Hydra as an animal model system in physiology

Abstract

Hydra has been used as a model in different topics in biology, including physiology. It pertains to the Phylum Cnidaria, an ancestral group of Metazoa that shares a common ancestor with Bilateria. Hydra provides an experimental framework to analyze mechanisms that regulate the homeostasis and, due to the high level of gene conservation, can be easily extrapolated to other animal groups. We use this model to analyze physiological and evolutionary aspects of communication systems activated by food, and by the peptide messengers, Allatotropin (AT) and Allatostatin-C (AST-C). Using immunohistochemistry, quantum dots, bioinformatic, and physiological assays, we show that these systems are present in Hydra regulating feeding behavior. We analyze the regulation of the extrusion of the hypostome (that contains the mouth), showing that, whereas AT mimics the effect of the food, AST-C acts as antagonist. We show that those effects depend on changes in the cytosolic Ca2+ concentration, revealing the specific signaling pathway activated. Our data support the ancestral functions and conservation of these signaling systems that control myoregulatory activities related with feeding.

Hydra ha sido usada como modelo para el estudio de diferentes aspectos de la biología, incluyendo fisiología. Pertenece al phylum Cnidaria, grupo ancestral de metazoos que comparte un ancestro común con Bilateria. El modelo de Hydra representa un sistema de estudio útil para analizar el mantenimiento de la homeostasis que, debido al alto grado de conservación respecto de los metazoos, puede ser extrapolado a otros grupos animales. Analizamos en Hydra tanto aspectos fisiológicos, como evolutivos de sistemas de comunicación activados por el alimento y los péptidos allatotropina(AT) y allatostatina C (AST-C). Mediante análisis de datos inmunohistoquímicos, quantum dots, fisiológicos y de bioinformática demostramos que estos sistemas de comunicación están presentes en Hydra regulando el comportamiento alimentario. analizando la regulación de la extrusión del hipostoma (estructura que contiene la boca) demostramos que AT mimetiza el efecto del alimento, estimulando su extrusión, mientras que AST-C se comporta como antagosnista. Mostramos que estos efectos dependen de cambios en la concentración de Ca+2 citosólico, revelando sus vías de señalización especifica. Nuestros datos muestran las funciones y conservación de estos sistemas de comunicación, desde organismos ancestrales como Cnidarios.