Six types of hemocytes were identified in adult grasshopper, Euprepocnemis shirakii Bolivar. The morphological and ultrastructural characteristics of these cells were characterized by phase contrast, scanning and transmission electron microscope. The prohemocytes are small and spherical cells with large nucleus. The plasmatocytes are spindle shaped or polymorphic cells which show numerous cytoplasmic processes on the cell surface and they have lysosomes and vesicles that may be involved in phagocytic function. Especially, multivesicular bodies are observed in the polymorphic cells. The granulocytes I are spherical shaped cells. They are characterized by a number of electron dense granules measuring $0.2-0.3{\mu}m$ in average diameter and marginal band of microtubules which are always in close proximity to the cell membrane. The granulocytes II are oval or spindle-shaped cells. They contain large electron dense granules measuring $0.5-0.8{\mu}m$ in average diameter. Their cytoplasm is filled with numerous granules. The spherulocytes contain large amounts of spherules that most of their cytoplasm. Spherules filled with fine granules or flocculent materials. The oenocytoids are large spherical cells with few cytoplasmic organelles. Their cytoplasm contains peculiar aspect of motochondria and numerous polyrobosome.
Ultrastructure of the hemopoietic organ in the grasshopper, Euprepocnemis shirakii, was studied using light and electron microscopes. The hemopoietic organs located on the upper surface of the dorsal diaphragm between 1st and 8th segments were consisted of 3 kinds of cells; the reticular cells, stem cells and two types of granulocytes. The reticular cells had numerous cytoplasmic processes and forming a complex network. Characteristically, pinocytotic vesicles and rough endoplasmic reticulum were well developed in this cell. The stem cells give rise to differentiating hemocytes of the different cell lineages. Granulocytes within the hemopoietic organs were originated from the stern cells and differentiated into two types of hemocytes ; granulocyte( I ), granulocyte( II ).
등검은메뚜기(EuprepoceRneTmis shirak시 성충에서 면역작용에 관여하는 혈구로 확인된 Plasmatocvte와 granu10cvte 1 딪 granu10cyte 11의 형태와 미세구조적 특징을 광학현미경과 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. Plasmatocyte는 방추형 또는 맡은 세포질돌기를 형성하고 있는 다형의 형태로 세포질에는 리소조옴과 식포가 존재하고 있었고, 식포의 융합에 의해서 형성된 multivesicular body가 관찰되었다. Granulocyte 1은 구형의 형태로 세포질에는 약 0.2-0.3 urn 크기의 과립을 함유하고 있었으며, 특히 원형질막 가장자리에 세포의 골격을 유지하는 미세소관 다발을 갖고 있었다. Granulocyte 11는 난형 또는 방추형의 형태로 세포질에는 약 0.5-0.8 Um의 과립이 세포질의 대부분을 차지하고 있었으며, 세포소기 관은 granu10cyte 1보다 덜 발달되어 있었다.
비병원성 세균인 고acirlus subtilis(ATCC6633)를 등검은메뚜기(Euprepocnemis shr'rakii Bolivar)의 성충 복강에 주입한 후, 혈구의 반응양상을 투과전자현미경으로 관찰하였다. 세균에 대한 혈구의 면역반응은 plasmatocyte와 granulocyte에 의한 식 세포작용(phagocytosis)의 형태로 이루어졌으며, 결절형꽁(nodule formation)은 일어나지 않았다. 식 세포작용의 초기 반응은 혈구의 세포질 돌기가 돌출되 면서 이물질을 둘러싼 후, 원형질막과의 융합에 의해 식포가 형성되었고, 식포의 주변부에서는 일차 리소조옴의 집적이 관찰되었으며, 이런 과정은 세균 주입후, 10분 이내에 완료되었다. 일차 리소조옴은 세균 주입 후 1시간 이내에 식포의 한계막과 융합하여 이차 리소조옴을 형성하였으며, 소화된 이물질은 9시간 이내에 exocytosis에 의해 배출 되었다.
곤충 혈구의 이물질에 대해 면릉고청을 확인하기 위하여 평균지름 10 nm의 gold입자를 함유한 colloidal gold solution을 등 검은 메뚜기 (Euprepocnemis shirakii Bolivar) 성충의 복강에 주입한 후, 혈구의 반응양상을 전자현미경으로 관찰하였다. Gold 입자에 대한 혈구의 면역반응은 전체 혈구의 약 28%를 차지하고 있는 Plasmatocytes에서 식세포작용(phagocytosis)의 형태로 확인되었고, 다른 종류의 혈구는 반응하지 않았다. Plasmatocytes에 의해 식세포작용의 초기반음은 많은 원형질 돌기를 형성하여 이물질을 포획하는 태면반응과 원형질악의 함입에 의한 식포의 형성과정으로서, 이 과정은 이물질 주입후 10분이내에 완료되는 것으로 관찰되었다. 혈구내에 형성된 식포는 초기에 전자밀도가 낮은, 천상 또는 섬잡상의 내부구조를 가지고 있었으나, 일차 Iysosome의 융합에 의해 전자밀도가 높은 과립상으로 된 후, 결정상의 내부구조로 변형되었으며, 그 이후의 단계에서 multivesicular body형태의 이차 Iysosome을 형성하였다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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