본 연구는 흰점박이꽃무지(Protaetia brevitarsis seulensis (Colbe) (Cetoniidae, Coleoptera) 유충의 혈림프에 존재하는 혈구세포들의 형태학적 특성분석을 위하여 수행하였다. 흰점박이꽃무지 유충 혈강 내에는 과립혈구세포, 세포질혈구세포, 편도혈구세포, 구상적혈구세포, 전혈구세포, 지방혈구세포 총 여섯 종류의 혈구세포들이 관찰 되었다. 그 중 과립혈구세포는 핵, 미토콘드리아, 골지체를 포함하여 잘 발달된 세포소기관들이 관찰 되었고 외래물질 침입시 면역학적 식균작용을 수행하는 것으로 밝혀졌다. 특히, 과립혈구세포의 세포질에는 잘 발달된 리소좀(<$1{\mu}m$ 직경)들이 세포막 주변으로 분포되어 존재하고 있음을 알 수 있었다. 식균된 외래물질은 다양한 크기의 리소좀들과 서로 합쳐지면서 외래물질을 제거하는 것으로 판단된다. 그 외 다섯 종의 혈구세포들은 외래물질 침입시 면역학적 활성화와 관계가 없는 것으로 관찰되었다.
본 연구는 둥글장수풍뎅이(Pentodon quadridens bidentulus (Famaire, 1887)) 유충의 혈림프에 존재하는 혈구세포들의 종류와 병원균 침입시 세포 면역을 담당하는 세포를 특정하고 분석하였다. 둥글장수풍뎅이(P. quadridens bidentulus)유충 혈강내에는 과립혈구세포, 부정형혈구세포, 편도혈구세포, 소구형혈구세포, 원시혈구세포, 지방혈구세포 총 여섯 종류의 혈구세포들이 존재하였다. 여섯 종류의 혈구세포 중 과립혈구세포가 병원균 침입 시 형태적 변이와 함께 병원균들에 대한 식균작용을 수행하는 면역세포로 관찰 되었다. 특히, 생체 내에서 병원균 침입시 12시간 안에 활발히 식균작용을 수행하였고 24시간 이후로는 면역 활성화가 줄어들면서 정상상태로 전환되는 것을 알 수 있었다. 세포질 혈구세포의 식균작용도 간혹 관찰 되었으나 나머지 세포들은 면역과 연관된 활성화가 없는 것으로 나타났다.
연두·금파리에서 혈구 세포가 면역반응의 일환으로 일으키는 결절형성(nodule formation) 현상을 형태학적으로 관찰하고자 본 실험이 수행되었다. 연두금파리 종령 유충 체내에 정상 효모, 고정된 대모, 세포액이 제거된 원형질체의 효모를 각각 주입하여 면역반응 과정을 전자현미경으로 관찰하였다 먼저 정상 효모를 주입하였을 경우, 효모와 접촉한 헐구의 과립방출과 곧 이은 혈구의 파괴 그리고 효모 주위에 혈림프와 함께 점액성응혈(clot)의 형성을 관찰 할 수 있었다 점액성 응혈에는 여러 유형의 파괴된 혈구가 포함되어 있었다. 이같은 면역반응에는 체내 혈구 중 과립혈구(granulocyte)가 가장 활발히 반응였고 응혈의 대부분을 형성하였다. 결절의 중심부인 응혈은 대모와 파괴되지 않은 혈구 대 파괴된 혈구 그리고 방출된 과립들로 차 있었고, 효모 주입 3시간 까지는 이같은 응혈은 계속 확대되었다. 그러나 10시간 이후에는 응혈이 관찰되지 않았으며 이때 체강내에서 효모가 관찰되곤 하였다. 고정된 효모를 주입하였을 경우에는 혈구파괴나 과립방출 등이 관찰되지 않았으며, 고정된 효모에 대한 혈구의 식 세포작용만이 관찰되었다. 이 식세포작용은 주입후 10시간 까지 계속되었다. 원형질 체의 효모를 주입하였을 경우에는 혈구에의한 면역반응이 관찰되지 않았다.
산왕거미 (Araneus ventricosus) 혈구의 유형을 세포화학적 및 percoll 밀도구배를 이용한 물리화학적 특성에 따라 구분하고, 각각의 미세구조를 고배율의 전자현미경으로 비교 관찰하였다. 혈구는 세포질에 함유된 과립의 유무에 따라 과립혈구와 무과립혈구로 구분되었으며. 과립혈구는 과립의 특성에 따라 다시 산호성 과립혈구와 염기호성 과립혈구, 그리고 헤모시아닌 과립을 함유한 혈색소혈구의 세 가지 유형으로 세분되었다. 산호성 과립혈구는 전체 혈구유형중 약 5%정도를 차지하였으며, 염기호성 과립혈구는 산호성 과립혈구에 비해 과립의 크기가 크고 구형이었다. 한편 무과립혈구는 혈구중 가장 크기가 작은 투명혈구와 심관의 내강에 주로 분포하는 편도혈구, 그리고 탈피 시에만 출현하는 대형의 탈피혈구로 다시 세분되었다.
탈피에 따른 거미 과립혈구의 미세구조 변화를 고배율의 투과 전자현미경으로 관찰하였다. 산왕거미(Araneus ventricosus)의 과립혈구는 산호성 과립혈구(EGs)와 염기호성 과립혈구(BGs), 그리고 혈색소혈구 (cyanocytes) 등 세 종류가 구분되었다. EGs와 BGs는 공통적으로 전자밀도가 높은 구형 과립을 함유하고 있었지만, 과립의 크기와 미세구조의 차이에 따라 두 종류가 확연히 구분되었다. 과립의 크기가 작은 EGs는 탈피기간중 세포소기관의 다양한 형태적 변화가 나타나며, 왕성한 식작용을 통해 많은 식포를 형성하는 것으로 관찰되었다. 반면, 과립의 크기가 큰 BGs의 세포질에서는 식포가 관찰되지 않았으나, 탈피시기 동안 과립의 전자밀도가 낮아지는 특성이 관찰되었다. 가장 대형의 과립혈구인 혈색소세포의 세포질에는 많은 헤모시아닌 결정체가 동심원상으로 배열되어 있었으며, 탈피기간중 혈구의 일부는 불규칙한 구조로 변형되었다. 고배율의 투과전자현미경으로 헤모시아닌 결정체의 격자구조를 관찰한 결과, 미세소관(microtubule)과 매우 유사한 구조를 가지고 있었으며, 각각의 미세한 관상 구조는 다시 약 20여 가닥의 극히 미세한 필라멘트로 이루어져 있음이 확인되었다.
방게의 혈구는 투명혈구, 소과립혈구, 그리고 대과립혈구로 동정되었다. 투명혈구의 모양은 세포질에 비해 큰 핵을 가지며, 세포질에는 난형의 전자밀도가 약한 과립과 소포 및 소포체들이 관찰된다. 소과립혈구는 투명혈구보다 더 작은 핵을 가지며, 세포질에는 잘 발달된 소포체, 골지체, 그리고 작은 원형의 전자밀도가 강한 과립을 갖는다. 대과립혈구는 소과립들이 서로 융합해서 된 전자밀도가 강한 대과립들을 갖는다. 방게의 혈구는 투명혈구로 부터 대과립혈구로 발달한다. 즉 리소솜효소를 갖는 투명혈구의 과립들은 핵막으로 부터 작은 소포들을 형성하며, 이 소포들이 골지체를 통과하면서 전자밀도가 강한 물질로 채워지고, 이 작은 소과립들을 융합하면서 대과립이 된다. 모든 혈구에는 글리코겐 입자들이 산재한다. 대과립혈구들 중 과립의 소멸현상으로 생각되는 이형과립들이 존재한다.
메뚜기 체내와 체외에서 혈구 분화경로를 광학현미경과 전자현미경으로 관찰하였다. 조혈기관에서 혈구의 형성은 망상세포에 둘러싸인 줄기세포에서부터 유래되었으며, 줄기세포에서부터 원시혈구, 무정형혈구, I형 과립혈구, II형 과립혈구, 소구혈구 및 편도혈구가 각각 분화되는 것을 확인하였다. 곤충배지에 배양된 조혈조직에서 각각 다른 형태의 혈구들이 분화되어 방출되었다. 그러나, 이들 혈구들의 유사분열상은 관찰되지 않았다. 배지의 조혈기관에서 분화된 세포들의 형태학적 특징들은 메뚜기 체내의 조혈기관에서 분화된 세포들과 같았다. 이와 같은 결과는 줄기세포가 각각의 서로 다른 혈구들로 직접 분화하는 것을 의미한다. 본 연구 결과 조혈기관의 줄기세포는 각각의 혈구로 직접 분화할 수 있는 기능을 가지고 있었으며, 체내와 체외에서 한번 형성된 순환 혈구는 다른 혈구의 형태로 변형되지 않았다. 메뚜기에서 순환혈구의 유지는 복부 등쪽 첫 번째 마디에서 여덟 번째 마디 사이의 익상근 위에 광범위하게 존재하고 있는 조혈기관에 전적으로 의존하였다.
전라남도 완도군 인근연안에서 채집된 소라, Batillus cornutus의 혈구를 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 혈구의 종류 및 미세구조적인 특징을 연구하였다. 광학현미경 상에서 소라의 혈구들은 호염기성 세포로 관찰되었다. 혈구의 형태학적인 특징으로 분류를 하였을 때 소라의 혈구는 모두 8종류로 나눌 수 있었다. 미성숙 혈구는 직경 약 4.5-5.5 ${\mu}m$로서 세포질 내에 지름 2-3 ${\mu}m$인 원형의 핵이 대부분을 차지하고 있었다. 과립세포는 직경 약 7 ${\mu}m$로서 세포질에는 전자밀도가 낮고 크기가 다양한 과립들과 미토콘드리아, 글리코겐 과립들이 관찰되었다. 초자세포는 핵의 크기 및 세포질에 존재하는 미세소관의 특징에 따라 6종류로 세분화 할 수 있었다. 초자세포 III은 라이소좀 및 글리코겐 과립의 형성이 미약하여 식세포의 기능 보다는 영양분의 흡수 및 운반 기능을 수행하는 것으로 판단되며, 특히 초자세포 VI은 형태가 불규칙한 아메바형으로 세포질에 글리코겐 과립의 분포가 높고, 이식포와 자식포가 분포하고 있었다. 따라서 이들 혈구들의 정확한 기능을 파악하기 위해서는 효소학적 및 면역학적 연구를 추가적으로 수행해야 할 것으로 판단된다.
한국산 바지락(Ruditapes philippinarum) 혈구에 의한 생체 방어 기작의 과정을 이해하기 위해 혈구의 분류와 혈구의 계절적 변동을 조사하였다. 바지락은 1998년 6월부터 1년간 전북 고창군 줄포만에서 채집하여 실험에 사용하였다. 후패각근에서 채혈한 혈구를 형태학적 관찰과 탐식능을 조사한 결과 과립을 가진 호염기성과립구, 호산성과립구 그리고 노쇠한 세포인 fibrocyte의 3종류와 과립이 없는 무과립구로 구분되었다. 초미세구조의 관찰에 의한 과립구의 특징으로는 전자밀도가 높은 공포가 무과립구보다 훨씬 많았다. 무과립구는 작은 액상 공포가 세포질내에 산재해 있었다. 광학현미경적 식작용 관찰에서는 zymosan을 탐식한 혈구의 핵은 세포질의 가장 자리로 편재되었으며 식작용 비율에서는 호산성과립구가 호염기성과립구보다 높은 비율을 나타내었고 무과립구는 거의 탐식하지 않았다. 월별 혈구수에서 총혈구수는 4~7월이 많았으며 10~12월에 적게 나타났다. 각 혈구수의 조성은 호염기성과립구가 50-60%로 가장 높았고 호산성과립구는 25-40%, 무과립구는 10-20%의 순으로 나타났다.
본 연구는 꼬리명주나비(Sericinus montela Grey)의 유충을 재료로 하여 투과전자현미쟁과 주사전자현미경을 이용하여 혈구의 미세구조를 관찰하였다. 꼬리명주나비 종령유충의 혈구는 구조와 특징에 따라 5종류로 구분되었다. 원시혈구(Prohemocyte)는 세포내에 하나의 큰 핵과 미분화된 세포내 소기관을 가지고 있었다. 부정형혈구(Plasmatocyte)는 섬유다발을 가진 방추행 또는 난형의 비교적 큰 세포로, 특히 방추형의 세포는 길게 발달한 핵을 갖고 있었다. 과립혈구(Granular cell)는 세포질내에 다양한 과립과 잘 발달한 소기관을 함유하고 있었으며 원형질 돌기를 많이 가지고 있었다. 소구형혈구(Spherule cell)는 세포질내에 미세한 물질을 함유한 소구(spherule)를 가자고 있으며 성숙한 세포는 소구내의 물질을 혈림프내로 방출시켰다. 편도혈구(Oenocytoid)는 세포질내 전자밀도가 높은 물결로 채워져 있으며 소기관은 잘 발달되어 있지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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