Morphological assessment of the heart of the mosquito Aedes aegypti during the post-embryonic development

O coração dos insetos consiste de um vaso mediano dorsal que se estende ao longo de todo o comprimento do abdômen e é responsável pelo bombeamento da hemolinfa. Apesar de sua importância, a morfologia do coração dos insetos incluindo os da Família Culicidae é pouco explorada. Este estudo teve como objetivo investigar as alterações morfológicas do coração de Aedes aegypti durante o desenvolvimento pós-embrionário (incluindo larvas [L4] e fêmeas de pupas e adultos) usando uma combinação de microscopia de luz, microscopia confocal de varredura a laser e eletrônicas de varredura e transmissão. Em todas as fases estudadas o coração é um órgão em forma de tubo que consiste de músculo estriado em arranjo helicoidal. O mesmo é subdividido em câmaras ou compartimentos e cada câmara contém um par de ostia, sendo que em L4 e pupa as ostia são aberturas simples na parede do coração, enquanto no adulto elas possuem válvulas. Dois tipos celulares se encontram associados ao coração de A. aegypti: as fibras musculares alares e as células pericardiais. As fibras alares são polinucleadas, enquanto as células pericardiais são binucleadas em todas as fases estudadas. As fibras alares possuem ramificações que englobam as células pericardiais e se espalham sobre a superfície do coração, sendo essas ramificações mais desenvolvidas nos adultos. Em L4 a superfície ventral do coração é enrugada, enquanto que nos adultos ela possui depressões longitudinais. A membrana da célula do músculo cardíaco tem invaginações formando os túbulos T e seu citoplasma é preenchido quase inteiramente por sarcômeros delimitados por linhas Z descontínuas, enquanto as mitocôndrias estão localizadas principalmente na periferia da célula. As células pericardiais tem o seu citoplasma bastante heterogêneo com estruturas elétron-densas que são maiores e mais abundantes nas pupas. Além delas, também são encontrados vacúolo com conteúdo heterogêneo e várias invaginações de membrana citoplasmática são encontradas em todos os estádios de desenvolvimento. No presente estudo foram observadas algumas diferenças morfológicas durante o desenvolvimento pós-embrionário de A. aegypti como as mudanças do aspecto da superfície do órgão, o surgimento de válvulas e fibras alares bem desenvolvidas e espalhadas sobre a superfície do coração das fêmeas adultas. Apesar das diferenças observadas, o coração de A. aegypti não é drasticamente modificado durante a metamorfose como ocorre com outros órgãos viscerais, mas por outro lado, as células pericardiais de A. aegypti sofrem mudanças mais aparentes em função do desenvolvimento. Esses resultados contribuem para o entendimento do coração de A. aegypti e para uma melhor compreensão da biologia e do sistema circulatório do mosquito.The heart of insects consists of a mid-dorsal vessel that extends along their abdomen length and is responsible for pumping the haemolymph. In spite of this importance for insect homeostasis, the morphology of the insect heart, specifically in Culicidae, is still unexplored. This study aimed to investigate the morphological changes of the heart of Aedes aegypti during the post-embryonic development (including larvae [L4] and pupa and adult females) through using a combination of light, confocal and scanning and transmission electron microscopies. In all studied stages the heart is a tubular-shaped organ, consisting of striated muscle in helical arrangement. The organ is divided into chambers or compartments, in which each one has a pair of ostia. However, in L4 and pupa the ostia are simple openings in the heart wall, while in the adult have a valve-like structure. The heart of mosquito is physically associated with polinucleated alary muscle fibers and pericardial cells. The formers occur in pairs and form branches that include pericardial cells inside them and anastomose above heart surface, and these branches are more developed in adults. The heart ventral surface is wrinkled in L4, while in adults it has longitudinal depressions. The cell membrane of the cardiac muscle has invaginations forming the T tubules and their cytoplasm is almost entirely filled by sarcomeres delimited by discontinuous Z lines, while mitochondria are located mainly in the cell periphery. The pericardial cells are rounded and have a heterogeneous cytoplasm, with electron-dense structures resembling lysosomes that are more abundant and prominent in pupae. In these cells, vacuoles with heterogeneous content and several cell membrane invaginations are also observed in all developmental stages. In the present study we pointed some morphological changes of the heart during the post-embryonic development of the yellow fever mosquito. They include changes in the heart surface and the arising of valves and well-developed alary fiber ramifications in the adult females. In this work we show that the heart of A. aegypti is not rebuilt during metamorphosis, unlike other visceral organs. Moreover, the pericardial cells of A. aegypti undergo changes during the post-embryonic development, that include the increase of the cytoplasm and cell inclusions. These new data contribute to our understanding of A. aegypti heart and to an improved general understanding of mosquito biology and circulatory system