β-Glucuronidase and hexosaminidase are marker enzymes for different compartments of the endo-lysosomal system in mussel digestive cells

Abstract

In environmental toxicology, the most commonly used techniques used to visualise lysosomes in order to determine their responses to pollutants (LSC test: lysosomal structural changes test; LMS test: lysosomal membrane stability test) are based on the histochemical application of lysosomal marker enzymes. In mussel digestive cells, the marker enzymes used are beta-glucuronidase (beta-Gus) and hexosaminidase (Hex). The present work has been aimed at determining the distribution of these lysosomal marker enzymes in the various compartments of the endo-lysosomal system (ELS) of mussel digestive cells and at exploring whether intercellular transfer of lysosomal enzymes occurs between digestive and basophilic cells. Immunogold cytochemistry has allowed us to conclude that beta-Gus is present in every compartment of the digestive cell ELS, whereas Hex is not so widely distributed. Moreover, Hex is intimately linked to the lysosomal membrane, whereas beta-Gus appears to be not necessarily membrane-bound. Therefore, two populations of heterolysosomes with different enzyme load and membrane stability have been distinguished in the digestive cell. In addition, heterolysosomes of different electron density have been commonly observed merging together by contact; we suggest that some might act as storage granules for lysosomal enzymes. On the other hand, beta-Gus seems to be released to the digestive alveolar lumen in secretory lysosomes produced by basophilic cells and endocytosed by digestive cells. Regarding the implications of the present study on the interpretation of lysosomal biomarkers, we conclude that beta-Gus, but not Hex, histochemistry provides an appropriate marker for the LSC test and that, although both lysosomal marker enzymes can be employed in the LMS test, different values would be obtained depending on the marker enzyme employed.

Lysosomal responses to heat-shock of seasonal temperature extremes in Cd-exposed mussels

“…Also, around 50% of the lysosomes are lost every digestion cycle (Izagirre et al, 2009a). Likewise, lysosomal size has been reported to increase (high Vv L and low S/V L values) for about 4 h and then to decrease (reduced Vv L and augmented S/V L ) according to the progression of food processing (Izagirre et al, 2008).…”

Διερεύνηση κυτταρικών παραμέτρων σε ιστούς του μυδιού Mytilus galloprovincialis για τη βιοπαρακολούθηση της ρύπανσης παράκτιων οικοσυστημάτων και την εφαρμογή δεικτών οικολογικής ποιότητας

“…Η ιστοχηµική ανίχνευση της N-ακετυλ-βεξοζαµινιδάσης έχει χρησιµοποιηθεί µε επιτυχία για την εκτίµηση των βιοµαρτύρων «σταθερότητα της λυσοσωµικής µεµβράνης» και «µορφοµετρικές αλλαγές των λυσοσσωµάτων» στον πεπτικό αδένα των µυδιών τόσο σε µελέτες πεδίου (Domouhtsidou & Dimitriadis 2001, Koukouzika & Dimitriadis 2005, Koukouzika et al 2009) όσο και σε εργαστηριακές µελέτες (Koukouzika & Dimitridis 2008). Από την άλλη µεριά, βιβλιογραφικές µελέτες υποστηρίζουν ότι και η χρήση του λυσοσωµικού ενζύµου β-γλουκουρονιδάση µπορεί να δώσει συγκρίσιµα αποτελέσµατα που αφορούν στις µορφοµετρικές και δοµικές αλλαγές των λυσοσωµάτων στα πεπτικά κύτταρα του πεπτικού αδένα των µυδιών και στα ηπατοκύτταρα των ψαριών (Marigomez et al 2006, Izagirre et al 2009a). Η ανίχνευση της όξινης φωσφατάσης έχει χρησιµοποιηθεί για την εφαρµογή του τεστ «σταθερότητα της λυσοσωµικής µεµβράνης» σε ηπατοκύτταρα ψαριών (Broeg et al 1999(Broeg et al , 2005, αλλά και σε περιορισµένες µελέτες στα πεπτικά κύτταρα των µυδιών (Izagirre et al 2009b (Lobel & Wright 1982).…”

