Иммунитет рептилий

Как класс рептилии позиционируются филогенетически между высшими и низшими позвоночными, наравне с птицами. Иммунологи проводят различие между механизмами не специфической защиты: внешние кожные барьеры, собственная бактериальная микрофлора, естественной резистентностью и более сложной иммунной системой. Иммунитет в свою очередь так же подразделяется на врожденный и приобретённый.

Все многоклеточные организмы обладают той или иной формой врожденного иммунитета, начиная от мелких антимикробных пептидов и заканчивая крупными фагоцитарными клетками. В то время как врожденная система реагирует быстро, на реакцию адаптивной иммунной системы необходимо время, это может занять несколько дней или недель до полной ее активации. Это требует предварительного воздействия антигена, чтобы установить полный иммунологический ответ, используя как клеточные, так и гуморальные реакции.

Считается, что рептилии имеют достаточно сильный врожденный иммунитет, сопровождаемый более умеренным адаптивным ответом. Однако, как и многие процессы в организме рептилий, их иммунный ответ сильно зависит от температуры окружающей среды. Врожденные иммунные реакции у рептилий охватывают разнообразную группу молекул и клеток, включающую в себя неспецифические лейкоциты, лизоцимы, антимикробные пептиды, комплементарный путь.

Лизоцимы представляют собой ферменты, которые могут вызвать лизис бактерий путем гидролиза их клеточной стенки и были выделены у большинства видов ящериц и нескольких видов черепах.

В дополнение к лизоцимам, рептилии также имеют противомикробные белки, которые по структуре и функции сходны с дефензинами. Дефензин это катионные пептиды иммунной системы, имеющие высокую активность в отношении бактерий, грибов и многих оболочных и без оболочных вирусов. Такие белки проявляют сильную антибактериальную активность против Escherichia coli и Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes, Candida albicans, а также противовирусную активность против вируса Chandipura (Chattopadhyay et al., 2006).

Другим широко распространенным семейством антимикробных пептидов являются кателицидины. Кателицидины в экспериментах проявляли сильную противомикробную активность против грамотрицательных бактерий, некоторых штаммов грамположительных бактерий, в том числе из рода Bacillus, а также активность против нескольких грибов, включая C. albicans. Во многих случаях кателицидин-BF был более сильным, чем ампициллин и бензилпенициллин, и был эффективен против клинически изолированных лекарственно-устойчивых Salmonella typhi и Klebsiella pneumoniae (Wang et al., 2008)

Другим ключевым компонентом врожденного иммунитета является система комплемента. Система комплемента состоит из ряда белков, которые существуют в плазме и убивают инвазивные бактерии либо через процесс опсонизации, либо путем лизиса. При опсонизации белки покрывают бактериальную мембрану, что позволяет узнавать бактерии макрофагами, которые затем поглощают бактерии через фагоцитоз. При лизисе белки комплемента разрывают бактериальную мембрану и, таким образом, убивают инвазивные бактерии непосредственно.

Рептилии так же имеют набор неспецифических лейкоцитов, таких как макрофаги, моноциты, гетерофилы, базофилы и эозинофилы. Гетерофилы - функционально эквивалентны нейтрофилам млекопитающих, они необходимы для того, чтобы подавлять микробную инвазию и также участвуют в воспалительном ответе у рептилий.

Базофилы содержат антигенспецифические иммуноглобулины на их поверхностях, прикрепленные через Fc-рецепторы. Когда активируется антиген, базофилы дегранулируют и высвобождают гистамин, это высвобождение прямо пропорционально концентрации и температуре антигена.

Несмотря на то, что, эозинофилы были описаны у пресмыкающихся, их функция до сих пор до конца не изучена. У млекопитающих эозинофилы играют роль в защите от паразитарных инвазий путем образования пероксидных и супероксидных радикалов, играют ли они такую же роль у рептилий предстоит еще выяснить.

