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Title: Mecanismos de transmissão vertical e horizontal do endossimbionte Wolbachia
Authors: Faria, Vitor Gouveia
Advisor: Sucena, José Élio da Silva
Keywords: Bacteriologia
Simbiose
Imunidade
Drosophila
Teses de mestrado
Issue Date: 2009
Abstract: Bacteria from the genus Wolbachia are endosymbiotic intracellular organisms, present in several animals, establishing parasitic relationships with arthropods and mutualistic associations with numerous filarial nematodes. As their vertical transmission is exclusively maternal, Wolbachia promotes reproductive changes on its hosts, increasing the fitness of the infected females and consequently their frequency of transmission. Therefore, Wolbachia severely contribute for evolutionary mechanisms, such as sexual selection and speciation. Additionally, Wolbachia's and its hosts'phylogeny are not concordant, suggesting the occurrence of vertical transmission events as well as sporadic phenomena of horizontal transmission as a possible scenario. However, the ecological mechanisms responsible for this transmission between the several hosts are still unknown. In this work, we looked at ingestion as a possible transmissible natural vector between different species of the genus Drosophila. For that, several experiments of cannibalism were conduced, between infected and non-infected hosts, from different species and stages. In the respective analyses of the tested individuals'progeny, we did not find any Wolbachia infections. As the experimental design above described would not be enough to explain the process behind the transmission (only confirming the ecological mechanism), we have also performed a complementary approach in parallel, where a step by step perspective of the supposed horizontal transmission by ingestion was put into priority. As so, a new technique of in vivo and ex vivo microscopy imaging was developed, allowing for a follow-up of bacteria viability and its interaction dynamics with the host. It was recently shown that, once inside the new host's hemolyph, Wolbachia can establish itself in the ovaries and pass to the next generation. As so, we investigated Malpighi tubes as a hypothetical region of connection between ingestion and ovaries access. Wolbachia was found inside the tubule cells of the individuals that had ingested the bacteria. This fact leads us to the possibility of the bacteria as having passed by exocytosis to the hemolymph. However, Wolbachia would only be viable if it survived the several mechanisms of host defence. We then performed in vitro immunity assays and verified that Wolbachia is indeed phagocitized and killed by hemocytes, a relevant result for the study of this bacteria escape strategy to the host's immune response
As bactérias do género Wolbachia são endossimbiontes intracelulares de muitas espécies de animais, estabelecendo relações de parasitismo com artrópodes e de mutualismo com vários nemátodes filariais. Como a sua transmissão é exclusivamente materna, Wolbachia promove modificações reprodutivas nos seus hospedeiros, aumentando a fitness das fêmeas infectadas e, por consequência, a sua frequência de transmissão. Assim Wolbachia pode contribuir de forma severa para processos evolutivos de selecção sexual e especiação. Adicionalmente, a filogenia de Wolbachia não é concordante com a dos seus hospedeiros, o que indicia fenómenos esporádicos de transmissão horizontal deste endossimbionte. Porém os mecanismos ecológicos responsáveis por esta passagem entre os diversos hospedeiros são ainda uma incógnita. Aqui olhámos para a ingestão como um possível vector natural de transmissão em diferentes espécies do Género Drosophila. Para isso, foram realizadas diversas experiências de canibalismo entre hospedeiros infectados e não infectados, de diferentes estádios e espécies. Nas respectivas análises da progenia dos indivíduos testados não foram encontradas quaisquer infecções por Wolbachia. Como o delineamento acima descrito não seria suficiente para explicar qual o processo fisiológico por detrás da transmissão (apenas confirmaria o mecanismo ecológico), paralelamente foi realizada uma abordagem complementar, onde foi priorizada uma perspectiva passo a passo da eventual transmissão horizontal por ingestão. Para tal foi desenvolvida uma nova técnica de imagiologia in vivo e ex vivo, possibilitando assim seguir a viabilidade da bactéria e sua dinâmica de interacção com o hospedeiro. Recentemente foi mostrado que uma vez na hemolinfa do novo hospedeiro, Wolbachia consegue se estabelecer nos ovários e passar para a próxima geração. Assim, investigámos os túbulos de Malpighi como hipotética zona de ligação entre a ingestão e o acesso aos ovários. Foi encontrada Wolbachia dentro das células dos túbulos de indivíduos que ingeriram a bactéria. Este facto nos remete para a possibilidade da posterior passagem da bactéria para a hemolinfa por exocitose. Porém, Wolbachia só será viável se conseguir sobreviver aos inúmeros mecanismos de defesa do organismo. Realizámos então ensaios de imunidade in vitro e verificámos que Wolbachia é fagocitada e morta pelos hemócitos, um relevante dado para o estudo da estratégia de fuga desta bactéria a resposta imune do novo hospedeiro
Description: Tese de mestrado, Biologia (Biologia Evolutiva e do Desenvolvimento), 2009, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
URI: http://catalogo.ul.pt/F/?func=item-global&doc_library=ULB01&type=03&doc_number=000569089
http://hdl.handle.net/10451/1409
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