Байкальский омуль перестроил свою иммунную систему для совместной жизни с червем-паразитом

Ученые впервые на молекулярном уровне описали, как иммунная система байкальского омуля реагирует на заражение ленточным червем. Оказалось, что в организме рыбы одни защитные иммунные механизмы активируются, а другие — те, что могут привести к избыточному воспалению, — подавляются. Это позволяет омулю подготовиться к долгосрочному сосуществованию с паразитом и уменьшить вред собственному организму. Полученные данные могут быть полезны при разработке новых стратегий борьбы с гельминтозами у рыб. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Fish and Shellfish Immunology.

Ленточные черви вызывают опасные заболевания у рыб. Например, среди лососевых, в том числе у байкальского омуля — ценного промыслового вида, — часто встречается паразитический ленточный червь диботриоцефалус (Dibothriocephalus dendriticus). Он поражает пищевод, желудок и печень, вызывая кровоизлияния, язвы и отмирание тканей у рыб, а также может передаваться человеку с сырой рыбой и вызывать болезни пищеварительной системы.

При этом долгое время оставалось неизвестно, как иммунная система рыбы реагирует на вторжение паразита и приспосабливается к его существованию в организме. Такое «сожительство» может быть довольно длительным: паразиту невыгодно быстро убивать своего хозяина, а хозяин часто не может дать слишком сильный отпор со стороны иммунной системы, необходимый для уничтожения червя и при этом не повреждающий собственные ткани. Понять особенности такого взаимодействия важно, чтобы искать методы борьбы с гельминтами, в том числе за счет активации иммунитета рыб.

Ученые из Института общей и экспериментальной биологии СО РАН (Улан-Удэ) и Лимнологического института СО РАН (Иркутск) впервые на молекулярном уровне описали работу иммунной системы байкальского омуля, зараженного ленточным червем.

В исследовании авторы использовали две группы самцов омуля, выловленных в Байкале, — рыб, зараженных личинками диботриоцефалуса, и особей, не имеющих этого паразита. Авторы сравнили у них активность более 250 генов, работающих в головной почке — важнейшем органе иммунной системы.

Оказалось, что у зараженных рыб активируются гены, отвечающие за распознавание чужеродных молекул и запуск воспаления. Эта реакция указывает на усиление работы врожденного иммунитета. С другой стороны, более ста генов у таких особей, напротив, снизили свою активность, в том числе те, что отвечают за деление иммунных клеток и выработку антител. Вероятно, это помогает организму предотвратить чрезмерное воспаление и повреждение тканей, а также не тратить слишком много ресурсов на попытку уничтожить паразита.

«Наше исследование показало, что организм рыбы перестраивается, чтобы достичь компромисса: не уничтожить червя любой ценой, а найти оптимальный режим управления инфекцией. Это позволяет хозяину сосуществовать с паразитом, не убивая, но контролируя его. В таком режиме иммунная система жертвует мощными, но энергозатратными механизмами, например, выработкой антител и избыточным воспалением, что еще и позволяет избежать повреждения собственных органов. Полученные нами данные можно использовать при поиске новых подходов к борьбе с гельминтозами у рыб. В дальнейшем мы планируем использовать полученные знания о работе иммунной системы рыб на геномном уровне в целях мониторинга состояния экосистемы озера Байкал. В настоящее время актуальны исследования загрязнения Байкала тяжелыми металлами, стойкими органическими соединениями, а также антибиотиками, гормонами, обезболивающими лекарственными средствами, которые не удаляются при существующей технологии очистки сточных вод. В случае финансовой поддержки проекта мы изучим, как такие загрязнители влияют на иммунную систему рыб озера», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Иван Кутырев, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории паразитологии и экологии гидробионтов ИОЭБ СО РАН, профессор кафедры зоологии Института естественных наук БГУ.