Biologia e Comportamento della Sanguisuga
La carenza di enzimi digestivi (eccetto le esopeptidasi) nelle sanguisughe è compensata dagli enzimi prodotti dalla microflora endosimbiotica (vedere Endosimbiosi) (Tabella 13.5). In Hirudo medicinalis, questi enzimi supplementari sono prodotti dal batterio Aeromonas hydrophila discusso altrove (Lehmensick 1941, 1942; Hornbostel 1941; Büsing 1951; Büsing et al. 1953). Testi su colture isolate di questo batterio sia dal raccolto che dall'intestino dimostrano la presenza di potenti proteasi versatili, lipasi e amilasi (Jennings e Van Der Lande 1967). La lecitinasi è una lipasi probabilmente coinvolta nella rottura della parete degli eritrociti. L'emolisina è probabilmente una proteasi responsabile della degradazione dell'emoglobina (Büsing et al. 1953; Jennings e Van Der Lande 1967).
Le proprietà emolitiche del batterio sono inibite in vivo quando l'intestino di Hirudo medicinalis è esposto all'antibiotico cloromicetina. È interessante notare che la stessa specie di Aeromonas svolge un ruolo simile nell'intestino del pipistrello vampiro, Desmodus rotundus (Müller, Pinus e Schmidt 1980; Pinus e Müller 1980). Altre specie di sanguisughe ematofagiche dipendono anche dai batteri endosimbiotici per la digestione, ma le specie batteriche coinvolte e il relativo contributo nella digestione sono specifici (Tabella 13.6).
Le sanguisughe ematofaghe ospitano solo una specie di batterio endosimbiotico. Le sanguisughe non ematofaghe, come l'Erpobdella octoculata, ospitano più di un simbionte batterico, ma la dipendenza da esse può essere considerevole. Molte specie di sanguisughe si nutrono più o meno esclusivamente di sangue di vertebrati, una fonte di cibo altamente efficiente, in particolare le proteine (Andrew 1965). La fonte di energia primaria è l'emoglobina che comprende circa il 33% in peso di eritrociti ed è la principale proteina (> 95%) degli eritrociti. Gli stessi eritrociti comprendono circa il 45% in peso del sangue dei vertebrati. La composizione chimica del sangue è simile per le rispettive classi di vertebrati, ma ci sono notevoli differenze nella densità degli eritrociti, essendo molto più numerosa nei mammiferi (5.000.000-7.000.000 cm3) rispetto ad altre classi (ad esempio 400.000-500, 000 in rane e tartarughe). Pertanto, non è un incidente biologico che i mammiferi ricchi di eritrociti svolgano un ruolo sproporzionato nella nutrizione biologica delle sanguisughe succhia sangue.
Una tendenza filogenetica verso il parassitismo dei mammiferi è particolarmente evidente nei Glossophoniidae. Entrando nel raccolto il sangue ingerito perde rapidamente acqua in eccesso ed elettroliti con l'assistenza dei nefridi (vedi sistema escretore). Anche mentre si stanno ancora alimentando goccioline liquide si possono veder emergere dai nefridiopores. La maggior parte del liquido ingerito viene rimosso entro un paio di giorni . È interessante notare che, secondo quanto riferito, il doloroso morso della sanguisuga di terra 'pungente' Haemadipsa ornata (Moore 1927) è dovuto a tali liquidi escreti dalla prima coppia di nefridi sulla ventosa orale durante l'alimentazione. Emolisi Dopo la rimozione del liquido in eccesso, il sangue condensato viene conservato nella coltura per un lungo periodo, a seconda dell'età della sanguisuga e della temperatura dell'ambiente. Il sangue immagazzinato subisce cambiamenti estremamente lenti, comportando una graduale degradazione (emolisi) degli eritrociti. In alcuni casi l'integrità strutturale degli eritrociti può persistere fino a 18 mesi (Pütter 1907).
L'emolisi del sangue immagazzinato nel raccolto di Hirudo medicinalis è stata seguita da numerosi investigatori (Stirling e Brito 1882; Korzhuev e Khudailberdiev 1937a, b; Despotov 1966; Gondko, Leyko, Majdak e Wojtas 1979; vedi anche Van Der Lande 1983). Per i primi giorni il sangue subisce pochi cambiamenti, ma dopo circa due settimane il sangue, ancora strutturalmente intatto, assume un colore rosso scuro molto profondo e una consistenza gelatinosa. Il colore è dovuto alla riduzione dell'ossiemoglobina a una riduzione dell'emoglobina e la consistenza apparentemente deriva dalla miscela con il muco.
Le membrane cellulari degli eritrociti iniziano a dissolversi nell'emoglobina che viene rilasciato in soluzione. Con il tempo numerosi cristalli, presumibilmente emoglobina ma possibilmente manufatto, diventano evidenti nel raccolto. Dopo diversi mesi la maggior parte degli eritrociti viene emolizzata in questo modo. È interessante notare che i leucociti e i nuclei degli eritrociti (quando presenti) resistono notevolmente alla digestione. In Hirudo medicinalis l'emolisi degli eritrociti è dovuta alle proprietà emolitiche del batterio endosimbiotico Aeromonas hydrophila discusso altrove (Büsing et al. 1953; Jennings e Van Der Lande 1967). L'esatto meccanismo non è noto ma, come con altri batteri emolitici, l'emolisi è probabilmente effettuata da un enzima, l'emolisina.
Lo stesso batterio è probabilmente anche responsabile della prolungata conservazione degli eritrociti, intatti secernendo un antibiotico che impedisce la putrefazione del sangue immagazzinato da altri microrganismi. Il contenuto delle colture con la sua emoglobina ora in soluzione passa lentamente un po 'alla volta nell'intestino dove ha luogo la proteolisi dell'emoglobina. Il passaggio nell'intestino è regolato da un muscolo sfintere a XIX / XX che delimita il raccolto dall'intestino. Proteolisi. Tutte le emoglobine di vertebrati, ad eccezione delle emoglobine mono meriche di lamprede, sono tetrameri con pesi molecolari di circa 64000. Nell'uomo i tetrameri sono costituiti da due catene identiche ; ogni catena è associata a una porfirina legante ossigeno, haem, contenente una singola molecola di ferro,
Nei vertebrati inferiori sono presenti catene simili nel tetramero. Le feci delle sanguisughe succhia sangue sono praticamente puro eme (Fukui 1926; Windsor 1970) da cui possiamo concludere che l'emoglobina viene suddivisa in globina, che è totalmente digerita, e che è per la maggior parte eliminata. Le sanguisughe mancano di endopeptidasi in modo che il meccanismo di proteolisi della globina non possa seguire lo stesso corso che avrebbe in altri animali in cui le endopeptidasi e le esopeptidasi agiscono in sequenza.
Nelle sanguisughe le esopeptidasi endogene (aiutate dalle proteasi da batteri endosimbiotici) (Tabella 13.5) nell'intestino degradano lentamente le catene di globine mediante la rimozione progressiva e terminale dei circa 300 aminoacidi. Non è chiaro fino a che punto la degradazione dell'emoglobina sia intracellulare o extracellulare. Il fatto che avvenga una qualche digestione intracellulare è supportato dalla presenza occasionale di composti ematici nell'endotelio intestinale (Bradbury 1959; Jennings e Van Der Lande 1967). La digestione extracellulare è anche probabile poiché qualche attività exopeptidase è occasionalmente presente nel lume intestinale. Alcune attività possono anche verificarsi nel contenuto della coltura ma poiché l'endotelio delle colture manca di esopeptidasi, la fonte dell'enzima è probabilmente intestinale.