Одной из важных функций врожденной иммунной системы является ответ на травму или инфекцию с помощью воспалительной реакции. Реакция варьируется в зависимости от типа вторжения организма. Внеклеточные патогены у рептилий будут индуцировать образование гетерофильных гранулем, где гетерофилы накапливаются, дегранулируются и впоследствии подвергаются некрозу. Это, в свою очередь, стимулирует сильный ответ макрофагов (Montali, 1988). Напротив, в ответ на внутриклеточный патоген рептилии образуют гистиоцитарную гранулему. Во время этого процесса макрофаги собираются, а централизованные макрофаги подвергаются некрозу. Хронические гранулемы могут образовываться как из гетерофильных, так и гистиоцитарных гранулем (Montali, 1988). В отличие от млекопитающих, рептилии не образуют жидкий гнойный экссудат в качестве части воспалительного ответа, а вместо этого образуют массу, состоящую в основном из дегранулированных и дегенерированных гетерофилов (Montali, 1988). Ранние стадии воспалительного ответа после травмы аналогичны ранним стадиям воспалительного ответа у млекопитающих с большой миграцией гетерофилов в область. Однако гетерофилез может длиться намного дольше в месте повреждения, чем нейтрофилез у млекопитающих (Tucunduva et al., 2001).

После немедленного реагирования врожденного иммунного ответа, который действуют для ограничения распространения инфекции, активируется адаптивный (приобретённый) иммунитет. Характер возбудителя и врожденного иммунного ответа создает условия, которые в конечном итоге будут стимулировать клеточный или гуморальный адаптивный иммунитет. Эти иммунные ответы затем очищают все оставшиеся патогены и формируют иммунологическую память, чтобы помочь быстро контролировать повторные инфекции, то есть формируют иммунитет.

Клетки, составляющие адаптивную иммунную систему рептилий, генерируют разнообразные антигенные рецепторы для обнаружения и элиминации патогенов путем перегруппировки генов иммуноглобулина. За адаптивный (приобретённый) иммунитет отвечают Т-и В-лимфоциты, однако гуморальный иммунитет рептилий гораздо слабее чем у млекопитающих. Предположительно слабый ответ приобретённого иммунитета может быть связан с отсутствием лимфатических узлов у рептилий. Однако это не значит, что у рептилий нет лимфатической системы, у них так же имеется большое количество лимфатических сосудов, протоков, а у некоторых видов змей, преимущественно это характерно для боид, в пищеводе обнаружена ткань, гистологически напоминающая миндалины. У рептилий так же были выявлены фагоцитарные В –клетки.

Немного о строении иммунной системы и органах в той или иной степени отвечающих за иммунитет пресмыкающихся.

Лимфоидные ткани у рептилий включают тимус, селезенку, кишечную лимфоидную ткань и костный мозг.

Одно-или двудольчатый тимус – шаровидная, красновато-розовая структура, находящаяся в передней части щитовидной железы, которая в свою очередь находится в передней части основания сердца. Как и у млекопитающих, тимус является местом созревания Т-клеток.

Дорсо-каудально в целомической полости у рептилий располагается пара надпочечников. Эти железы тесно связаны с мочеполовой системой рептилий, вырабатывают половые гормоны, однако, когда рептилия подвергается стрессу, надпочечники так же как у млекопитающих вырабатывают кортикостерон, который в свою очередь подавляет иммунную систему животного, делая его более восприимчивым к заболеваниям.

Селезенка. Селезенка представляет собой небольшой сферический, красно окрашенный паренхиматозный орган, расположенный между желчным пузырем и поджелудочной железой. У молодых животных он принимает участие в гемопоэзе, у взрослых животных селезенка выступает как депо крови, и место разрушения эритроцитов. Не смотря на то, что зародышевые центры не образуются в селезенке, спленэктомия полностью или частично подавляет гуморальный отклик, демонстрируя функциональное значение селезенки у рептилий (Kanakambika and Muthukkaruppan, 1972a, Hussein et al., 1979a)

Костный мозг у рептилий, так же, как и у млекопитающих, является органом кроветворения.

Считается, что врожденная ветвь иммунной системы эволюционировала до адаптивной ветви и характеризуется набором неспецифических реакций, которые действуют быстро как начальная защита от патогенов, и не требуют предварительного воздействия, чтобы установить полный ответ.

Как было сказано ранее, иммунитет у рептилий сильно зависит от температуры окружающей среды. Но не только от температуры, так же и от освещения. Что же такое свет? И как видят рептилии? Как свет может влиять на интенсивность иммунного ответа? Давайте разбираться.

