ATPase is a target of the regulatory mechanisms of water and ions transport responsible for homeostasis in Rhodnius sp.

Efeito da nutrição sobre o controle neuro-endócrino-imunológico de Rhodnius prolixus

Os componentes da alimentação sangüínea, em adição à distensão abdominal, são importantes para a produção dos ecdisteróides e para estabelecer o processo de ecdise em ninfas de quarto estágio de Rhodnius prolixus. Ninfas de R. prolixus, em jejum, quando inoculadas com Enterobacter cloacae B12, tiveram sua mortalidade relacionada ao período de jejum. Ninfas de R. prolixus alimentadas somente com plasma ou com diferentes componentes do sangue comparadas com insetos alimentados com sangue total tiveram afetada a sua resposta imune: (i) uma redução na atividade de lisozima e peptídeos antibacterianos na hemolinfa quando inoculados com E. cloacae; (ii) uma diminuição no número de hemócitos e na formação de nódulos quando inoculados com bactéria; (iii) uma diminuição da imunidade em insetos alimentados com plasma para destruir a infecção causada pela inoculação de E. cloacae; (iv) o tratamento com alfa-ecdisona reverte a imunodepressão causada pela alimentação de plasma

Entretanto, estes experimentos falharam em mostrar alguma interferência na alimentação com plasma no sistema profenoloxidase, PROpo já que a produção de melanina não foi alterada quando o sistema é estimulado pela presença de bactéria na hemolinfa. Estes resultados são discutidos em relação ao efeito dos componentes da dieta e os hormônios da muda na reação imune dos insetos. Foi estudada também a ativação da PROpo na hemolinfa e corpo gorduroso de adultos de R.prolixus. A fenoloxidase (po) não mostrou significante atividade na hemolinfa de insetos inoculados com meio de cultura estéril, quando incubada com L-dopa. Se os insetos são inoculados com E. cloacae B12 a atividade po tem um considerável aumento. Foi visto que a incubação de hemolinfa fresca com corpo gorduroso homogeneizado em tampão isotônico, E. cloacae e L-dopa, induziu a atividade po in vitro. Os mesmos componentes da reação na ausência de bactéria não foram capazes de induzir a formação de melanina. Entretanto, a incubação de hemolinfa com corpo gorduroso homogeneizado em tampão hipotônico e L-dopa formou melanina, indicando que sob condições hipotônicas a ativação do sistema PROpo não depende da presença de E. cloacae. Análises zimográficas em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) com hemolinfa e corpo gorduroso inoculados com bactéria, e não tratados, demonstraram diferentes resultados na atividade de protease em gelatina. As enzimas foram caracterizadas como metaloproteases ou enzimas ativadas por metal. Experimentos usando a fração solúvel do corpo gorduroso homogeneizado em tampão hipotônico ou corpo gorduroso em tampão isotônico e incubados com E. cloacae in vitro indicaram que esta protease está confinada em células do corpo gorduroso e provavelmente é liberada no meio sob tratamento. A implicação destes achados é discutida em relação à ativação do sistema PROpo na defesa de insetos

Efeito da nutrição sobre o controle neuro-endócrino-imunológico de Rhodnius prolixus / Effect of nutrition on the control neuro-endocrine-immune Rhodnius prolixus

Os componentes da alimentação sangüínea, em adição à distensão abdominal, são importantes para a produção dos ecdisteróides e para estabelecer o processo de ecdise em ninfas de quarto estágio de Rhodnius prolixus. Ninfas de R. prolixus, em jejum, quando inoculadas com Enterobacter cloacae B12, tiveram sua mortalidade relacionada ao período de jejum. Ninfas de R. prolixus alimentadas somente com plasma ou com diferentes componentes do sangue comparadas com insetos alimentados com sangue total tiveram afetada a sua resposta imune: (i) uma redução na atividade de lisozima e peptídeos antibacterianos na hemolinfa quando inoculados com E. cloacae; (ii) uma diminuição no número de hemócitos e na formação de nódulos quando inoculados com bactéria; (iii) uma diminuição da imunidade em insetos alimentados com plasma para destruir a infecção causada pela inoculação de E. cloacae; (iv) o tratamento com alfa-ecdisona reverte a imunodepressão causada pela alimentação de plasma. Entretanto, estes experimentos falharam em mostrar alguma interferência na alimentação com plasma no sistema profenoloxidase, PROpo já que a produção de melanina não foi alterada quando o sistema é estimulado pela presença de bactéria na hemolinfa. Estes resultados são discutidos em relação ao efeito dos componentes da dieta e os hormônios da muda na reação imune dos insetos. Foi estudada também a ativação da PROpo na hemolinfa e corpo gorduroso de adultos de R.prolixus. A fenoloxidase (po) não mostrou significante atividade na hemolinfa de insetos inoculados com meio de cultura estéril, quando incubada com L-dopa. Se os insetos são inoculados com E. cloacae B12 a atividade po tem um considerável aumento. Foi visto que a incubação de hemolinfa fresca com corpo gorduroso homogeneizado em tampão isotônico, E. cloacae e L-dopa, induziu a atividade po in vitro. Os mesmos componentes da reação na ausência de bactéria não foram capazes de induzir a formação de melanina. Entretanto, a incubação de hemolinfa com corpo gorduroso homogeneizado em tampão hipotônico e L-dopa formou melanina, indicando que sob condições hipotônicas a ativação do sistema PROpo não depende da presença de E. cloacae. Análises zimográficas em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) com hemolinfa e corpo gorduroso inoculados com bactéria, e não tratados, demonstraram diferentes resultados na atividade de protease em gelatina. As enzimas foram caracterizadas como metaloproteases ou enzimas ativadas por metal. Experimentos usando a fração solúvel do corpo gorduroso homogeneizado em tampão hipotônico ou corpo gorduroso em tampão isotônico e incubados com E. cloacae in vitro indicaram que esta protease está confinada em células do corpo gorduroso e provavelmente é liberada no meio sob tratamento. A implicação destes achados é discutida em relação à ativação do sistema PROpo na defesa de insetos.