Bee midgut metamorphosis: reconstruction from mitosis or cell differentiation?

O tubo digestivo dos insetos pode ser dividido em intestino anterior, intestino médio ou ventrículo e intestino posterior, sendo o ventrículo de origem endodérmica e os intestinos anterior e posterior de origem ectodérmica. No ventrículo ocorre a secreção de enzimas digestivas e a absorção dos nutrientes. Os principais tipos celulares encontrados no ventrículo são as células digestivas, que secretam enzimas e absorvem nutrientes e as células regenerativas, que se diferenciam e originam os demais tipos celulares do epitélio do ventrículo. Durante a metamorfose das abelhas, o epitélio do ventrículo é substituído, e esta substituição ocorre às custas da diferenciação das células regenerativas larvais. O presente trabalho busca investigar as modificações ocorridas no epitélio do ventrículo da abelha Melipona quadrifasciata anthidioides durante o desenvolvimento pós-embrionário e se existe proliferação das células regenerativas durante a metamorfose do ventrículo, utilizando-se técnicas anatômicas, de imunofluorescência e imunoperoxidase com anticorpo anti BrdU. Foram analisadas larvas de diferentes idades, pré-pupas, pupas de operárias em diferentes fases de desenvolvimento: pupas de olhos brancos, olhos marrons, olhos pretos e operárias adultas. Os resultados revelaram que na larva ocorre proliferação de células regenerativas, o que pode ser comprovado pela observação de metáfases, culminando com o aumento do número de células regenerativas por ninho. Com o envelhecimento da larva o número e o tamanho dos ninhos de células regenerativas aumentam. A substituição do epitélio larval pelo epitélio do adulto ocorre a partir do segundo dia após o inicio da defecação. Neste período os ninhos de células regenerativas estão em contato, formando uma espécie de rede, lembrando um sincício pelo fato de não ter sido observado o limite celular. Concomintante à degeneração das células digestivas larvais ocorre a diferenciação das células regenerativas, formando as células digestivas do adulto. Células regenerativas BrdU positivas são observadas somente na fase de pré-pupa, 12 h após a injeção de BrdU, indicando que é durante esta fase que a população de células regenerativas aumenta. Pode-se entender a proliferação das células regenerativas como um processo compensatório, que repõe as células regenerativas que se diferenciam durante a metamorfose do ventrículo. Parece que a existência de proliferação de células regenerativas culmina no aumento da população de células regenerativas e não na formação de novas células digestivas. A hipótese de que células digestivas dos adultos se originam através da proliferação e posterior diferenciação das células regenerativas durante a metamorfose do ventrículo de M. quadrifasciata anthidioides pode ser rejeitada porque a proliferação das células regenerativas durante a pupação não seria suficiente para restabelecer os ninhos de células regenerativas e ao mesmo tempo formar novas células digestivas e pelo fato de que a população de células regenerativas existente durante o processo de defecação parece ser suficiente para promover a renovação do epitélio do ventrículo durante a metamorfose.The digestive tract of insects can be divided into foregut, midgut and hindgut. Fore and hindgut have an ectodermic origin, while midgut is endodermic. Midgut is responsible for the enzyme secretion and nutrient absorption. The midgut epithelium is formed basically by the digestive cells, responsible for the enzyme secretion and nutrient absorption and for the small regenerative cells that are placed in nests scattered among the digestive cells. During midgut metamorphosis, the epithelium is substituted to attend adult's nutritional needs, and this substitution occurs due to larval regenerative cells differentiation. The present work focused on the midgut epithelial modifications during the post- embryonic development of the stingless bee Melipona quadrifasciata anthidioides. The presence of regenerative cells proliferation during midgut metamorphosis was also investigated, using anatomical and imunofluorescence techniques with antibody against BrdU. Were analyzed specimens at the following developmental stage: larvae of different ages, prepupae, White eyed, brown eyed and black eyed pupae and adult workers. Regenerative cell proliferation is easily detected during larval period by the presence of metaphase, which results in the regenerative cell number increasing. During larval aging the number and the size of the nests of regenerative cells also increases. Larval epithelium degeneration starts in the second day after defecation process had initiated. In this period the nests of regenerative cells are in contact and cell limit were not visualized, resembling a sincicium. The degeneration of the larval digestive cells and the regenerative cells differentiation into adult's digestive cells occurs at the same time. The BrdU positive regenerative cells are only observed in the prepupae period, 12 h after BrdU injection indicating that regenerative cell population increase during this period. Regenerative cell proliferation can be understood as a compensatory process, responsible for the regenerative cell replacing that are consumed during midgut epithelial renewing during metamorphosis. It probably assures the maintenance of the adult midgut epithelium. It seems that the regenerative cell proliferation culminates in the increase of the regenerative cells population and not in the formation of new digestive cells because the proliferation of regenerative cells would not be enough to reestablish the nests of regenerative cells and at the same time form new adult digestive cells. In this sense the hypothesis that digestive adult cells are originated through the regenerative cell proliferation and posterior differentiation during metamorphosis can be rejected. M. quadrifasciata anthidioides midgutConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic