Summary

Raccolta di sangue dal Granchio Ferro di Cavallo Americano, Limulus Polifemo

Published: October 13, 2008
doi:

Summary

Il granchio americano a ferro di cavallo, Limulus polyphemus, è probabilmente la fonte più conveniente per grandi quantità di sangue di qualsiasi invertebrati. Il sangue è semplice nella composizione, con un solo tipo cellulare nella circolazione generale, il Amebocyte granulare, e solo tre proteine ​​abbondanti nel plasma, hemocyanin, il C-reattiva proteine, e α2-macroglobulina. Il sangue viene raccolto dal cuore e le cellule del sangue e del plasma sono separate per centrifugazione.

Abstract

Il granchio a ferro di cavallo è il miglior sistema caratterizzato immune di lunga durata invertebrati. Lo studio di immunità in granchi a ferro di cavallo è stata agevolata dalla facilità nella raccolta di grandi volumi di sangue e dalla semplicità del sangue. Granchi a ferro di cavallo mostrano solo un unico tipo di cellule nella circolazione generale, il Amebocyte granulare. Il plasma è il contenuto di sale dell'acqua di mare e solo tre proteine ​​abbondanti, hemocyanin, la proteina respiratoria, il C-reattiva proteine, che funzionano nella distruzione citolitica di cellule estranee, comprese le cellule batteriche, e α2-macroglobulina, che inibisce la proteasi di patogeni. Il sangue viene raccolto da diretto puntura cardiaca in condizioni che riducono al minimo la contaminazione da lipopolisaccaride (aka, endotossina, LPS), un prodotto di batteri Gram-negativi. Un animale di grandi dimensioni può produrre 200-400 ml di sangue. Per lo studio del plasma, le cellule del sangue vengono immediatamente eliminati dal plasma per centrifugazione e il plasma può essere frazionato nelle sue proteine ​​costituenti. Le cellule del sangue sono opportunamente studiate al microscopio attraverso la raccolta di piccoli volumi di sangue in LPS-free soluzione salina isotonica (0,5 M NaCl) in condizioni che consentono l'esame microscopico diretto mettendo uno dei più LPS-free vetrini sulla superficie del piatto di cultura, poi quelli di montaggio vetrini nelle camere di semplice osservazione a seguito dell'adesione cellulare. Una seconda preparazione per l'osservazione diretta è quella di raccogliere 3 – 5 ml di sangue in una LPS-free piatto embrione e poi espianto frammenti di amebociti aggregati ad una camera che il tessuto sandwich tra una diapositiva e il coprioggetti. In questa preparazione, il amebociti mobili migrare sulla superficie coprioggetti, dove possono essere prontamente rilevate. Il sistema di coagulazione del sangue comporta l'aggregazione di amebociti e la formazione di un coagulo extracellulare di una proteina, coagulin, che viene rilasciata dai granuli secretori delle cellule del sangue. Analisi biochimica delle cellule del sangue lavate richiede che l'aggregazione e la degranulazione non si verifica, che può essere realizzato attraverso la raccolta di sangue in 0,1 volumi pari al 2% Tween-20, 0,5 M NaCl LPS-free, seguita da centrifugazione delle cellule e lavaggio con 0,5 M NaCl.

Protocol

Caratteristiche anatomiche del granchio a ferro di cavallo rilevanti per sanguinamento (Fig. 1) Figura 1 Le tre divisioni principali del corpo, da anteriore a posteriore, sono i Prosoma (P), il opisthosoma (O), e il telson (T) 1. I margini anteriore e laterale libera del Prosoma è la flangia. Il pos…

Discussion

Ci sono quattro specie di granchio a ferro di cavallo, Polifemo Limulus dalla costa orientale del Nord America e tre le specie che spaziano dal Giappone al Golfo del Bengala. L'animale è identificato come un "fossile vivente", perché le forme anatomicamente simili sono stati trovati come fossili da 445 milioni di anni fa 27. Il granchio a ferro di cavallo rappresenta un longevo animale, che richiede 10 – 13 anni per raggiungere la maturità e la vita almeno 20 anni 28. Anche se è stato sottopo…

Acknowledgements

Ricerca originale di cui sopra è stato sostenuto dalla NSF concedere 0344630.

