با غدد موم ساز زنبور عسل به صورت علمی آشنا شوید

با غدد موم ساز زنبور عسل به صورت علمی آشنا شوید

موم زنبور عسل یک ماده پیچیده است که از استرهای موم ، اسیدهای چرب و هیدروکربن ها تشکیل شده است. زنبورهای عسل از موم برای محافظت از خود در برابر از دست دادن آب از طریق پوست و در ساخت شانه‌ها استفاده می‌کنند. بخش‌های اصلی موم کوتیکولی با کروماتوگرافی گازی/مایع تجزیه و تحلیل شدند و نشان داده شد که از نظر کیفی مشابه موم شانه هستند (Blomquist و همکاران، ۱۹۸۰).

با این حال ترکیب موم کوتیکولی زنبور عسل از نظر کمی با موم شانه متفاوت است. جزء اصلی لیپیدهای کوتیکولی، هیدروکربن است که ۵۸٪ از این موم را تشکیل می‌دهد. در مقابل، هیدروکربن تنها ۱۳ تا ۱۷٪ از موم شانه را تشکیل می‌دهد و مونواستر بزرگترین جزء آن است (Tulloch، ۱۹۷۱). موم شانه توسط چهار جفت غده در شکم تولید می‌شود، در حالی که موم کوتیکولی احتمالاً توسط سلول‌های اپیدرمی پوست تولید می‌شود.

زنبورهای عسل از موم برای محافظت از خود در برابر از دست دادن آب از طریق پوشش بدن (کوتیکول) و همچنین در ساخت شان‌های عسل استفاده می‌کنند. بخش‌های اصلی موم کوتیکولی با روش کروماتوگرافی گازی-مایع بررسی شد و مشخص شد که از نظر نوع ترکیبات، شباهت زیادی به موم شان دارد (Blomquist و همکاران، ۱۹۸۰). با این حال ترکیب موم کوتیکولی زنبور عسل از نظر میزان مواد تشکیل‌دهنده با موم شان تفاوت دارد.

ماده اصلی موجود در موم کوتیکول، هیدروکربن است که ۵۸٪ از این موم را تشکیل می‌دهد. در مقابل، هیدروکربن تنها ۱۳ تا ۱۷٪ از موم شان را شامل می‌شود و بزرگ‌ترین جزء موم شان، «مونواستر» است (Tulloch، ۱۹۷۱). موم شان توسط چهار جفت غده درون شکم زنبور تولید می‌شود، در حالی که به نظر می‌رسد موم کوتیکولی توسط سلول‌های پوستی (اپیدرمی) روی پوشش بدن زنبور ساخته می‌شود. 

شکل ۱- غده‌های موم‌ساز: 

A = استرنوم بند ششم شکم زنبور کارگر، نمای شکمی، نشان‌دهنده «آینه‌های» صیقلی زیر غده‌های موم‌ساز.  B = مقطع طولی از دو غده موم‌ساز همراه با توده‌های سلول‌های چربی و ائنوسیت‌های روی آن‌ها.  C = مراحل رشد و پسرفت یک غده موم‌ساز. Mir = آینه، WxGld = غده موم‌ساز، FtCls = سلول‌های چربی، Oen = ائنوسیت‌ها، vDph = دیافراگم شکمی، Mb = غشای بین‌بندی. (منبع: Snodgrass، ۱۹۵۶). 

موم زنبور عسل که در ساخت شان، ترمیم شان‌ها و پوشاندن سلول‌های حاوی شفیره یا عسل استفاده می‌شود، موم توسط زنبورهای کارگر روی نواحی جفتی، صاف و بیضی‌شکل به نام آینه‌های مومی (mirrors) ترشح می‌شود. این آینه‌ها در سطح شکمی بندهای چهارم تا هفتم شکم زنبور قرار دارند (شکل ۱A). در سطح پشتی هر آینه‌ مومی (mirrors) ، لایه‌ای از بافت پوششی به نام غده موم‌ساز وجود دارد (Sanford و Dietz، ۱۹۷۶). غده‌های موم‌ساز در واقع بخش‌های تخصص‌یافته‌ای از اپیدرم دیواره بدن هستند که در دوره موم‌سازی زندگی زنبور کارگر، به شدت ضخیم شده و ساختاری غده‌ای به خود می‌گیرند (شکل ۱C). 

