Gruczoły odwłoka

Oprócz gruczołów związanych bezpośrednio z poszczególnymi układami, jak np. gruczoł alkaliczny, który wchodzi w skład żądła czy dodatkowy, niezbędny do prawidłowej pracy układu rozrodczego trutnia, w odwłoku pszczoły znajdują się inne, autonomiczne gruczoły. Syntetyzują one związki, które wydzielają poza organizm owada, stąd ich nazwa: wydzielania zewnętrznego.

Gruczoły woskowe

Na sternitach od IV do VII znajdują się cztery pary gruczołów woskowych. Powierzchnia, którą widzimy gołym okiem to tzw. lusterka woskowe, czyli gładka kutikula, pod którą są komórki wydzielnicze. Wosk produkowany przez gruczoły przepływa przez kutikulę i zastyga na jej powierzchni w łuseczki woskowe. Tkwią one w przestrzeni (zwanej kieszenią), która znajduje się między lusterkiem a nachodzącym na nie sternitem poprzedniego segmentu. Wosk jest wydzielany tak, że pierwsza warstwa stygnie na powietrzu, podczas gdy kolejna wydzielana partia ją wypycha. Dlatego łuseczki woskowe są długie i wystają z kieszonek. Ponieważ owad nieustannie się porusza, sprawiając, że wosk zakrzepły ślizga się po płynnym, łuseczki woskowe mają nieregularny kształt.

Grubość warstwy komórek wydzielniczych, znajdujących się pod cienką warstewką kutikuli, zmienia się w zależności od wieku robotnicy. U świeżo wygryzionych robotnic są płaskim nabłonkiem, który w miejscach przewidzianych do wydzielania wosku ma komórki wyglądem przypominające podłużne włókienka (widok z boku). Komórki te są niemal sześcienne (widok z góry) i małe (17–19 μm). Z czasem się wydłużają i po ok. dwóch tygodniach od wygryzienia, gdy robotnica staje się woszczarką, osiągają 50 μm. Kiedy pszczoła podejmuje pracę furażerki i rusza w teren, warstwa komórek staje się cieńsza, a nawet degeneruje. Oczywiście to komórki w fazie powiększenia (razem z innymi tkankami, opisanymi dalej) wytwarzają wosk.

Enocyty są związane z obwodową częścią kompleksu gruczołu woskowego i mają własną blaszkę podstawną o grubości 0,22–0,25 µm. Wykazują te same ogólne cechy co enocyty związane z naskórkiem lub ciałem tłuszczowym. Są odpowiedzialne za syntezę frakcji węglowodorowej wosku. Te kuliste (średnica ok. 25 µm) lub jajowate komórki zawierają duże jądro (średnica ok. 12 µm) z krętą otoczką jądrową, licznymi jąderkami (średnica ok. 2 µm) i przezroczystą nukleoplazmą (zwaną też kariolimfą, czyli galaretowatą substancją wypełniającą jądro komórkowe). W cytoplazmie enocytów znajduje się bardzo dużo mitochondriów w kształcie pręcików i silnie rozwinięte retikulum endoplazmatyczne gładkie (sER) w kształcie kanalików. Zawierają także rybosomy, krótkie cysterny retikulum endoplazmatycznego szorstkiego (rER) i lizosomy. Objętość enocytów zwiększa się od czwartego dnia życia robotnicy i jest podwyższona przez cały okres, kiedy jest ona woszczarką, a następnie zmniejsza się od 18 dnia życia. Od tego czasu, zwiększa się liczba pierwotnych lizosomów (czyli organelli składających się z pęcherzyka zamykającego w sobie enzymy trawienne) i wakuoli autolitycznych (które gromadzą resztki po działaniu enzymów powodujących rozkład komórki, autolizę, poprzez działanie własnych enzymów). W enocytach nie wykazano kropel białek czy tłuszczów.

Komórki ciała tłuszczowego stanowią znaczną część gruczołów woskowych robotnic. Są ściśle związane z enocytami, od których są oddzielone grubym glikokaliksem (węglowodanową warstwą pokrywającą powierzchnię komórek). Amebowate lub podobne do gwiazdy jądro komórkowe komórki gruczołowej ciała tłuszczowego, zawiera liczne jąderka (średnica ok. 0,7 μm) i grudki heterochromatyny.

