Elektronenmikroskopische Untersuchungen an den Entwicklungsstadien des Trophozoiten vonDidymophyes gigantea (Sporozoa, Gregarinida)

Abstract

The fine structure of the epicyte ofD. gigantea was investigated. The motility of the gregarine and the contractile elements are described. Four essential types of movements can be observed in this gregarine: (1) rolling up and pendular movements, (2) locomotion by gliding foward, (3) cytoplasmic streaming (Fig. 1), (4) peristaltic contractions (Fig. 2) which seem to be accompanied by the contraction of annular myonemes (Fig. 2). The epicyte is formed by the folding of the parasitic cell wall which is made from three membranes (Figs. 3 and 4). At the top of each fold one can see apical struts between the outer and middle membrane and apical filaments under the inner membrane (Fig. 3). In addition, the epicytic folds are covered by a cell coat which is made from tubular structures (Fig. 5). At the base of the epicytic folds can be observed the basal lamina (Fig. 3) composed of very fine fibrillar material with an average thickness of 2.5 nm (Fig. 6). These fibrils are oriented in the longitudinal axis of the gregarine. Beneath the epicytic fold in the ectoplasm are found the annular myonemes with a width of up to 0.5 μm (Fig. 7). They are composed of many fine fibrils with an average thickness of 5 nm. In young trophozoites, the myonemes also contain microtubuli (Fig. 8). Between the epicytic folds, the cell wall is interrupted by three different types of vesicles: the vesicles with an electrondense content (Fig. 9), the three-membranous vesicles (Fig. 10), and the hoseshaped vesicles (Fig. 11).

Glycerol-extraction of the parasites was performed in order to define the contractile structures. After extraction the annular myonemes are difficult to recognize (Fig. 13). When ATP is added, the gregarine does not contract but the myonemes reappear after 3 to 4 min (Fig. 14). Differences can also be observed in the myoneme structure using electron microscopy: After extraction, the myonemes are composed of a very limp fibrillar network (Fig. 15) which becomes very dense after the action of ATP (Fig. 16). Glycerol extraction does not disturb either the apical struts and apical filaments or the fibrils of the basal lamina (Figs. 15–17). In addition, cytoplasmic fibrillar structures appear after glycerol extraction (Figs. 15 and 16).

The experimental and electron microscope results indicate that the motility of the gregarine depends upon four different systems: (1) the ectoplasmic annular myonemes, (2) the apical structures in the undulating epicytic folds, (3) the cytoplasmic fibrils, and (4) the basal lamina.

Zusammenfassung

Die Feinstruktur des Epizyten vonD. gigantea wurde beschrieben mit besonderer Berücksichtigung auf die Bewegung und die kontraktilen Elemente der Gregarine. Vier wesentliche Bewegungstypen können in dieser Gregarine beobachtet werden: (1) Roll- und Pendelbewegungen, (2) Gleitbewegungen, (3) cytoplasmatische Strömung, (4) peristaltische Kontraktionen. Der Epizyt besteht aus den Falten der dreimembranigen Parasitenzellwand. In den Faltenspitzen erkennt man zwischen den Membranen Längsstreben und Längsfilamente. Die epizytären Falten sind unten zum Cytoplasma hin durch eine Basallamelle abgedichtet. Im Ektoplasma beobachtet man Ringmyoneme bestehend aus dünnen Fibrillen. Die Zellwand ist zwischen den Falten durch verschiedengeformte Vesikel durchbrochen.

Um die kontraktilen Elemente besser zu definieren, wurden Glyzerinextraktionen der Gregarinen durchgeführt. Nach Extraktion sind die Ringmyoneme schlecht zu erkennen, erscheinen aber deutlich nach Zugabe von ATP. Unterschiede in der Myonemstruktur konnten auch durch die Elektronenmikroskopie aufgedeckt werden: ein weitmaschiges fibrilläres Netzwerk wurde nach Zugabe von ATP sehr dicht. Die apikalen Streben und Filamente sowie die Basallamelle verschwanden nach Glyzerinextraktion nicht. Zusätzlich erschienen cytoplasmatische Fibrillen.

Die experimentellen und elektronenmikroskopischen Ergebnisse lassen die Bewegung dieser Gregarine auf vier verschiedene Systeme zurückführen: (i) die Ringmyoneme, (ii) die apikalen Strukturen in den epizytären Falten, (iii) die cytoplasmatischen Fibrillen, (iv) die Basallamelle.