موم به صورت مایع از طریق آینه‌های مومی (mirrors) ترشح شده و در حفره‌های بین آینه‌ها و بخش‌های بلند و همپوشان استرنوم‌های قبلی، سفت شده و به شکل فلس‌های کوچک درمی‌آید. پس از پایان دوره موم‌سازی، غده‌ها تحلیل رفته و به لایه‌ای مسطح از سلول‌ها تبدیل می‌شوند (Snodgrass و Erickson، ۱۹۹۲). 

مجموعه غده مومی زنبور کارگر (شکل ۲) شامل سه نوع سلول است: سلول‌های پوششی، ئنوسیت‌ها و سلول‌های چربی (سلول‌های بدن چربی) که به صورت هم افزا برای ترشح موم – ترکیبی پیچیده از هیدروکربن‌ها، اسیدهای چرب و پروتئین‌ها (لیپوفورین‌ها) – عمل می‌کنند (Cassier و Lensky، ۱۹۹۵). در بالای هر غده، یک توده سلولی بزرگ متشکل از سلول‌های چربی و ائنوسیت‌ها قرار دارد (شکل ۱B) (Snodgrass، ۱۹۵۶). 

موم زنبور عسل که در ساخت شان، ترمیم شان و پوشاندن سلول‌های حاوی شفیره یا عسل استفاده می‌شود، توسط زنبورهای کارگر روی نواحی جفتی، صاف و بیضی‌شکل به نام آینه‌های مومی (mirrors) ترشح می‌شود. این آینه‌ها در سطح شکمی بندهای چهارم تا هفتم شکم قرار دارند. 

شکل ۲. نمودار مجموعه غده مومی زنبور عسل (با جهت‌گیری سطح شکمی به بالا). 

WS = پولک مومی (Wax Scale)، WM = آینه مومی (Wax Mirror)، C = کوتیکول آینه مومی (Wax Mirror Cuticle)، OE = اپیکوتیکول خارجی (Outer Epicuticle)، IE = اپیکوتیکول داخلی (Inner Epicuticle)، T = لوله‌های مومی (Wax Tubules)، E = سلول اپیدرمی (Epidermal Cell)، N = هسته (Nucleus)، M = میتوکندری (Mitochondria)، O = ائنوسیت‌ها (Oenocytes)، F = سلول‌های چربی (Adipocytes)، TR = تراکئول (Tracheole).  (منبع: Hepburn و همکاران، ۱۹۹۱) 

در زنبورهای جوانی که تازه از سلول‌های خود خارج شده‌اند، سلول‌های غده موم تقریباً مربع‌شکل هستند، در حالی که در زنبورهای مسن‌تر، این سلول‌ها کشیده یا کاملاً تحلیل‌رفته می‌شوند (شکل ۱C). بین سن زنبور، اندازه (طول) سلول‌های غده موم و توانایی غده در ترشح موم ارتباط مشخصی وجود دارد (Turell، ۱۹۷۴). در زنبورهای تازه متولدشده، سلول‌های غده موم دارای هسته‌های بزرگ هستند و فضای بین سلولی (منطقه باز بین سلول‌ها) در آن‌ها دیده نمی‌شود.

این سلول‌های مکعبی شکل، میانگین ارتفاعی بین ۱۷ تا ۱۹ میکرون دارند. تولید موم در زنبورهای کارگری آغاز می‌شود که کمی کمتر از یک هفته سن دارند. با افزایش فعالیت ترشحی، سلول‌های غده موم بلند و باریک می‌شوند. سلول‌های یک زنبور در اوج تولید موم، ارتفاعی حدود ۵۰ میکرون دارند و فضاهای بین سلولی بزرگی در آن‌ها ایجاد شده است.