Komórki nabłonkowe (około 40 × 10 µm), jak wspomniano wyżej, są wydłużone i tworzą warstwę palisadową. Przestrzenie międzykomórkowe i pofałdowania wierzchołkowej błony plazmatycznej (błony komórkowej) tworzą duże przestrzenie, w których biegną skręcone, nitkowate struktury (o średnicy 20 nm). Struktury te łączą się z kanałami woskowymi. Kanały woskowe zakończone są porami, przez które wosk wydostaje się na powierzchnię lusterek woskowych. Przebiegają przez kutikulę między komórkami nabłonka a epikutikulą. Błony komórkowe dwóch sąsiednich komórek nabłonkowych są połączone ze sobą za pomocą desmosomów i połączeń szczelinowych. Te ostatnie składają się z kanału hydrofilowego oraz wąskiej szczeliny międzykomórkowej. Takie struktury nie tylko spajają sąsiadujące ze sobą komórki, ale pozwalają też na bezpośrednie przemieszczanie się większych substancji między nimi. Oba rodzaje wymienionych połączeń są umiejscowione powyżej jąder komórkowych, które mają elipsoidalny (10–12 × 5–6 μm) kształt i są ułożone w głównej osi komórek nabłonka. Zawierają dwa lub trzy jąderka i małe grudki heterochromatyny rozproszone w kariolimfie. Komórki nabłonkowe mają także system długich cystern rER i mitochondriów. Te cysterny są na ogół związane z tymi w sER. System tych wewnątrzkomórkowych błon łączy się z przestrzeniami pozakomórkowymi (inaczej międzykomórkowymi). W cytoplazmie zawieszone są również lizosomy, małe aparaty Golgiego, polirybosomy i mikrotubule. Komórki te zaliczane są do komórek gruczołowych typu I opisanych przez Noirota i Quennedeya [1974]. W tym typie znajdują się komórki, które są pokryte kutikulą, tak jak w przypadku zwykłych komórek epidermalnych, a substancje wydzielane muszą przedostać się przez tę barierę. W przypadku pozostałych dwóch typów, komórki wydzielnicze nie stykają się z kutikulą.

Za pomocą mikroskopu skaningowego i transmisyjnej mikroskopii elektronowej Cassier i Lensky w 1995 r. wykazali, że krople wosku są wytłaczane przez lusterka woskowe, a także, że w epidermie znajduje się dużo zbiorniczków (łac. cisternae) gładkiej siateczki śródplazmatycznej. Wspomniane zbiorniczki prawdopodobnie są zaangażowane w przenoszenie związków wchodzących w skład wosku z enocytów do kanałów woskowych. Mogą również transportować apolipoforyny z hemolimfy do lusterek woskowych.

Wosk pszczeli i jego synteza

Wosk pszczeli to złożona substancja stworzona z estrów wosku, kwasów tłuszczowych i węglowodorów. Zidentyfikowano w nim ponad 300 związków chemicznych. Wosk składa się głównie z monoestrów (35%), węglowodorów (14%), diestrów (14%), triestrów (3%), hydroksymonoestrów (4%), hydropolyestrów (8%), wolnych kwasów tłuszczowych (12%), estrów kwasów (1%), poliestrów kwasów (2%), wolnych alkoholi i pozostałych, niezidentyfikowanych związków (7%).

Komórki nabłonkowe, w których są rybosomy, odpowiadają za wytwarzanie polisomów⁴ (inaczej polirybosomów), cystern retikulum endoplazmatycznego szorstkiego i granulek o wysokiej gęstości elektronowej. Prawdopodobnie syntezują też elementy części białkowej wosku.

Gruczoły zapachowe (Nasonowa)

Gruczoł Nasonowa wydziela związki chemiczne służące do komunikacji. Mają go wyłącznie robotnice.

Gruczoł znajduje się w miejscu połączenia VI i VII tergitu odwłoka w kieszeni między tymi dwoma tergitami. Warstewka komórek gruczołowych znajduje się pod błoną międzysegmentalną łączącą wymienione tergity, w tzw. regionie kanalikowym. Płat komórek gruczołowych rozciąga się na długość 1500–2000 µm. Komórki gruczołu Nasonowa są duże, z centralnie położonym jądrem o średnicy 27–32 µm. Jest ich od 160 do 277. Od każdej komórki odchodzi przewód wyprowadzający. To przez ów kanał na powierzchnię błony wypompowywany jest feromon.

Co interesujące, u pszczół rebeliantek komórek gruczołu Nasonowa jest mniej (ok. 50) i mają mniejsze jądra. Ponadto powierzchnia, jaką zajmują, rozciąga się na długość od 800 do 1000 µm (czyli jest niemal o połowę mniejsza). Poza tym między komórkami wydzielniczymi rebeliantek znajdują się trofocyty ciała tłuszczowego.

Gruczoły tergitowe

Gruczoły tergitowe, nazywane też gruczołami Rennera i Baumanna lub gruczołami kieszonkowymi, są często pomijane w publikacjach dla pszczelarzy. Tymczasem ich wydzieliny wspierają i uzupełniają funkcje feromonów matki produkowanych przez gruczoły żuwaczkowe, a także wchodzą w skład substancji matecznej i tym samym jednoczą rodzinę pszczelą. Związki wytwarzane przez omawiane gruczoły sprawiają, że pszczoły gromadzą się wokół królowej. Gruczoły tergitowe ma tylko matka pszczela. U robotnic są niemal całkowicie zredukowane i u Apis mellifera są tylko trzy komórki gruczołowe, u A. m. carnica – dwie (o wielkości od 255 µm² do 1327 µm²), a u A. m. capensis – 11 (o wielkości od 723 µm² do 2200 µm²), chyba że samica jest rebeliantką. Struktura morfologiczna komórek gruczołowych u robotnic jest podobna do tych u matek, jednak są one bardziej kruche i szybko pękają. Tkanki wydzielnicze gruczołu tergitowego znajdują się pod płytkami tergitowymi od III do V (niektóre źródła podają, że od II do IV, a nawet do VI), a dokładniej pod łączącymi je błonami. Robotnice, które pobierają substancję zapachową od matki, poświęcają więcej uwagi tergitom IV, V i VI niż pozostałym, chociaż ostatni z wymienionych nie ma tkanek wydzielniczych. Prawdopodobnie wydzielona substancja z wyżej położonych tergitów spływa na szósty.

Podobnie jak w przypadku gruczołu Nasonowa, od każdej komórki wydzielniczej gruczołu tergitowego odchodzi długi i cienki przewód wyprowadzający, przez który pulsacyjnymi ruchami wydzielina wydostaje się na zewnątrz. Ujście przewodu zakończone jest zgrubiałym lejkiem zakotwiczonym w błonie międzysegmentalnej. Wydzielona substancja rozlewa się na powierzchni tej błony, skąd odparowuje. Zapach roznosi się wokół królowej. Płat komórek gruczołowych ma długość od 2500 do 4500 µm u matek pszczelich. U królowej znajduje się bardzo dużo komórek wydzielniczych – od 25 do 32 na 200 µm2 tkanki, upakowanych bardzo blisko siebie. Gruczoł jest jednolity pod względem typu komórek. Jedyne różnice między trzema lokalizacjami gruczołów tergitowych zaobserwowano w wielkości jądra komórkowego – największe jądra mają komórki gruczołowe trzeciego tergitu (ok. 33 µm), a najmniejsze – piątego (ok. 10 µm).

Analizy histochemiczne⁷ wykazały, że komórki gruczołów mają wysoką aktywność wydzielniczą. Produkowana przez nie substancja zawiera kwasy tłuszczowe, długołańcuchowe estry i liniowe węglowodory nienasycone (czyli nierozgałęzione pod względem ułożenia atomów węgla).

Okosun i in. [2019] zasugerowali, że wydzielina gruczołów tergitowych zawiera trzy estry etylu (palmitynian etylu, oleinian etylu, stearynian etylu), które są zarówno feromonami bazowymi (ang. primer pheromones), jak i dystrybucyjnymi (uwalniającymi, ang. releaser pheromones). Pierwszy rodzaj feromonów wywołuje długotrwały efekt na odbiorcach, a drugi oddziałuje krótko i intensywnie. Każdy rodzaj feromonów można przydzielić do tych dwóch kategorii.

W przypadku rebeliantek płaty komórek gruczołów tergitowych mają długość 1500–3000 µm. W 200 µm² tkanki tego gruczołu znajduje się od 15 do 21 komórek wydzielniczych (czyli znowu niemalże o połowę mniej niż u królowych) i nie są położone jedna przy drugiej (jak u matki). Jądra komórkowe są ułożone centralnie, a ich średnica nie różni się w gruczole położonym między III i IV tergitem (i wynosi ok. 12 µm). Natomiast w gruczole przy V tergicie średnica jąder komórkowych wynosi ok. 11 µm. Tak więc średnice jąder w komórkach gruczołów III i IV tergitu u rebeliantek są mniejsze w porównaniu z tymi u matek pszczelich.

1 - Ultrastruktura: submikroskopowa budowa – obraz budowy organelli komórkowych lub cząsteczek uzyskany po zastosowaniu mikroskopu elektronowego, promieni rentgenowskich i innych technik mikroskopowania o rozdzielczości większej niż mikroskopia świetlna.

2 - Aparaty Golgiego mają za zadanie pobierać i przetwarzać produkty wydzielnicze wyprodukowane przez retikulum endoplazmatyczne, które zamykają w pęcherzykach i transportują na zewnątrz komórki.

3 - To włókna białkowe, które łącząc komórki i błony podstawowe sprawiają, że są zwarte i utrzymują się w jednym miejscu, zapewniając ich integralność.

4 - Polisomy (polirybosomy): uczestniczą w syntezie polipeptydów (translacja), która odbywa się w cytozolu, na błonach siateczki śródplazmatycznej szorstkiej oraz w mitochondriach i chloroplastach.

5 - Badanie preparatu po wykonaniu reakcji chemicznych w komórkach i tkankach, którego następstwem jest reakcja barwna oceniana mikroskopowo.

6 - Autoradiografia za PWN: metoda otrzymywania radiograficznego (na błonie rentgenowskiej) obrazu rozmieszczenia radioizotopu w badanym obiekcie; w medycynie stosowana gł. w badaniach naukowych, w histologii w celu określenia miejsc w tkance, w których gromadzi się substancja znakowana radioizotopem.

7 - Histochemia: nauka o badaniu procesów biochemicznych w tkankach w tym lokalizacji pierwiastków lub związków chemicznych, np. enzymów.

Zamów prenumeratę czasopisma "Pasieka"