Свет – это сумма электромагнитного солнечного излучения, фильтруемого через километры атмосферы. Поток света, фотосреда это непрерывный спектр, состоящий из волн различной длины, измеряемых в нанометрах – нм. Фотосреда состоит из волн от инфракрасного до ультрафиолетового спектра. Между ними находятся видимые человеческому глазу спектры – красно-зелено-синие. Невидимый инфракрасный спектр обеспечивает тепло, невидимый для человеческого глаза ультрафиолетовый спектр обеспечивает выработку витамина Д3, загар, стимуляцию иммунных реакций. Видимый для человека спектр «между» обеспечивает восприятие цвета и ориентацию в пространстве. Мы, люди, способны воспринимать только три цвета – красный, зеленый, синий. Остальные же цвета — это продукт смешивания выше упомянутых цветов в нашем мозгу в зависимости от состава и интенсивности волны. А как же рептилии видят мир?

Микро- и фотоатомные исследования показали что большенство млекопитающих имеют дихроматическое зрение., то есть такой тип зрения, когда восприятие цвета основано на двух независимых каналах, получаемых соответствующим типом колбочек. У большинства людей и высших приматов трихроматическое зрение. Рептилии же являются тетрахроматами, у них имеется четвертый тип конуса для ультрафиолетовых волн ниже 400нм. Кроме того, пиковые чувствительности красного и зелёного слегка сдвинуты по сравнению с людьми. Исследования доказывают, что корректная светопередача искусственных источников ультрафиолета принципиально важна для успешного содержания рептилий в условиях террариума.

Еще один фоторецептор имеющийся у рептилий это «третий глаз» - шишковидный орган и связанная с ним шишковидная железа. Клетки этого органа имеют самую высокую чувствительность от 600 до 750 нм, и представляют собой эффективный световой дозиметр, с термо- иммунными и репродуктивно регулятивными функциями.

Так же у многих рептилий, например, у змей, имеются органы, способные «видеть» в инфракрасном (тепловом) диапазоне. Чаще всего эта способность используется в темноте, например ночью. Органы, позволяющие рептилии «видеть» тепловое излучение, дают крайне расплывчетое изображение, однако в мозгу рептилии формируется тепловая четкая картинка. Чувствительные к инфракрасному излучению, то есть к теплу органы располагаются как правило в углублениях (ямках) рядом с глазами как у ямкоголовых, или вокруг рта, как у ложноногих змей. Иннервируются они тройничным нервом и содержат инфракрасные рецепторы. Визуально это выглядит как отверстие не больше нескольких миллиметров, оно ведет в небольшую полость. На стенках полости расположена мембрана, она содержит матрицу из клеток терморецепторов, а именно немиелинизированных окончаний тройничного нерва, образующие широкое, не перекрывающееся ветвление. В отличие от палочек и колбочек сетчатки глаза, эти клетки реагируют не на яркость света, а на локальную температуру мембраны. Таким образом теплокровное животное испускает во все стороны «тепловые лучи», то есть инфракрасное излучение, эти лучи попадают в отверстие, проходят в полость и буквально «нагревают» мембрану и создают «тепловое изображение». Поверхность дна ямки, выстланная рецепторными клетками реагирует на инфракрасное излучение, при всем при этом реакция зависит от расположения источника излучения по отношению к краю ямки. Активация работы инфракрасных рецепторов у змей требует изменения потока инфракрасного излучения. Проще говоря, требует движения. Ввиду высочайшей чувствительности клеток рецепторов змея замечает добычу в абсолютной темноте и на большом расстоянии. Инфракрасное зрение помимо определения направления атаки, так же используется для обороны или бегства, которое вызывается появлением излучающего тепло хищника.

Возвращаясь к вопросам иммунитета, ввиду того что рептилии являются холоднокровными животными, все реакции организма, так же как и иммунные требуют определенной температуры окружающей среды. Рептилии зависят от инфракрасного спектра как от источника тепла. Постоянный источник тепла, содержание в оптимальном температурном режиме является залогом хорошо функционирующего иммунитета рептилий. Однако исходя из всего вышеизложенного можно сказать что иммунитет у рептилий сегодня изучен не достаточно, остается еще большое количество вопросов и белых пятен.