Estudio preliminar sobre el sistema nervioso del asteroideo fisiparo Allostichaster capensis (ECHINODERMATA: ASTEROIDEA)

RUBILAR TAMARA; C. PASTOR DE WARD; A. F. SCHINDER

Florianópolis

Congreso; XII Congreso Latinoamericano de Ciencias del Mar; 2007

Universidad de Sao Paulo

ESTUDIO PRELIMINAR SOBRE EL SISTEMA NERVIOSO DEL ASTEROIDEO FISÍPARO ALLOSTICHASTER CAPENSIS (ECHINODERMATA: ASTEROIDEA) Rubilar, T. 1,2; Pastor de Ward, C. T.1; Schinder, A.2 1Centro Nacional Patagónico (CONICET), B. Brown 3500, Puerto Madryn, Chubut, Argentina 2Instituto Fundación Leloir (CONICET), Av. Patricias Argentinas 435, Bs. As., Argentina RESUMEN (Arial 11, alineado a la izquierda y en MAYÚSCULAS) La morfología del sistema nervioso de Asteroideo no ha sido revisada desde la década de 1960. Este trabajo presenta los primeros resultados obtenidos en la revisión y actualización del conocimiento del sistema nervioso de un Asteroidea utilizando la estrella de mar fisípara Allostichaster capensis, del océano Atlántico Sur. Detallando la morfología general y estructura celular del anillo circunmoral y de los cordones nerviosos. Palabras llaves: Equinodermos, morfología INTRODUCCIÓN Los primeros estudios sobre morfología del sistema nervioso de Asteroidea fueron realizados por Smith (1937 1950, 1966) y Hyman (1955). Si bien estos trabajos fueron exhaustivos y detallados para la época, muchos de ellos no son hoy válidos, debido a que la tinción utilizada, se sabe que tiñe el sistema nervioso y además procesos musculares (COBB 1995). Esto hace que algunas de estas descripciones pueden no ser correctas. Más tarde los trabajos se focalizaron en ofiuros adultos debido a la presencia de axones gigantes (COBB and STUBBS 1981; STUBBS and COBB 1981; COBB and STUBBS 1982) y en el desarrollo del sistema nervioso en larvas de erizos (BURKE 1983; CHEE and BYRNE 1999; BEE et al. 2001). Cobb ha realizado trabajos que han hecho un gran aporte en cuanto a la funcionalidad del sistema nervioso de los asteroideos (COBB 1970; 1978; 1985; 1995). Sin embargo, la morfología del sistema nervioso de estrellas de mar no ha sido adecuadamente revisada ni mejorada. Dado el avance de la tecnología, es posible hoy en día, utilizar nuevas técnicas de tinción y marcación para realizar una descripción minuciosa del sistema nervioso. En el presente trabajo se presentan los resultados preliminares del estudio de la morfología del sistema nervioso del asteroideo fisíparo Allostichaster capensis (=inaequalis). MATERIAL Y MÉTODOS En el mes de marzo de 2005 se muestrearon 15 individuos de A. capensis en Bahía Kaiser (46º45?S; 65ºO), Argentina, por buceo autónomo. Los organismos se transportaron al laboratorio, se los diseccionó en brazos y discos. Las muestras fueron descalcificados y fijadas con solución de Bouin durante 5 días. Luego fueron deshidratadas, transparentadas y embebidas en parafina. Una vez obtenidos los tacos, se realizaron cortes seriados de 10 y 20 m del disco y de los brazos. Los cortes, se tiñeron con la tinción de Tricrómico de Masson. La tinción elegida, permitió reconocer el sistema nervioso mediante observaciones de los tejidos internos del disco y los brazos. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En base a los cortes transversales, horizontales y sagitales del brazo el sistema nervioso de A. capensis consiste en un cordón nervioso radial (CNR) en cada brazo, que se une a un anillo nervioso circumoral (CMR). Tanto el CNR como el CMR se ubican en la cara oral, tienen forma de V en sección transversal y presentaron la misma morfología general. El CMR se ubica alrededor de la boca situado en la membrana peristomal y de él emerge el CNR, que se ubica en el surco ambulacral de los brazos entre las dos líneas de pies ambulacrales. Exteriormente, ambos cordones están compuestos por una cutícula (5 µm) formada por epitelio pavimentoso de células hexagonales. Hacia el interior se observan