غده‌های موم در زنبورهای کارگر ۱۲ تا ۱۸ روزه به بهترین شکل توسعه یافته و بیشترین بازدهی را دارند. پس از چند روز تولید موم، غده‌ها شروع به تحلیل می‌کنند و تا زمانی که زنبور آماده ترک کندو برای تبدیل شدن به زنبور مزرعه (معمولاً در حدود ۲۱ روزگی) می‌شود، غده‌ها کاملاً تحلیل رفته‌اند. مرزهای سلولی که در غده‌های نابالغ و فعال واضح بودند، نامشخص یا حتی ناپدید می‌شوند و ارتفاع غده به تنها ۳ میکرون کاهش می‌یابد. 

کلیپ فعالیت غدد موم ساز زنیور عسل

موم زنبور عسل از طریق متابولیسم عسل در سلول‌های چربی مرتبط با غده‌های موم و تبدیل آن به موم تولید می‌شود. زنبورهای کارگر نمی‌توانند موم تولید کنند مگر اینکه ذخایر عسل کافی در کلنی وجود داشته باشد. همچنین، زنبورهای کارگر باید در ۵ تا ۶ روز اول زندگی خود گرده بخورند تا بعداً بتوانند موم ترشح کنند. ظاهراً پروتئین موجود در گرده برای توسعه مناسب سلول‌های چربی در این دوره ضروری است (Winston، ۱۹۸۷). ترشح موم عمدتاً در هوای گرم و زمانی که فعالیت جمع‌آوری غذا در جریان است، انجام می‌شود. زنبورهای کارگری که فعالانه در حال ترشح موم هستند، خود را با عسل سیر می‌کنند و به صورت زنجیره‌های آویزان در محل ساخت شان یا نزدیک به آن قرار می‌گیرند. زنبورهای نر (دروَن) و ملکه فاقد غده‌های مومی شکمی هستند. 

تا به امروز، مکانیسم‌های مرتبط با سنتز و ترشح موم به طور کامل درک نشده‌اند. Piek (۱۹۶۴) نشان داد که اسید استیک احتمالاً توسط ئنوسیت‌ها جذب می‌شود و از استات برای سنتز هیدروکربن‌ها استفاده می‌شود. Blomquist و همکاران (۱۹۸۰) ثابت کردند که تزریق استات رادیواکتیو به زنبورهای کارگری که فعالانه موم شان تولید نمی‌کنند، منجر به تجمع بیشتر رادیواکتیویته در بخش هیدروکربنی موم کوتیکولی می‌شود.

در زنبورهای فعال در تولید موم شان، درصد بیشتری از رادیواکتیویته در بخش مونواستر یافت شد. تأثیر چشمگیر سن بر توزیع رادیواکتیویته استات در بخش‌های مختلف موم زنبورهای مورد مطالعه در ماه‌های تابستان مشاهده شد. در زنبورهای ۱۱ تا ۱۸ روزه، جزء اصلی موم سنتزشده مونواستر بود، در حالی که در زنبورهای جوان‌تر و مسن‌تر، هیدروکربن جزء اصلی بود.

آزمایش‌های in vivo و in vitro روی زنبورهای فعال در تولید موم شان نشان داد که شکم مقادیر قابل توجهی مونواستر، هیدروکربن و استرهای دیگر تولید می‌کند، در حالی که سینه عمدتاً هیدروکربن سنتز می‌کند. این داده‌ها نشان می‌دهند که سلول‌های اپیدرمی و غده‌های موم هرکدام مومی با ترکیب متمایز تولید می‌کنند و تفاوت‌های سنی و فصلی مشاهده‌شده در سنتز موم، ناشی از حضور یا عدم حضور غده‌های موم فعال است. 

ساختار فوق‌بافتی سلول‌های مجموعه غده موم در رابطه با سنتز و ترشح موم زنبور عسل مورد مطالعه قرار گرفت (Hepburn و همکاران، ۱۹۹۱). پروفایل هیدروکربن‌ها و اسیدهای چرب سلول‌های اپیدرمی و ائنوسیت‌ها با توجه به سن زنبورها تعیین شد. شبکه آندوپلاسمی صاف (SER) در سلول‌های اپیدرمی و سلول‌های چربی (آدیپوسیت‌ها) زنبورهای کارگر بالغ از زمان خروج از سلول تا پایان ترشح موم، غایب بود.

