Galleria mellonella (Lepidoptera)`da bileşik göz ommatidyumlarında ince yapının, hücre farklılaşmasının ve sialik asitlerin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada Galleria mellonella'da bileşik gözleri meydana getirenommatidyumların ince yapısı, hücre farklılaşması ve bu farklılaşmada sialik asitlerindağılışı incelenmiştir. İnce yapı; ergin böceklerde, Karnovsky solüsyonunda tespitedilerek Epon 812'ye gömülmüş örneklerde elektron mikroskobuyla (EM)belirlenmiştir. Hücre farklılaşması 3., 4., 5. ve 7. gündeki pupalar ile ergin böceklerde,EM için hazırlanan örneklerden alınan yarı ince kesitlerde ışık mikroskobu ileizlenmiştir. Ommatidyumda sialik asitler için özel, altın işaretli MAA (Maackiaamurensis aglutinin), SNA (Sambucus nigra aglutinin) ve LPA (Limulus polyphemusaglutinin) lektinleri, dört ve beşinci gündeki pupalarda EM'de belirlenmiştir.Optik ganglionu örten kortekste hücrelerin fotoreseptör ve koni hücrelerinefarklılaşması, korteks hücrelerinin pupanın 3. ve 4. gününde bir araya toplanması vegruplaşmasıyla başlar. 3. günde retinal korteksin kalınlığı 38 ?m dir. Pupanın 4.gününde fotoreseptör hücre uzantıları bazal tabakayı geçip optik nöropile girmeğebaşlarken, koni hücreleri de koni salgısını oluşturmaya başlarlar ve bu evrede kortekskalınlığı 43 ?m dir. Pupanın 5. gününde koni hücreleri grubunda; dört koni hücresi ilegenişleyen koni salgısı görülür. Dışta yeni kornea salgılanmaya başlar. Retinalkorteksin kalınlığı ise 157 ?m dir. Ommatidyumların açık renk sitoplazmalıfotoreseptör hücrelerinin boyları uzar ve retina bölgesinde sıkı dokulu bir yapıoluştururlar. Retina bölgesinin bazal tabaka yakınında, koyu sitoplazmalı bazalhücreleri görülmeye başlar. Bazal tabakanın optik nöropil tarafında iri unipolar hücrelerdüzgün bir sıra oluştururlar. Üç grup pigment hücresinden; fotoreseptör hücrelerinçevresindeki sekonder pigment hücreleri çok belirgindir. Primer hücreler güçlükle,viküçük hücreler de az sayıda görülürler. Pupanın 7. gününde; koni ve fotoreseptör hücregruplarında devam eden uzamalardan dolayı retinal korteksin derinliği 251 ?molmuştur. Bu safhada üç tip pigment hücresinin üçü de görülebilmektedir. Ergin bileşikgözde devam eden hücre uzamaları nedeniyle retina derinliği 355 ?m ye ulaşır.Fotoreseptör hücrelerin sitoplazmaları bazal tabakaya yaklaşırken daralır.Ommatidyumların yapısına katılan üç grup pigment hücrelerinde granüller artmıştır.Ek olarak optik nöropilde de bol granül içeren pigment hücreleri görülür.Elektron mikroskobu ile yalnız ommatidyumların ince yapısı incelenmiştir.Ommatidyumların yapısında on iki fotoreseptör hücresi bulunur. Aynı merkeze doğruyönelen hücreler birbirlerine gelişmiş fibrilli desmosomlarla tutunurlar. Boyunakesitlerde bu desmosomların uzunlamasına da devam ettikleri görülür. Fotoreseptörhücreler hep birlikte ışığa duyarlı zar katlanmaları olan rabdom yapılarını oluştururlar.Rabdomer mikrovillluslarının kaidesinde bol mitokondriler bulunur. Fotoreseptörhücreleri destekleyen küçük pigment hücreleri uzantılı hücrelerdir. Reseptör hücrelerinbazal tabakaya yakın daralan uzantılarını tamamen kuşatırlar. Sekonder pigmenthücreleri en büyük hücrelerdir. Yer yer daralan-genişleyen sitoplazmalaıylafotoreseptör hücreleri boydan boya kuşatırlar.G. mellonella üç ve beş günlük pupalarda sialik asitler için özel olan ve altınbağlanmış lektinler MAA (Maackia amurensis aglutinin), SNA (Sambucus nigraaglutinin) ve LPA (Limulus polyphemus aglutinin)'nın ommatidyumda dağılışlarıincelenmiştir. Ommatidyumların yapısına katılan elemanların birçoğunda örneğin lensioluşturan kornea, koni hücreleri, kristalin salgı, fotoreseptör hücreler ve uzantıları ilepigment hücrelerinde hem Neu5Ac?2,3Galß1,4GlcNAc sırasını belirleyen MAA vehem de Neu5Ac?2,6Gal/GalNAc sırasını belirleyen SNA lektini bulunmaktadır. LPAlensi oluşturan kornea ile primer pigment ve koni hücreleri ile koni salgısında dabulunmaktadır.Anahtar Kelimeler: Ommatidyum Farklılaşması, Böcek Bileşik Gözü,Elektron Mikroskobu, Lektin İşaretleme, Sialik Asit, Böcek