cuerpos celulares ovalados o redondos agrupados (3,60±0,60 µm), pertenecientes al sistema ectoneural. De acuerdo a Smith (1937) estás células podrían ser epiteliales migratorias, sensoriales, glandulares y ganglionares bipolares. Sin embargo no es posible hacer este tipo de distinción fácilmente. El sistema ectoneural, es comúnmente aceptado, como sensorial y motor. Por lo tanto es probable que existan células sensoriales en este grupo. Sin embargo, la forma que poseen las células en esta capa en A. capensis no coincide con la descripta por Smith (1937). Así como tampoco existe ninguna evidencia que estas células puedan migrar hacia otra capa. Sin un marcador adecuado de neuronas es difícil poder diferenciar los tipos celulares sin cometer errores. Posteriormente en sección se observa un área formada por proyecciones de dichas células (sección transversal: 100 µm en la zona más ancha y 60 µm en la más angosta). De acuerdo a la interpretación microscópicas, estas se proyectan en tres sentidos: hacia el interior, paralelas a la cutícula y hacia la cara aboral (planos x, y, z). Las que se dirigen hacia el interior del cordón desembocan en una membrana basal de coloración azul de aproximadamente 1 µm de espesor de tejido conectivo. Dentro de la sección compuesta por proyecciones, en corte sagital, se observan células aisladas (3,0±0,70 µm). Con detalle se puede observar una aureola alrededor de estas células. Estas serían las células que Smith (1937) denominó de soporte. Esta sección, de acuerdo a Smith (1937), esta formada por fibras secreción de células de soporte, que forman un marco para las neurofibras de elementos ganglionares. Sin embargo, trabajos realizados con el neuropéptido SALMFamida S1 y S2, de la estrella de mar Asterias rubens, identifican a estas proyecciones como axones. De todas formas, la técnica de marcación utilizada podría estar enmascarando las fibras de soporte observadas por Smith. En A. capensis el diámetro de estas fibras (1,1±0,20 µm) coincide con la reportada para axones (Smith 1937; Cobb 1970). Luego de la membrana basal, se observa otra capa de células más pequeñas (2,5±0,40 µm), con proyecciones que corren paralelos a esta y se orientan hacia el disco (Figuras 1 y 2). Según Smith (1937) estas células pertenecen al epitelio celómico, pero más tarde Hyman (1955) las describe neuronas del sistema hiponeural, presente tanto en el CNR como el CMR. El sistema ectoneural además de encontrarse concentrado en el CNR y el CMR, parecería cubrir a modo de manto los pies ambulacrales, las papulas (branquias respiratorias) orales y aborales tanto en los brazos como en el disco. En cambio el sistema hiponeural se observó específicamente en los órganos del disco (estómago, estómago pilórico. además de ser observado en los cordones radiales y circumoral. De hecho, en el disco puede observase claramente como ambos sistemas se separan, inervando los órganos internos del disco, los grupos musculares (hiponeural) y los órganos respiratorios (ectoneural) (Figura 2). Figura 1. Cordón Nervioso Radial. a-c) Fotografías obtenidas con Contraste de Interferencia. a) Sistema ectoneural, la flecha señala la cutícula y la cabeza de la flecha las proyecciones. b) Sistema hiponeural, la flecha señala la membrana basal y la cabeza de la flecha las proyecciones. c) Células en sección de axones d) Detalle de cordón nervioso en sección horizontal. e) Cordón nervioso en sección horizontal. f) Cordón nervioso en sección sagital. g) Cordón nervioso en sección transversal. h) Corte transversal de brazo, flecha indica cordón nervioso. i) Esquema de corte sagital de brazo, flecha indica cordón nervioso. j) Esquema de corte horizontal de brazo, flecha indica cordón nervioso. Escalas: barra 1: 5 µm; barra 2: 50 µm; barra 3: 100 µm,. EC: ectoneural, HI: hiponeural, EE: endoesqueleto, PA: pies ambulacrales, SA: surco ambulacral, CP: ciego pilórico. Figura 2. Anillo