“…Τα βαρέα µέταλλα, όπως ο Hg και ο Cu, τα οποία συσσωρεύονται στα λυσοσώµατα των πεπτικών κυττάρων των µυδιών , Domouhtsidou & Dimitriadis 2000, είναι γνωστό ότι προκαλούν διόγκωση των λυσοσωµάτων µέσω των διαδικασιών της αποτοξικοποίησης (Regoli 1992, Marigomez et al 2005a (Lehtonen et al 2006, Barsiene et al 2006b, Zorita et al 2007). Όσον αφορά στην εκτίµηση των µορφοµετρικών αλλαγών των λυσοσωµάτων στον πεπτικό αδένα των µυδιών, σηµαντική είναι η ιστοχηµική εφαρµογή του λυσοσωµικού ενζύµου Ν-ακετυλ-β-εξοζαµινιδάση (Raftopoulou et al 2005, Koukouzika & Dimitriadis 2008, Koukouzika et al 2009, ενώ άλλοι ερευνητές θεωρούν καταλληλότερη για την εκτίµηση αυτής της παραµέτρου την ιστοχηµεία για το ένζυµο β-γλουκουρονιδάση (Izagirre et al 2009a Το µέγεθος κελύφους των µυδιών, το οποίο σχετίζεται άµεσα µε την ηλικία τους, µπορεί να επηρεάσει την απόκριση των ζώων στο «stress» (Hole et al 1993). Η ικανότητα των µυδιών Mytilus edulis να προσαρµόζονται στις περιβαλλοντικές αλλαγές ελαττώνεται όσο αυξάνεται η ηλικία.…”

“…Η ταυτοποίηση των λυσοσωµάτων στον πεπτικό αδένα των µαλακίων και ο προσδιορισµός των αλλαγών στο µέγεθός τους επιτυγχάνεται µε τη χρήση µεθόδων, οι οποίες βασίζονται στον ιστοχηµικό εντοπισµό της όξινης φωσφατάσης, της β-γλουκουρονιδάσης και της Ν-ακετυλ-β-εξοζαµινιδάσης (UNEP/RAMOGE 1999, ICES 2004, Izagirre 2007. Σε προηγούµενη µελέτη µε τη χρήση ανοσοεντοπισµού, δείχτηκε ότι το ένζυµο Ν-ακετυλ-β-εξοζαµινιδάση περιορίζεται σε µερικά τµήµατα του ενδολυσοσωµικού συστήµατος, όπως τα ετερολυσοσώµατα και τα υπολειπόµενα σωµάτια(Izagirre et al 2009a). Από την άλλη µεριά η όξινη φωσφατάση βρέθηκε σε κάθε τµήµα του ενδολυσοσωµικού συστήµατος(Roblendo et al 2006), αλλά και εξωκυτταρικά στον αγωγό των πεπτικών σωληναρίων µε τη χρήση κυτοχηµικών τεχνικών(Dimitriadis & Liosi 1992).…”

“…Από την άλλη µεριά η όξινη φωσφατάση βρέθηκε σε κάθε τµήµα του ενδολυσοσωµικού συστήµατος(Roblendo et al 2006), αλλά και εξωκυτταρικά στον αγωγό των πεπτικών σωληναρίων µε τη χρήση κυτοχηµικών τεχνικών(Dimitriadis & Liosi 1992). Σε άλλη µελέτη µε τη χρήση ιστοχηµικών τεχνικών, η δραστικότητα της όξινης φωσφατάσης εντοπίζεται, κυρίως, περιφερειακά της µεµβράνης των λυσοσωµάτων και ειδικά των ετερολυσοσωµάτων(Izagirre et al 2009b), ενώ η ανοσοϊστοχηµεία για τη β-γλουκουρονιδάση έδειξε ότι το ένζυµο αυτό κατανέµεται οµοιογενώς στο λυσοσωµικό σύστηµα των πεπτικών κυττάρων των µυδιών(Izagirre et al 2009a). κυττάρων του πεπτικού αδένα των µυδιών.…”