ائنوسیت‌ها سرشار از SER بودند. محتوای هیدروکربن و اسید چرب ائنوسیت‌ها (با میانگین سنی زنبورها) به طور نزدیکی با موم تازه ترشحشده مطابقت داشت. ائنوسیت‌ها احتمالاً منبع بخش هیدروکربنی موم زنبور عسل هستند که با داده‌های هیستوشیمیایی و اتورادیوگرافیک سازگاری دارد. تغییرات چرخه‌ای اندامک‌های درون سلولی و ترکیب شیمیایی مجموعه غده موم، به طور دقیق با نرخ‌های ترشح موم مرتبط با سن در زنبورهای کارگر همخوانی داشت. 

Hepburn و همکاران (۱۹۹۱) مشاهده کردند که SER در ائنوسیت‌های زنبورهای تازه متولدشده به سختی قابل تشخیص است، اما تا روز چهارم، چگالی حجمی این لوله‌های فشرده افزایش می‌یابد. به طور مشابه، افزایش قابل توجهی در حجم کلی ائنوسیت‌ها رخ می‌دهد و حجم نسبی ائنوسیت‌ها و SER در طول فاز ترشحی بالا باقی می‌ماند. تا روز ۱۸، هم ائنوسیت‌ها و هم SER شروع به کاهش می‌کنند و همزمان لیزوزوم‌های اولیه (اندامک‌های غشادار حاوی آنزیم‌های گوارشی) و واکوئل‌های اتولیتیک (تخریب سلولی توسط آنزیم‌های خودی و واکوئل‌های حاوی بقایای در حال تجزیه) ظاهر می‌شوند. هیچگاه قطرات لیپید یا پروتئین در ائنوسیت‌ها مشاهده نشد و اندامک‌های سلولی تغییرات چرخه‌ای واضحی مرتبط با سنتز موم نشان ندادند. 

سلول‌های چربی با ویژگی‌های زیر مشخص می‌شوند: 

• سیستم شبکه‌ای گسترده غشای پلاسمایی 
• میتوکندری‌های فراوان (اندامک‌های مسئول تولید انرژی) 
• پراکسیزوم‌ها (اندامک‌های حاوی آنزیم‌های دخیل در واکنش‌های متابولیک) 
• شبکه آندوپلاسمی زبر 
• تعداد کمی اجسام گلژی 

اجسام گلژی یا مجموعه گلژی، محصولات ترشحی شبکه آندوپلاسمی را دریافت و پردازش می‌کنند، سپس محصول نهایی را به سیتوپلاسم سلول رها می‌کنند یا به خارج از سلول ترشح می‌کنند. SER در سلول‌های چربی از زمان بلوغ زنبور تا مرحله جمع‌آوری غذا، غایب است. قطرات بزرگ لیپید حدود ۶۰٪ سیتوپلاسم سلول‌های جوان را اشغال می‌کنند، اما در روزهای بعد به طور قابل توجهی کاهش می‌یابند.

مشابه ائنوسیت‌ها، سلول‌های چربی نیز پیش از سنتز موم، افزایش حجم پیدا می‌کنند. در طول سنتز موم، ذخایر گلیکوژن به طور قابل توجهی بزرگ هستند و سیستم شبکه‌ای غشای پلاسمایی به خوبی توسعه یافته است. با کاهش سنتز، قطرات لیپید بزرگ‌تر می‌شوند، در حالی که سایر اندامک‌ها یا بدون تغییر می‌مانند یا کاهش جزئی در اندازه نشان می‌دهند. ویژگی بارز و پویای ائنوسیت‌ها، مقادیر فراوان SER است که افزایش و کاهش آن با دوره‌های اندازه‌گیری‌شده ترشح همگام است (Hepburn و همکاران، ۱۹۹۱). نقش اصلی اپیدرم در تولید موم، توسعه یک سیستم پیچیده از لوله‌های انتقال کوچک است (Locke، ۱۹۶۱). 

