Сотрудники кафедр биологической эволюции и зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ, в соавторстве с исследователями из Национального института здоровья (США), провели исследование механизма иммунной защиты морских червей Phoronis embryolabi от воздействия микроспоридий Microsporidium phoronidi.
В результате исследования был выявлен и охарактеризован ранее неизвестный метод, позволяющий остановить распространение инфекции у этих морских червей. Данная работа углубляет представления об иммунных процессах у беспозвоночных и подчеркивает сложность отношений «паразит-хозяин» у представителей группы Lophophorata, к которой принадлежит P. embryolabi. Исследование, финансируемое грантом РНФ № 23-14-00020, опубликованы в журнале «Journal of Invertebrate Pathology».
Микроспоридии – это внутриклеточные паразиты, которые поражают разнообразных животных, начиная от простейших и заканчивая млекопитающими. Эти одноклеточные организмы способны инфицировать людей с ослабленным иммунитетом. Микроспоридии представляют угрозу для различных отраслей промышленности, поскольку они паразитируют на важных видах, включая промысловую рыбу, некоторые виды мидий, медоносных пчел и тутового шелкопряда. Эти паразиты характеризуются высокой степенью специализации для внутриклеточного паразитизма. Проникновение в клетку будущего хозяина осуществляется с помощью аппарата экструзии, который пробивает клеточную мембрану и создает своеобразный «мостик» для переноса ядра микроспоридия. После этого клетки начинают стремительно делиться и размножаться, распространяя инфекцию на все большее количество здоровых клеток.
Phoronis embryolabi — это небольшой морской червь, который размножается весьма своеобразным для животных этого типа способом — живорождением. Согласно данной стратегии, личинки развиваются непосредственно внутри тела родителя. Лишь в 2018 году Елене Темеревой, заведующей кафедрой биологической эволюции и профессору кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ, совместно с коллегами удалось 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.
Специалисты биологического факультета исследовали механизмы защиты морского червя от паразитов. Для выявления способа защиты P. embryolabi от микроспоридий применялся комплексный подход, включающий полевые исследования, современную микроскопию и цитохимические методы.
Экспериментальные данные свидетельствуют о многоступенчатости защиты морского червя. На первом этапе происходит окружение инфицированных клеток, за которым следует их элиминация из организма. В этом процессе задействованы специализированные клетки — целомициты. Они создают многослойные оболочки вокруг пораженных участков, обеспечивая изоляцию паразитов от неинфицированных клеток. Затем эти оболочки объединяются в крупные структуры, содержащие зараженные клетки. После этого они выводятся из организма через метанефридии – органы выделения, которые также используются для удаления личинок червя. Данный механизм не только препятствует распространению инфекции, но и, вероятно, уменьшает вероятность горизонтальной передачи паразитов. Исследователи также полагают, что описанный механизм характерен для фороноид — группы морских беспозвоночных, к которым принадлежит морской червь P. embryolabi.
Даже при наличии разработанной стратегии защиты, микроспоридии смогли найти пути ее преодоления. Особи, формирующиеся в ткани вазоперитонеа, обеспечивающей питание личинок червя, инфицируют эмбрионы. Это приводит к вертикальной передаче инфекции, от материнской особи к потомству. Подобный способ размножения способствует более широкому распространению менее агрессивных видов микроспоридий в популяции. Полученные данные свидетельствуют о том, что взаимодействие между морским червем и микроспоридиями является продуктом длительного периода совместного существования этих организмов и требует дальнейшего исследования.
«Иммунитет долгое время рассматривался как характеристика, присущая организмам с высокой степенью специализации, таким как позвоночные животные, в то время как беспозвоночные считались неспособными к иммунному ответу. Однако, современные исследования предоставляют все больше доказательств того, что у представителей различных таксономических групп беспозвоночных существуют реакции на чужеродные агенты, проникающие в их ткани и органы. Наша работа показала, что форониды обладают уникальными механизмами иммунного ответа, позволяющими им защищаться от паразитических одноклеточных посредством формирования вокруг них многослойных хитиновых капсул. В этих капсулах происходит гибель клеток паразита, после чего капсулы выводятся из организма хозяина. Этот пример демонстрирует наличие у беспозвоночных разнообразные способы защиты внутренней среды, молекулярные основы которых пока остаются неизученными» , — комментирует Елена Темерева, заведующая кафедрой биологической эволюции и профессор кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