Ultrastructural studies on diplozoid species (Diplozoidae, Monogenea) – an analysis of selected organ systems

Mgr. Veronika Konstanzová, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Diplozooni jsou zástupci krevsajících ektoparazitů z čeledi Diplozoidae (Polyopisthocotylea, Monogenea). Přestože byli tito helminti předmětem četných výzkumů zaměřených na studium taxonomie, fylogenetiky a ekologických studií, informace o vnitřní struktuře jejich těla a ultrastruktuře orgánů chybí. Předložená dizertační práce se skládá ze tří studií zaměřených na následující témata: A) Analýza ultrastruktury trávicího traktu druhu Paradiplozoon homoion. B) Analýza ultrastruktury vylučovacího systému u čtyř různých druhů diplozoonů: Paradiplozoon bliccae, Paradiplozoon homoion, Diplozoon paradoxum a Eudiplozoon nipponicum. C) Analýza ultrastruktury povrchu těla (neodermis) a svorek příchytného aparátu druhu Paradiplozoon homoion. Zástupci čeledi Diplozoidae byli získáni ze žáber několika druhů kaprovitých ryb. Jedinci vybraní pro ultrastrukturální analýzy byli fixováni oxidem osmičelým, odvodněni pomocí acetonové vzestupné řady a zaliti do pryskyřice Spurr. Ultratenké řezy byly kontrastovány a prohlíženy v transmisním elektronovém mikroskopu (TEM). Práce A - studium trávicího traktu druhu P. homoion prokázalo dva hlavní typy buněk, z nichž se skládá střevo diplozoona – trávicí buňky tvaru U a podpůrné spojovací soubuní. Dále byly detailně studovány další části trávicího traktu, jako je ústní dutina, dvě oválné svalnaté bukální přísavky, hltan obklopený žláznatými buňkami, jícen, střevo s nepoškozenými červenými krvinkami hostitelské ryby, povrch trávicích buněk s vláknitými strukturami. Práce B analyzuje ultrastrukturu vylučovací soustavy, zejména jejích dvou základních stavebních jednotek – plaménkových buněk a kanálkových buněk, které jsou stavební jednotkou vylučovacích kanálků. V této práci je poprvé u monogeneí publikována série mikrofotografií řezů exkrečním pórem druhu E. nipponicum. Exkreční pór je vystlán povrchovou vrstvou neodermis. Práce C je zaměřena na detailní ultrastrukturální analýzu neodermálního povrchu těla diplozoonů a jednotlivých komponent příchytných svorek haptoru u druhu P. homoion. U zástupců čeledi Diplozoidae byl v této práci publikován výskyt žláznatých buněk u báze příchytných svorek haptoru a také přítomnost elektron-denzního materiálu, který je pravděpodobně zodpovědný za růst a rozvoj skleritů tvořících kostru svorky.

Abstract:

Diplozoids are representatives of blood-feeding ectoparasites from the family Diplozoidae (Polyopisthocotylea, Monogenea). Although these helminths have been the subject of numerous taxonomical, phylogenetic and ecological studies, information about their organ morphology and ultrastructure remain mostly unknown. The Ph.D. dissertation is composed of three studies, each dealing with a specific topic: A) An ultrastructural analysis of gastro-intestinal tract of Paradiplozoon homoion. B) An ultrastructural analysis of excretory system of four diplozoid species: Paradiplozoon bliccae, Paradiplozoon homoion, Diplozoon paradoxum and Eudiplozoon nipponicum. C) An ultrastructural analysis of neodermal surface and haptoral attachment clamps of Paradiplozoon homoion. Diplozoids were obtained from the gills of several species of cyprinid fish. The worms used for ultrastructural studies were fixed by osmium tetroxide, dehydrated through ascending acetone series and embedded in a Spurr resin. Ultrathin sections were contrasted and examined by using a transmission electron microscopy (TEM). Paper A - the observation on gastrointestinal tract of P. homoion revealed two main types of digestive cells — U-shaped digestive cells and connecting syncytium. Particular structures such as mouth cavity, two oval-shaped muscular buccal suckers, pharynx surrounded with the glandular cells, oesophagus, the intestinal caeca with intact erythrocytes of the host fish in the lumen, the apical pinocytotic fibrous surface complex and haematin vesicles of U-shaped cells have been shown in detail. Paper B – ultrastructure of two basic compartments which forms the excretory apparatus, flame cells with filtration apparatus, and canal cells forming the protonephridial ducts were revealed. A unique sequence of semi-thin sections of the excretory pore of E. nipponicum lined by tegument invaginated from the neodermal surface layer was documented there for the first time. Paper C - provides detailed ultrastructural data on the neodermal external layer and compartments of haptoral attachment clamps of P. homoion. Glandular cells at the base of the attachment clamps and a presence of electron-dense material responsible for sclerite development in diplozoid species were observed for the first time in monogeneans.

Keywords

Monogenea, Diplozoid species, Morphology, Ultrastructure, Gastro-intestinal tract, Excretory system, Neodermis, Clamps Monogenea, Diplozoidae, Morfologie, Ultrastruktura, Trávicí soustava, Exkreční soustava, Svorky

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 8. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 18. 9. 2017
• Supervisor: doc. RNDr. Milan Gelnar, CSc.
• Reader: Dr. Marta Špakulová, D.Sc., Dr. Claudia Portes Santos

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Parasitology