ساختار آینه‌های مومی (mirrors) و انواع مختلف سلول‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مطالعه شدند (Cassier و Lensky، ۱۹۹۵). سطح بیرونی آینه مومی، الگوی شش‌ضلعی نیمه منظمی را نشان می‌دهد که هر واحد آن با یک سلول پوششی زیرین مطابقت دارد. در آینه‌های مومی (mirrors) کاملاً تمیز، اپیکوتیکول پوشاننده حاوی سوراخ‌ها یا نواحی فرورفته متعددی است که توده‌های موم زیست‌سنتز شده جدید از آنها تراوش کرده، به هم می‌پیوندند و حوضچه‌های نامنظمی تشکیل می‌دهند. کوتیکول استرنوم در سطح آینه‌های مومی (mirrors) مومی به ویژه نازک بین۲ تا ۴ میکرومتر است.

• لایه آینه‌های مومی (mirrors) از سه بخش تشکیل شده است: 
  • یک اپیکوتیکول سه لایه در بیرون  – یک اپیکوتیکول همگن در داخل  – یک پروکوتیکول دو یا چهار لایه 

ویژگی اصلی آینه‌های مومی (mirrors) ، وجود کانال‌های متعدد حاوی ساختارهای میکروفیلامنتوز یا رشته‌های کانال مومی است (Locke، ۱۹۶۱). موم زنبور عسل هنگام ترشح اولیه از غده‌های موم، به شکل پولک بیضی‌شکل شفاف و سفید ظاهر می‌شود. تولید موم در زنبور عسل فرآیندی است که در آن لایه‌های نازک متعددی از موم روی آینه مومی رسوب می‌کنند تا در نهایت یک پولک مومی تشکیل شود. Dietz و Humphreys (۱۹۷۰) ساختار پولک‌های مومی را با میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی کردند.

شکل معمول پولک‌های مومی ناشی از آینه‌ها یا صفحات مومی کمی فرورفته است که در زیر غده‌های موم قرار دارند. پولک‌های مومی تولیدشده توسط غده‌های موم بندهای IV، V و VI از نظر اندازه و شکل تا حدی مشابه هستند، اما پولک‌های مربوط به بند VII نه تنها کوچک‌تر بلکه شکل متفاوتی دارند. مکانیسم نفوذ موم زنبور عسل به کوتیکول برای تشکیل لایه‌های پولک مومی، موضوع چندین مطالعه بوده است (Sanford و Dietz، ۱۹۷۶). سیستم گسترده کانال‌های پر شده از رشته‌ها که تصور می‌شود حاوی موم باشند و تا کانال‌های مومی امتداد می‌یابند، بخشی از مکانیسم انتقالی هستند که موم یا پیش‌سازهای آن را به سطح آینه‌های مومی (mirrors) می‌رسانند (Goodman، ۲۰۰۳). 

کوتیکول آینه‌های مومی (mirrors) ساختار لایه‌ای دارد و ساختارهای فیبری و کانال‌ها قطعاً نقش اصلی در انتقال اجزای موم از غده‌ها به سطح خارجی ایفا می‌کنند (Locke، ۱۹۶۱). فرض بر این است که اجزای موم در یک محیط پروتئینی از طریق سلول‌های غده به سطح خارجی آینه‌ها منتقل می‌شوند و در آنجا مولکول‌ها متراکم شده و پولک‌ها را تشکیل می‌دهند. Kurstjens و همکاران (۱۹۹۰) با روش الکتروفورز، پروتئین‌ها را در پولک‌های موم و موم شان شناسایی کردند. 

شاید دوست داشته باشید بدانبد ” دیدن از نگاه یک زنبور عسل چگونه است؟ جهان را چگونه میبیند؟ “

Cassier و Lensky (۱۹۹۵) با میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری، خروج قطرات موم از آینه‌های مومی (mirrors) و برای اولین بار سیسترناهای بزرگ (کیسه‌های حاوی مایع) شبکه آندوپلاسمی صاف (SER) را در اپیدرم مشاهده کردند. این سیسترناها احتمالاً در انتقال موم از ائنوسیت‌ها به سیستم کانال‌ها نقش دارند. آنها همچنین می‌توانند آپولیپوفورین‌ها را از همولنف به آینه‌های مومی (mirrors) منتقل کنند. 