In this dissertation, the fine structure and cell differentiation ofommatidium forming the compound eye was studied with respect to sialic aciddistribution in Galleria mellonella. Fine structure was investigated in Karnovskysolution on samples embedded in Epon 812 using electron microscopy (EM). Celldifferentiation was observed in three, four, five and seven days old pupae as well asadult insects using light microscopy on semi-fine cross sections obtained fromsamples prepared for EM. MAA (Maackia amurensis aglutinin), SNA (Sambucusnigra aglutinin), and LPA (Limulus polyphemus aglutinin) lectins with goldspecifically for sialic acids were identified in ommatidia of four and five days oldpupae using EM.Cell differentiation in the cortex surrounding the optic ganglion starts withthe aggregation of cells that will later be transformed into photoreceptor and conecells respectively in three and four days old pupae after pupal moult. In three daysold pupa, thickness of retinal cortex is about 38 ?m. In four days old pupa as thephotoreceptor cell extensions start to enter the optic neuropile across the basal layer,the cone cells begin to generate cone secretions and thickness of retinal cortex isabout 43 ?m . In cone cell groups of five days old pupae, four cone cells and itssecretion materials are visible. Newly synthesized cornea is released from the distalparts of the ommatidia. In this stage thickness of the cortex is about 157 ?m. Thephotoreceptor cells in the ommatidium with clear cytoplasm begin to elongate andform a tight structure in the retinal region. Basal cells with dark cytoplasm begin toappear in the retinal region near the basal layer. Large unipolar cells form queues inthe optic neuropile side of the basal layer. Among the three pigment cell groups, thesecondary pigment cells around the photoreceptor cells are particularly conspicuous.viiiThe primary cells are barely visible, and the small cells are observed in smallnumbers. In seven days old pupa, the retinal cortex becomes 251 ?m deep due to theelongation of the cone and photoreceptor cell groups. In this phase, all three cellgroups are visible. The retinal depth reaches 355 ?m in mature compound eye due tocontinuing cell elongation. Photoreceptor cell cytoplasm narrows near the basallayer. The three pigment cell groups contributing to the formation of the ommatidiumbecome more granulated. Abundantly granulated pigment cells are also observed inthe optic neuropile.Fine structure of the ommatidium was studied using EM. Ommatidiumcontains twelve photoreceptor cells. Concentric cells attach to one another throughfibrillated symmetric desmosomes. These desmosomes also appear extended inlongitudinal sections. Photoreceptor cells form together the rabdom structures withlight sensitive membrane folds. The base of rabdom microvilli contains abundantmitochondria. The small pigment cells that support the photoreceptor cells areequipped with projections that completely surround the narrow elongations ofphotoreceptor cells near the basal layer. The secondary pigment cells are the largestcells. They enclose the photoreceptor cells with their correspondingly enlarging ornarrowing cytoplasm.The distributions of MAA (Maackia amurensis aglutinin), SNA (Sambucusnigra aglutinin), and LPA (Limulus polyphemus aglutinin) lectins labelled with goldspecifically for sialic acids were investigated in the ommatidium of four and five daysold pupae of G. mellonella. Most of the components of the ommatidium such as thecornea that forms the lens, the cone cells, the crystalline secretion, the photoreceptorcells and their extensions as well as the pigment cells contain both MAA thatdetermines the order of Neu5Ac?2,3Galß1,4GlcNAc and SNA that determines theorder of Neu5Ac?2,6Gal/GalNAc. LPA is found in the primary pigment cells and conecells along with the cone secretion and the corneal lens.Keywords: Ommatidium differentiation, Insect compound eye, Electronmicroscopy, Lectin labelling, Sialic acid, Insect