65Zn2+ transport processes of isolated gill epithelial cells of the American lobster Homarus americanus

Os filamentos branquiais da lagosta Americana, Homarus americanus, foram dissociados em solução salina fisiológica e os diversos tipos celulares separados em gradiente de 30, 40, 50 e 80% de sacarose através de centrifugação de alta velocidade. As células provenientes de cada solução de sacarose foram incubadas em 65Zn2+ visando caracterizar a tomada de zinco para cada tipo celular. A caracterização do acúmulo de zinco em cada célula foi investigada na presença e ausência de 10mM de cálcio (CaCl2), variadas concentrações de NaCl e pH, presença de 100 µM de verapamil, nifedipina (inibidores de canais de Ca2+) e ionóforo de cálcio, A23187. O influxo de 65Zn2+ foi descrito pela cinética de Michaelis-Menten nas concentrações de zinco variando de 1-1000 µM.. O cálcio externo não afetou o transporte de Zn para as células presentes no gradiente de 30% a 50% de sacarose, mas atuou como estimulador para as células em gradiente de 80% de sacarose. O cálcio reduziu o Km e a velocidade máxima de transporte (Vmax) para as células de 30% de sacarose, enquanto duplicou aparentemente a velocidade máxima de transporte para as células provenientes do meio em 80% de sacarose. Os resultados sugerem que o cálcio, sódio e prótons entram nas células branquiais através de um canal para cátion com ampla especificidade. Diferenças observadas no transporte de zinco em relação aos diferentes tipos de células aparentemente estão relacionadas com as diferentes taxas de afinidade de cada transportador em cada tipo celular. O transporte de 65Zn2+ também foi estudado em filamentos branquiais isolados e intactos, demonstrando propriedades de transporte muito parecidas com as observadas pelas células em gradiente de 80% de sacarose. Os resultados sugerem que a tomada de Zn se dá por processo de transporte na membrana apical das brânquias. Um modelo experimental para o transporte de Zn em células de brânquias de lagostas é apresentado.Gill filaments of the American lobster, Homarus americanus, were dissociated in a physiological saline and separated into several cell types on a 30, 40, 50, and 80% sucrose gradient. Cells from each sucrose solution were separately resuspended in physiological saline and incubated in 65Zn2+ in order to assess the nature of metal uptake by each cell type. Characteristics of zinc accumulation by each kind of cell was investigated in the presence and absence of 10 mM calcium (CaCl2), variable NaCl concentrations and pH values, and 100 µM verapamil, nifedipine (calcium channel inhibitors), and the calcium ionophore, A23187. 65Zn2+ influxes were hyperbolic functions of zinc concentration (1-1000 µM) and followed the Michaelis-Menten kinetics. External calcium was neutral to cells from 30% to 50% sucrose, but stimulatory for cells from 80% sucrose. However, calcium reduced both apparent zinc binding affinity (Km) and maximal transport velocity (Jmax) for 30% sucrose cells, while doubling the apparent maximal transport velocity for 80% sucrose cells. Results suggest that calcium, sodium, and protons enter gill epithelial cells by way of an endogenous broad-specificity cation channel and trans-stimulate metal uptake by a plasma membrane carrier system. Differences in zinc transport observed between gill epithelial cell types appear related to apparent affinity differences of the transporters in each kind of cell. Low affinity cells from 30% sucrose were partially inhibited by calcium, while high affinity cells from 80% sucrose were stimulated. 65Zn2+ transport was also studied by isolated, intact, gill filament tips. These intact gill fragments generally displayed the same transport properties as did cells from 80% sucrose and provided support for metal uptake processes being an apical phenomena. A working model for zinc transport by lobster gill cells is presented