The effect of oxidative stress in earthworms coelomocytes

Stres oksydacyjny, czyli zaburzenie równowagi pomiędzy produkcją reaktywnych form tlenu (ROS) (ang. reactive oxigen species), a wydajnością systemów antyoksydacyjnych, prowadzące do nadmiernej generacji ROS w komórce, zaobserwowano u różnych organizmów tlenowych, w tym dżdżownic. Endogennymi źródłami ROS są procesy oddechowe zachodzące w mitochondrium i reakcje obronne układu immunologicznego, natomiast egzogennymi zanieczyszczenia środowiska. Jednym ze skutków stresu oksydacyjnego jest aktywacja śmierci komórki w procesie apoptozy oraz związana z nią depolaryzacja błony mitochondrium. U dżdżownic stres oksydacyjny towarzyszy procesom metabolizmu ksenobiotyków, fagocytozie, enkapsulacji, apoptozie i zmianom w aktywności enzymów antyoksydacyjnych.Celem tej pracy było zbadanie wpływu stresu oksydacyjnego na celomocyty dżdżownic Eisenia andrei. Produkcję reaktywnych form tlenu (ROS), indukowano stosując stymulanty obecne w środowisku naturalnym (LPS, zymosan, Micrococus luteus) oraz syntetyczne (ester forbolu, PMA). W pracy analizie poddano wpływ stresu oksydacyjnego na liczbę i skład celomocytów, aktywność endogennych enzymów antyoksydacyjnych katalazy (CAT) i peroksydaz glutationu (GPX), zależnej od selenu (GPOX) i niezależnej (GSTPX). Dodatkowo sprawdzono egzogenny wpływ enzymów antyoksydacyjnych, dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) i katalazy (CAT), na produkcję reaktywnych form tlenu. Ponadto zbadano wpływ stresu oksydacyjnego na depolaryzację błony mitochondrium oraz apoptozę i nekrozę celomocytów. Doświadczenia przeprowadzono w warunkach in vivo, ex vivo i in vitro. Przeprowadzone eksperymenty potwierdziły, że produkcja reaktywnych form tlenu (ROS), która może być sprzężona z fagocytozą, odgrywa istotną rolę, we wrodzonej odporności dżdżownic przeciwko patogenom. Dodatkowo wykazano, że reaktywne formy tlenu mogą aktywować apoptozę komórek immunokompetentnych (celomocytów), które zostały uszkodzone przez wolne rodniki tlenowe, generowane w komórce, podczas wybuchu tlenowego.Oxidative stress is termed as imbalance between oxidants and antioxidant in favour of the oxidants called reactive oxygen species (ROS). Oxidative stress has been extensively studied in numerous species including earthworms. The formation of ROS is a natural process of mitochondrial electron transportation, but also phagocytosis the endogenous factors and environmental pollution (the exogenous factors). One of the many effects of oxidative stress is a mitochondrial depolarization and activation of cellular death by apoptosis. In earthworms oxidative stress is associated with metabolism of xenobiotics, changes in antioxidants enzyme activities, phagocytosis, encapsulation and apoptosis. The aim of this work was to examine oxidative stress in earthworms Eseinia andrei. Formation of reactive oxygen species (ROS) was induced by natural (LPS, zymosan, Micrococus luteus) and synthetic (phorbol ester, PMA) stimulants. In this effects of study oxidative stress were evaluated by analyses of numbers and composition of coelomocytes, endogenus antioxidant activity. In particular, we analysed catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPX): selenium – dependent (GPOX) and independent (GSTPX). Additionally, changes in formation of ROS were also studied in coelomocyces exposed to exogenous antioxidant enzymes such superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT). Furthermore, ROS production can also contribute to apoptosis by mitochondrial membrane depolarization and necrosis. Thus we studied these parameters. The experiments were conducted in vivo, ex vivo and in vitro. Results showed that ROS production upon phagocytosis is essential in innate immune defense of E. andrei through their involvement in elimination of pathogens or foreign materials. Moreover, ROS productions can also trigger apoptosis of immunocomponent cell (coelomocytes) which are damaged by free radicals during the oxidative burst