سلول‌های پوششی کشیده غده موم، یک لایه نرده‌ای تشکیل می‌دهند. فضاهای بین سلولی و چین‌خوردگی‌های غشای پلاسمایی، فضاهای بزرگی را محدود می‌کنند که در آن ساختارهای فیلامنتوز پیچیده قرار گرفته و به کانال‌ها متصل می‌شوند (Cassier و Lensky، ۱۹۹۵). موم زنبور عسل ترکیبی پیچیده از هیدروکربن‌ها، استرها، اسیدهای چرب (Hepburn و همکاران، ۱۹۹۱) و پروتئین‌ها (Kurstjens و همکاران، ۱۹۹۰) است. از آنجا که موم زنبور عسل آبگریز است، احتمالاً توسط لیپوفورین‌های همولنف از طریق سیسترناهای SER از غده‌ها به آینه‌ها منتقل می‌شود. 

برخلاف تحقیقات پیشین، Cassier و Lensky (۱۹۹۵) در یافتند که SER هم در ائنوسیت‌ها و هم در سلول‌های اپیدرمی به خوبی توسعه یافته است. در سلول‌های اپیدرمی، SER سیسترناهای طویلی موازی با محور اصلی سلول، از قطب پایه تا قطب دیستال تشکیل می‌دهد. به نظر می‌رسد این سیسترناها به فضاهای خارج سلولی متصل شده و مسیر کاملی را تا سطح خارجی آینه مومی ایجاد می‌کنند. 

بررسی ساختار ظریف غده موم نشان می‌دهد که عملکرد آن در ترشح موم، صرفاً انتقال یا تمرکز مواد است نه تولید آنها برای ترشح، همانند بسیاری از سلول‌های ترشحی (Sanford و Dietz، ۱۹۷۶). Piek (۱۹۶۴) نشان داد که اجزای موم زنبور عسل در سلول‌های چربی و ئنوسیت‌ها سنتز می‌شوند که توسط آنزیم استراز فعال می‌شوند. این آنزیم می‌تواند تولید موم را در کوتیکول و اپیتلیوم کاتالیز کند. Piek نتیجه گرفت که استرها توسط سلول‌های چربی و هیدروکربن‌ها و اسیدهای مومی توسط ائنوسیت‌ها سنتز می‌شوند. این پیش‌سازهای موم سپس به داخل غده موم (اپیتلیوم) تخلیه شده، تغلیظ می‌شوند و به فضای خارج سلولی پمپ می‌شوند. 

محل دقیق واکنش‌های نهایی که تشکیل موم را تکمیل می‌کنند (پیش از ترشح از طریق کانال‌ها)، ناشناخته است. با توجه به تجمع موم به صورت لایه مایع روی آینه‌ها و جامد شدن سریع پس از ترشح، می‌توان فرض کرد که واکنش‌های نهایی سخت‌شدن موم پس از ترشح رخ می‌دهند. 

موم زنبور عسل ترکیبی پیچیده از استرهای مومی، اسیدهای چرب و هیدروکربن‌ها است (Piek، ۱۹۶۴؛ Tulloch، ۱۹۷۰). بیش از ۳۰۰ جزء شیمیایی مختلف در موم خالص زنبور عسل شناسایی شده است (Tulloch، ۱۹۸۰). ترکیب اصلی موم شامل: 

• – مونواسترها (۳۵٪)  – هیدروکربن‌ها (۱۴٪)  – دی‌استرها (۱۴٪)  – تری‌استرها (۳٪)  – هیدروکسی‌مونواسترها (۴٪)  – هیدروکسی‌پلی‌استرها (۸٪)  – اسیدهای چرب آزاد (۱۲٪)  – استرهای اسیدی (۱٪)  – پلی‌استرهای اسیدی (۲٪)  – الکل آزاد (۱٪)  – مواد ناشناخته (۶٪)  ، این تنوع بالای ترکیبی، خواص منحصر به فرد موم زنبور عسل را ایجاد می‌کند (Goodman، ۲۰۰۳) و درک کامل فرآیند سنتز و ترشح آن را دشوار می‌سازد. 

با تشکر از مطالعه شما ، امیدوارم از خواندن این مقاله لذت برده باشید 💐

ترجمه مقاله توسط مرکز تخصصی زنبورداری و پرورش ملکه ارجان