popularyzatorski opis rezultatów projektu
advertisement
Nr wniosku: 202112, nr raportu: 19203. Kierownik (z rap.): prof. dr hab. Barbara Maria Płytycz Porównanie procesu odbudowy celomocytów u wybranych gatunków Lumbricidae oraz udział układu odpornościowego dżdżownic w regeneracji segmentów ciała; zależność od wieku i modyfikacje pod wpływem stresu Segmentalna budowa ciała dżdżownic z rodziny Lumbricidae, w połączeniu z możliwością nieinwazyjnego pobrania płynu celoma tycznego, czyni je atrakcyjnym modelem do wewnątrz- i międzygatunkowych porównań zdolności regeneracyjnych. Dżdżownice mogą utracić segmenty na skutek ataków drapieżników lub na skutek autotomii, która jest sposobem ochrony przed drapieżnikami (podobnie, jak pozbycie się ogona przez jaszczurkę) albo sposobem pozbycia się nagromadzonych w jamie ciała pasożytów lub czynników toksycznych. Dżdżownice podlegają też działaniu rozmaitych czynników mechanicznych lub chemicznych indukujących spazmatyczne ruchy ciała związane z wyrzuceniem płynu zawierającego komórki i czynniki rozpuszczalne ważne dla odporności. Zatem regeneracja utraconych segmentów i/lub przywrócenie składników płynu celomatycznego są niezmiernie ważne dla tych zwierząt. Badaliśmy odbudowę ilości eksperymentalnie zubożonych składników płynu celomatycznego i regenerację amputowanych lub autotomizowanych segmentów u gatunków dżdżownic kompostowych żyjących w powierzchniowych warstwach ściółki, mianowicie u Dendrobaena veneta, Eisenia andrei i E. fetida, które są łatwe do utrzymania i hodowli w laboratorium, oraz u czwartego gatunku, Aporrectodea caliginosa, który w naturze zasiedla głębsze warstwy gleby i nie jest tak łatwy do utrzymania w hodowli. Identyfikację gatunków potwierdzono przez stworzenie ich drzew filogenetycznych w oparciu o jeden z genów mitochondrialnych, a w przypadku okazów użytych do doświadczeń - przeprowadzając charakterystykę fluoroforów obecnych w jamie ciała. Amputacja przednich (’głowowych’) segmentów dżdżownic kompostowych (ale nie u A. caliginosa!) lub chirurgiczne wyłuskanie zwojów nerwowych nadprzełykowych (‘mózgowych’) u D. veneta, spowodowały natychmiastowe zahamowanie rozrodczości, która powracała wraz z odbudowa ‘mózgów’, łącznie z aktywnością ich komórek neurosekrecyjnych. Przywrócenie reprodukcji było szybsze u dżdżownic z nienaruszonym systemem odpornościowym, niż u pozbawionych (przez elektrostymulację) składników płynu celomatycznego. Vice versa, odbudowa składu płynu celomatycznego była szybsza u dżdżownic nie poddanych dodatkowym manipulacjom, niż u ich odpowiedników zaangażowanych w regeneracje mózgów. Zatem, amputacja przednich segmentów lub wyłuskanie mózgu są dogodnymi modelami do badania interakcji układu odpornościowego z neurohormonalnym. Amputacja lub autotomia segmentów końcowych (‘ogonowych’) zaindukowana wielokrotną elektrostymulacją powodowała albo pojawienie sie blastemy regeneracyjnej i stopniową odbudowę liczby segmentów, albo kompensacyjny wzrost segmentów już istniejących. Formowanie blastemy i regeneracja segmentów była charakterystyczna dla E. andrei and E. fetida, natomiast nigdy nie pojawiła się u D. veneta. U A. caliginosa regeneracja segmentów była albo zastąpiona wzrostem kompensacyjnym, albo pojawiała się późno i nowe segmenty były znacznie zmodyfikowane. Badane gatunki różnią sie pod względem jakości i ilości składników płynu celomatycznego. Tylko amebocyty, niezbędne dla odporności, są obecne u A. caliginosa, natomiast u gatunków kompostowych towarzyszą im eleocyty wykazujące zjawisko autofluorescencji, zawierające ryboflawinę (witaminę B2), której jest dużo u E. andrei i E. fetida, a znacznie mniej u D. veneta. Wszystkie okazy E. andrei oraz niektóre (ale nie wszystkie!) okazy E. fetida posiadają charakterystyczny fluorofor MUG, uznawany do niedawna za molekularny marker E. andrei. (Warto sprawdzić, czy MUG-pozytywne E. fetida są mieszańcami między E.andrei i E. fetida?). Po eksperymentalnym usunięciu płynu celomatycznego, te składniki powracają do poziomu wyjściowego w ciągu kilku tygodni, w zróżnicowanym tempie, szybciej u okazów młodocianych, niż u dorosłych . Odbudowa amebocytów jest najsprawniejsza, potem – jeśli są u danego gatunku – odbudowują się MUG, lyzenina, ryboflawina i na końcu eleocyty. Jakość i ilość składników celomatycznych jest najwyższa u E. andrei i E. fetida,, co koresponduje z najefektywniejszymi procesami regeneracyjnymi u tych gatunków. Ryboflawina jest znana jako czynnik proregeneracyjny. Hipotetycznie, również lyzenina może być zaangażowana w gojenie ran i formowanie blastemy regeneracyjnej. Regenerację hamuje niska temperatura, lecz nie upośledza jej przetrzymywanie dżdżownic w glebie skażonej kadmem. Dalsze badania składników płynu celomatycznego dżdżownic oraz ich wpływu na efektywność procesów regeneracyjnych są ważne nie tylko dla zaspokojenia ciekawości badawczej, gdyż ich wyniki znajdują coraz większe zastosowania praktyczne w biomedycynie.
