Functional morphology of the midgut of Aedes aegypti L. (Insecta, Diptera) during blood digestion

Summary

Morphometric analysis of the epithelial lining of the stomach of A. aegypti suggests that digestion of the first blood meal in the stomach of this species can be viewed as a series of phases that can be correlated with physiological data from the literature.

In phase Ia (0–10 h after blood meal [abm]) the whorls of the rough endoplasmic reticulum unfold, the Golgi zones increase, and the basal labyrinth is enlarged. This coincides with processes of synthesis and secretion (e.g., peritrophic membrane, esterases and lipases) and transport by the stomach epithelium. In phase Ib (10–20 habm) the cellular parameters measured further increase, indicating high synthetic and secretory activities (e.g., digestive enzymes). In phase Ic (20–30 habm) cell structures involved in synthesis and secretion still exhibit high values coinciding with maximal activity of proteases in the gut. Enhanced surface area of microvilli, prominent lipid inclusions, and appearance of glycogen deposits in the gut epithelium suggest increased absorption, storage, and transport functions of the stomach cells. In phase II (30–36 habm) structural alteration points to a gradual shift from synthesis and secretion to absorption, partial storage, and transport of nutrients. In phase III (36–72 habm) the cellular apparatus is reduced concomitant with the ending of the digestive cycle. Lipid inclusions and glycogen deposits disappear from the stomach epithelum.

Zusammenfassung

Morphometrische Untersuchungen des Magenepithels von A. aegypti weisen darauf hin, daß die Verdauung des ersten Blutmahls in eine Reihe von Phasen gegliedert werden kann, die sich mit physiologischen Daten aus der Literatur korrelieren lassen. In einer Phase Ia (0–10 h nach Blutmahl [BM]) entfalten sich die “whorls” des rauhen endoplasmatischen Retikulums, die Golgi-Zonen werden größer, und das basale Labyrinth wird erweitert. Dies stimmt mit Synthese- und Sekretionsprozessen (z.B. peritrophische Membran, Esterasen, Lipasen) und mit Transportvorgängen durch das Magenepithel überein. In Phase Ib (10–20 h nach BM) nehmen die gemessenen zellulären Parameter weiter zu und weisen damit auf hohe Synthese- und Sekretionsaktivitäten (z.B. Verdauungsenzyme) hin. In Phase Ic (20–30 h nach BM) zeigen die an Synthese und Sekretion beteiligten Zellstrukturen, in Übereinstimmung mit der maximalen Proteasenaktivität im Darm, immer noch hohe Werte. Vergrößerte Mikrovillioberfläche, auffallende Lipideinschlüsse und Auftreten von Glykogendepots im Magenepithel deuten auf erhöhte Resorptions-, Speicher- und Transportfunktionen der Zellen hin. In Phase II (30–36 h nach BM) läßt sich anhand der strukturellen Veränderungen der Wechsel von Synthese- und Sekretionvorgängen zu Resorption, teilweiser Speicherung und Transport von Verdauungsprodukten erkennen. In Phase III (36–72 h nach BM) wird der Zellapparat in Übereinstimmung mit dem Ende der Verdauung reduziert. Lipid- und Glykogendepots werden mobilisiert und verschwinden fast vollständig aus den Magenepithelzellen.