Источник фото: биологический факультет МГУ
Ученые кафедр биологической эволюции и зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ совместно с коллегами из Национального института здоровья (США) изучили механизм иммунной защиты у морских червей Phoronis embryolabi от микроспоридий Microsporidium phoronidi.
В ходе исследования был определен и описан уникальный, неизвестный ранее способ предотвращения распространения инфекции у этих морских червей. Работа расширяет понимание иммунных механизмов у беспозвоночных и демонстрирует сложность взаимодействий «паразит-хозяин» в группе Lophophorata, к которой относится P. embryolabi. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ № 23-14-00020, опубликованы в журнале «Journal of Invertebrate Pathology».
Микроспоридии — внутриклеточные паразиты, поражающие широкий спектр животных, от простейших до млекопитающих. Эти одноклеточные организмы могут заражать в том числе и людей с ослабленной иммунной системой. Микроспоридии наносят вред промышленности, являясь паразитами многих экономически значимых видов, таких как промысловые рыбы, некоторые мидии, медоносные пчелы и тутовый шелкопряд. Эти паразиты высоко специализированы к внутриклеточному паразитизму. Заражение организма-хозяина происходит за счет аппарата экструзии, который прокалывает клетку будущего хозяина и формирует «мостик», по которому переносится ядро микроспоридия. Затем клетки начинают быстро делиться и размножаться, заражая все больше здоровых клеток.
Phoronis embryolabi — морской червь небольших размеров, размножающийся необычным для животных данного типа способом — живорождением. При этой стратегии личинки развиваются внутри тела родителя. Только в 2018 году Еленой Темеревой, заведующей кафедрой биологической эволюции и профессором кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ, вместе с коллегами было определено, что Microsporidium phoronidi является паразитом и для P. embryolabi. M.phoronidi заражают ткань червей, которая играет ключевую роль в питании эмбрионов и личинок, ставя под угрозу репродуктивный успех хозяев. До сих пор оставалось неясным, как P. embryolabi справляются с инфекцией, учитывая отсутствие у них адаптивного иммунитета, характерного для позвоночных.
Ученые биологического факультета изучили, как именно морской червь защищается от паразита. Чтобы раскрыть механизм защиты P. embryolabi от микроспоридий, в ходе работы использовался комплексный подход, сочетающий полевые наблюдения, современную микроскопию и цитохимические методы.
Результаты экспериментов показали, что защита морского червя состоит из нескольких этапов. Сначала происходит инкапсуляция зараженных клеток, после чего они удаляются из организма. В этом процессе участвуют специализированные клетки — целомициты. Они формируют многослойные капсулы вокруг инфицированных участков, изолируя паразитов от здоровых клеток. Затем такие капсулы объединяются в крупные структуры, содержащие зараженные клетки. После этого капсулы удаляются из организма через метанефридии – органы выделения, которые также используются для вывода личинок червя. Такой механизм не только предотвращает распространение инфекции, но и, вероятно, снижает риск горизонтальной передачи паразитов. Ученые также предполагают, что описанный механизм является общим для фороноид — типа морских беспозвоночных, к которым относится морской червь P. embryolabi.
Несмотря на развитую стратегию защиты, микроспоридии нашли способ ее обходить. Те особи, которые развиваются в вазоперитонеальной ткани, питающей развивающихся личинок червя, заражают эмбрионы. В результате происходит вертикальное распространение инфекции, от материнской особи к дочерней. Такой способ размножения приводит к большему распространению в популяции менее патогенных форм микроспоридий. Результаты исследования предполагают, что сложившиеся взаимодействия между морским червем и микроспоридиями являются результатом долгой истории сосуществования этих двух организмов и нуждаются в дальнейшем изучении.
«Традиционно считается, что иммунитет – это прерогатива высоко специализированных организмов, например, позвоночных животных, тогда как беспозвоночные неспособны к иммунному ответу. В последние годы, однако, появляются новые данные, которые свидетельствуют о наличии у беспозвоночных животных из самых разных таксономических групп реакции на чужеродные тела, попадающие в ткани и органы. Результаты нашей работы выявили наличие особых механизмов иммунного ответа у форонид, которые способны защищаться от паразитических одноклеточных, формируя вокруг них многослойные хитиновые капсулы. В них клетки паразита погибают, а сами капсулы выбрасываются из организма хозяина. Этот пример свидетельствует о существовании у беспозвоночных животных разнообразных способов защиты внутренней среды, молекулярные механизмы которых еще не раскрыты», — комментирует Елена Темерева, заведующая кафедрой биологической эволюции и профессор кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ
