Styelid ascidians are diverse in developmental modes, varying from strictly sexual solitary species to highly integrated colonies. Circulatory stem cells (CSCs) accomplish fundamental roles in developmental processes of styelid ascidians. In the colonial styelids, CSCs enable budding and are capable of giving origin to the germline in certain species. The function of these cells have been tested experimentally in models within Styelidae. However, the understanding of coloniality as an evolutionary novelty requires reconstructing the possible ancestral CSCs characteristics in Styelidae. To address this issue, this work analyzes the possible developmental origin and the identity of putative CSCs among blood cell populations. The first chapter of this dissertation aimed to characterize and compare the hemocyte populations in two solitary styelids: Styela plicata and Styela canopus. In addition, the early development, the metamorphosis and the early maturation were compared in both species. After metamorphosis, S. canopus briefly develops a network of extracorporeal vessels with numerous terminal ampullae. These characters are usually associated to colonial ascidians, and were not found in S. plicata. With respect to the hemocyte populations, similar morphotypes were present in both species. However, S. canopus shows a lower frequency of vacuolated cells, which may be due to a reduced level of cytotoxicity in the tunic relative to S. plicata. These differences observed between S. canopus and S. plicata may be related to differences in the degrees of gregariousness or body size among the two species. In order to investigate possible approaches to distinguish and isolate CSC populations in a solitary styelid model, I used imaging flow cytometry. Putative CSCs were identified through measurement of morphological parameters and aldehyde dehydrogenase (ALDH) activity. The correlation between these parameters allowed to determine 2 gates enriched with particular cell types. A significant difference was found on the ALDH+ population within a gate of cells with low granularity, suggesting the presence of cells among circulatory hemocytes. To scrutinize the biogenesis of CSCs in S. plicata, I present a description of a candidate hematopoietic niche in this species. An exhaustive histological survey for hemoblast-like cells was performed, and complemented with immunohistochemistry with stem cell (piwi) and proliferation (pHH3) markers. The morphological and expression profiles of the intestine support the intestinal submucosa (IS) as a hematopoietic niche. At this region there are aggregations of cells with and undifferentiated morphological profile, corroborated by ultrastructural analysis. Furthermore, the IS holds high cellular proliferation and frequency of piwi+ cells. Ascidians are considered interesting models to investigate asexual reproduction and modular development. This study represents an advancement towards understanding the processes, cell populations and structures that may be related to facilitating the appearance of this evolutionary novelty / As ascídias da família Styelidae são diversas em modos de desenvolvimento, variando de espécies estritamente sexuais solitárias até colônias altamente integradas. As células-tronco circulatórias (CTCs) desempenham papéis fundamentais nos processos do desenvolvimento de ascídias styelídeas. Nas especies coloniais deste grupo, as CTCs permitem a brotação e são capazes de originar a linha germinativa em certas espécies. A função dessas células tem sido testada experimentalmente em modelos dentro de Styelidae. No entanto, a compreensão da colonialidade como uma novidade evolutiva requer reconstruir as características das possíveis CTCs ancestrais para Styelidae. Com o fim de abordar essa questão, este trabalho analisa a possível origem do desenvolvimento e a identidade de CSCs putativas entre populações de células sanguíneas de styelídeas solitárias. O primeiro capítulo desta dissertação teve como objetivo caracterizar e comparar as populações de hemócitos em dois espécies solitárias: Styela plicata e Styela canopos. Além disso, o desenvolvimento inicial, a metamorfose e a maturação do juvenil foram comparados em ambas as espécies. Após a metamorfose, S. canopus desenvolve brevemente uma rede de vasos extracorpóreos com numerosas ampolas terminais. Esses caracteres são geralmente associados a ascídias coloniais e não foram encontrados em S. plicata. Com relação às populações de hemócitos, morfotipos semelhantes estavam presentes em ambas as espécies. No entanto, o S. canopos apresenta menor frequência de células vacuoladas, o que pode ser devido a um nível reduzido de citotoxicidade na túnica em relação a S. plicata. Essas diferenças observadas entre S. canopos e S. plicata podem estar relacionadas a diferenças nos graus de gregariedade ou tamanho corporal entre as duas espécies. A fim de investigar possíveis abordagens para distinguir e isolar populações de CTCs em um modelo de styelídeo solitário, usei citometria de fluxo com adquisição de imagem. As CTCs putativas foram identificadas através da medição de parâmetros morfológicos e da atividade da aldeído desidrogenase (ALDH). A correlação entre estes parâmetros permitiu determinar 2 gates enriquecidos com tipos celuláres particulares. Uma diferença significativa foi encontrada na população ALDH+ dentro de um gate de células com baixa granularidade, sugerindo a presença de células-tronco circulatórias. Para examinar a biogênese das CTCs em S. plicata, foi realizada uma descrição de um nicho hematopoiético candidato nesta espécie. Um exame histológico exaustivo para células semelhantes a hemoblastos foi realizado e complementado com imunohistoquímica com marcadores de células-tronco (piwi) e proliferação (pHH3). Os perfis morfológicos e de expressão do intestino sustentam a submucosa intestinal (SI) como nicho hematopoiético. Nesta região há agregações de células com morfolia indiferenciada, corroborada pela análise ultraestrutural. Além disso, a SI mantém alta proliferação celular e freqüência de células piwi+. As ascídias são consideradas modelos interessantes para investigar a reprodução assexuada e o desenvolvimento modular. Este estudo representa um avanço na compreensão dos processos, populações celulares e estruturas que podem estar relacionadas a facilitar o surgimento desta novidade evolutiva
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-18022019-090152 |
| Date | 06 November 2018 |
| Creators | Juan Jiménez Merino |
| Contributors | Federico David Brown Almeida, Márcio Reis Custódio, Mauro Sérgio Gonçalves Pavão |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Ciências Biológicas (Zoologia), USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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