Circummoral. a-c) Fotografías obtenidas con Contraste de Interferencia. a) Sistema ectoneural, la flecha señala las proyecciones. b) Sistema hiponeural, la flecha señala la membrana basal. c) Cordón nervioso en sección sagital. d) Detalle de c. Nótese el sistema la división del sistema hiponeural y del ectorenural. e) Detalle del cordón nervioso en sección sagital. f) Esquema de corte horizontal de disco, flecha indica cordón nervioso. g) Esquema de corte sagital de disco, la flecha indica cordón nervioso. h) Esquema de corte horizontal de disco, flecha indica cordón nervioso. g) Esquema de corte transversal de disco, la flecha indica cordón nervioso. Escalas: barra 1: 5 µm; barra 2: 200 µm; barra 3: 100 µm,. EC: ectoneural, HI: hiponeural, EE: endoesqueleto, PA: pies ambulacrales, SA: surco ambulacral, CP: ciego pilórico, G: Gónadas, MD: Mandíbulas, M: Madreporito, A: Ano, ES: Estómago. CONCLUSIONES (Arial 11, alineado a la izquierda y en MAYÚSCULAS) La descripción preliminar realizada en este trabajo aporta más detalles a los otorgados por Smith (1937, 1950, 1966) y Hyman (1955). Sin embargo, aún quedan detalles por describir. Con esos fines, actualmente se están llevando a cabo otras tinciónes: 1)Tinción de plata reducida de Bodian. Esta técnica, al teñir microtúbulos, permite evidenciar la estructura de las neuronas y de esta forma describirla con detalle. 2)Tinción de Golgi-Cox, la cual permite visualizar la naturaleza tridimensional de las neuronas y sus procesos. Con estas dos técnicas, más la información obtenida hasta la fecha, se podrá realizar una descripción detallada del sistema nervioso del asteroideo fisíparo y así actualizar la información existente hasta la fecha. REFERENCIAS BEER, A. J.; MOSS, C.; THORNDYKE, M. C. . Development of Serotonin-like and SALMFamide-like Immunoreactivity in the Nervous System of the Sea Urchin Psammechinus miliaris." Biological Bulletin 200(3): 268-280 BURKE, R.D. 1983. Development of the nervous system of the sand dollar, Dendraster excentricus.Tissue research 229: 145-154 CHEE, F.; BYRNE, M. 1999. Development of Serotonin-like and SALMFamide-like Immunoreactivity in the Nervous System of the Sea Urchin Psammechinus miliaris. Biological Bulletin 200(3): 268-280 COBB, J.L.S. 1970. The significance of the radial nerve cords in asteroids and echinois. Z. Zellfosch 108:457-474 COBB, J.L.S. 1978 An ultrastructural study of the dermal papulae of the starfish, Asterias rubens, with special reference to innervation of the muscles. Cell Tissue Research 187 (3):515-523 COBB, J.L.S. 1985. The neurobiology of the ectonueral/hyponeural synaptic connection in an echinoderm. Biological Bulletin 168: 432-446 COBB, J.L.S. 1995. The nervous systems of echinodermata: recent results and new approaches. The Nervous Systems of invertebrates an evolutionary and Comparative approach. Eds.O. Breidbach and W. Kutsch. Switzerland, Birkhhäuser Verlag: 407-424. COBB, J.L.S.; STUBBS T.R. 1981. The giant neurone system in Ophiuroids. I. The general morphology of the radial nerve cords and circumoral nerve ring. Cell Tissue Research 219: 197-207 COBB, J.L.S.; STUBBS T.R. 1982. The giant neurone system in Ophiuroids. III. The detailed connections of the circumoral nerve ring. Cell Tissue Research 226: 675-687 HYMAN, L. H. 1955. Echinodermata. Volume I. The Invertebrates.. McGraw-Hill, New York SMITH, J.E. 1937. On the Nervous System of the Starfish Marthasterias glacialis (L.). Phil. Trasn. Roy. Soc. Lon. (B):111-173 SMITH, J.E. 1950. The motor nervous system of the starfish, Astropecten irregulares (Pennant), with special reference to the innervation of the tube feet and ampullae. Phil. Trasn. Roy. Soc. Lon. (B):521-553 SMITH, J.E. 1966. The form and functions of the Nervous system. In: Physiology of echinodermata. R.A. Boolootian Eds. New York, Interscience: 503-511 STUBBS, T.R.; COBB, J.L.S. 1981. 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