References

  1. Lochhead, J. H., Brown, F. A. Selected Invertebrate Types. , 360-381 (1950).
  2. Shuster, C. N. The circulatory system and blood of the horseshoe crab Limulus polyphemus L.: a review. US Dept Energy, Fed Regul. Comm. , (1978).
  3. Conrad, M. L., Pardy, R. L., Wainwright, N., Child, A., Armstrong, P. B. Response of the blood clotting system of the American horseshoe crab, Limulus polyphemus, to a novel form of lipopolysaccharide from a green alga. Comp Biochem. Physiol A Mol. Integr. Physiol. , 144-423 (2006).
  4. Nakamura, T., Morita, T., Iwanaga, S. Intracellular proclotting enzyme in limulus (Tachypleus tridentatus) hemocytes: its purification and properties. J. Biochem. (Tokyo. 97, 1561-1574 (1985).
  5. Levin, J., Ornberg, R. L., Cohen, W. D. Blood Cells of Marine Invertebrates: Experimental Systems in Cell Biology and Comparative Physiology. , 259-260 (1985).
  6. Liang, S. M., Liu, T. Y. Studies on the Limulus coagulation system: inhibition of activation of the proclotting enzyme, by dimethyl sulfoxide. Biochem. Biophys. Res. Commun. 105, 553-559 (1982).
  7. Soderhall, K., Smith, V. J. Separation of the haemocyte populations of Carcinus maenas and other marine decapods, and prophenoloxidase distribution. Dev. Comp Immunol. 7, 229-239 (1983).
  8. Solon, E., Gupta, A. P., Gaugler, R. Signal transduction during exocytosis in Limulus polyphemus granulocytes. Dev. Comp. Immunol. 20, 307-321 (1996).
  9. Armstrong, P. B., Rickles, F. R. Endotoxin-induced degranulation of the Limulus amebocyte. Exp. Cell Res. 140, 15-24 (1982).
  10. Iwanaga, S., Kawabata, S., Shuster, C. N., Barlow, R. B., Berkman, L., Brockmann, H. J. Evolution and phylogeny of defense molecules associated with innate immunity in horseshoe crab. Front Biosci. 3, (1998).
  11. Armstrong, P. B. The American Horseshoe Crab. , 288-309 (2003).
  12. Iwanaga, S. The limulus clotting reaction. Curr. Opin. Immunol. 5, 74-82 (1993).
  13. Levin, J. The Limulus amebocyte lysate test: perspectives and problems. Prog. Clin. Biol. Res. 231, 1-23 (1987).
  14. Koshiba, T., Hashii, T., Kawabata, S. A structural perspective on the interaction between lipopolysaccharide and factor C, a receptor involved in recognition of Gram-negative bacteria. J. Biol. Chem. 282, 3962-3967 (2007).
  15. James, G. T. Inactivation of the protease inhibitor phenylmethylsulfonyl fluoride in buffers. Anal. Biochem. 86, 574-579 (1978).
  16. Murer, E. H., Levin, J., Holme, R. Isolation and studies of the granules of the amebocytes of Limulus polyphemus, the horseshoe crab. J. Cell Physiol. 86, 533-542 (1975).
  17. Decker, H., Ryan, M., Jaenicke, E., Terwilliger, N. SDS induced phenoloxidase activity of hemocyanins from Limulus polyphemus, Eurypelma californicum and cancer. , 276-17796 (2001).
  18. Armstrong, P. B. A cytolytic function for a sialic acid-binding lectin that is a member of the pentraxin family of proteins. J. Biol. Chem. 271, 14717-14721 (1996).
  19. Armstrong, P. B., Melchior, R., Quigley, J. P. Humoral immunity in long-lived arthropods. J. Insect Physiol. 42, 53-64 (1996).
  20. Armstrong, P. B., Armstrong, M. T. The decorated clot: Binding of agents of the innate immune system to the fibrils of the limulus blood clot. Biol. Bull. 205, 201-203 (2003).
  21. Armstrong, P. B. Interaction of the motile blood cells of the horseshoe crab, Limulus. Studies on contact paralysis of pseudopodial activity and cellular overlapping in vitro. Exp. Cell Res. 107, 127-138 (1977).
  22. Armstrong, P. B. Motility of the Limulus blood cell. J. Cell Sci. 37, 169-180 (1979).
  23. Armstrong, P. B. Adhesion and spreading of Limulus blood cells on artificial surfaces. J. Cell Sci. 44, 243-262 (1980).
  24. Armstrong, P. B., Cohen, W. D. Blood Cells of Marine Invertebrates. Lab. Animal. , 253-258 (1985).
  25. Smith, S. A., Berkson, J. Laboratory culture and maintenance of the horseshoe crab (Limulus polyphemus). Lab. Animal. 34, 27-34 (1980).
  26. Leibovitz, L., Lewbart, G. A., Shuster, C. N., Barlow, R. B., Brockmann, H. J. The American Horseshoe Crab. , 245-275 (2003).
  27. Rudkin, D. M., Young, G. A., Nowlan, G. S. The oldest horseshoe crab: a new xiphosurid from Late Ordovician Konservat-Lagerstatten deposits. Palaeontology. 51, 1-9 (2008).
  28. Shuster, C. N., Sekiguchi, K., Shuster, C. N., Barlow, R. B., Brockmann, J. J. . The American Horseshoe Crab. , 103-132 (2003).
  29. Walls, E. A., Berkam, J., Smith, S. A. The horseshoe crab, Limulus polyphemus, 200 million years of existence, 100 years of study. Rev. Fisheries Sci. 10, 39-73 .
  30. Patten, W. The Evolution of the Vertebrates and Their Kin. P. Blakiston’s Son and Co. , 195-209 (1912).
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Cite This Article
Armstrong, P., Conrad, M. Blood Collection from the American Horseshoe Crab, Limulus Polyphemus. J. Vis. Exp. (20), e958, doi:10.3791/958 (2008).

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