Pamięć immunologiczna muszek faktem
Marta Pieszko | 2007-03-13
Prymitywny układ immunologiczny muszek owocówek może rozwinąć długoterminową ochronę przed infekcją - jest do zdolność, która jak dotąd sądzono, nie występowała u owadów.
Odkrycie naukowców ze Stanford University School of Medicine może mieć wielki wpływ na rozwój nowego rodzaju szczepionek, szczególnie dla ludzi z upośledzonym działaniem układu immunologicznego.
To, że odpowiedź immunologiczna u muszki owocówki może adaptować się do wcześniejszej infekcji lub zostać zatrzymana w pamięci jest w sprzeczności z długo utrzymywanym dogmatem, że pamięć immunologiczna nie występuje u bezkręgowców takich jak owady. Taka pamięć immunologiczna, znana również jako adaptacja, wydawała się być cechą charakterystyczną systemu immunologicznego na wyższym poziomie, występującego u ludzi lub innych kręgowców.
Według naukowców ze Stanford istnieje możliwość wykorzystania tej szczątkowej odpowiedzi immunologicznej u ludzi w przypadku gdy ich wyższy system uległby uszkodzeniu. "Zmienia to całkowicie nasze spojrzenie na układ immunologiczny" mówi David Schneider, profesor immunologii i mikrobiologii oraz autor badań, które zostały opublikowane w marcowym wydaniu Public Library of Science-Pathogens.
W obrębie układu odpornościowego i w odpowiedzi immunologicznej istnieją mechanizmy swoiste i nieswoiste. Mechanizmy nieswoiste rozwinęły się na ogół wcześniej w filogenezie, są mniej precyzyjne ale za to reagują szybko, stanowiąc pierwsza linię obrony. Mechanizmy swoiste są filogenetycznie młodsze. Pełen ich rozwój w odpowiedzi immunologicznej wymaga upływu określonego czasu, ale zwracają się precyzyjnie przeciw intruzowi. Występuje tu zjawisko "zapamiętywania" przebytych infekcji przez układ odpornościowy co powoduje szybsze zwalczenie następnych. Wykorzystuje się to w mechanizmie działania szczepionek (szczepionkę stanowi osłabiona lub martwa forma czynnika infekującego).
"Pacjenci chorzy na AIDS są jak takie muszki owocówki pod względem układu immunologicznego, nie mają prawidłowo funkcjonujących limfocytów T" mówi Schneider.
Wykorzystanie potencjalnej siły adaptacji wrodzonego układu immunologicznego mogłoby być dobrodziejstwem w obronie organizmów przed bioterroryzmem oraz chorobami pandemicznymi. "Limfocyty B i T potrzebują pewnego czasu na reakcję, ale istniałaby możliwość przyspieszenia odpowiedzi immunologicznej gdyby tylko można było wprowadzić do nosa coś, co sprawiłoby, że nieswoisty układ immunologiczny będzie gotowy do walki".
Oprócz otworzenia nowej drogi dla szczepionek oraz leczenia osób cierpiących na AIDS, odkrycie to wywołało dość duże zamieszanie w świecie immunologii owadów. Istniejące do tej pory publikacje dotyczące układu immunologicznego muszek owocówek dowodziły, że nie występuje u nich pamięć oraz zdolność do długoterminowych zmian spowodowanych przez ekspozycję na patogeny. Jako że sądzono, że pamięć immunologiczna nie istnieje, nikt również nie badał czy układ immunologiczny muszek owocówek może się adaptować.
Naukowcy wykorzystali w badaniach bakterię Streptococcus pneumoniae, która infekowała muszki ale ich nie zabijała. Zaszczepiono ponad milion muszek. W kluczowym eksperymencie niektórym muszkom wszczepiono martwe bakterie, a innym roztwór soli. Po tygodniu ponownie zaszczepiono muszki śmiertelną dawką żywych bakterii. W ciągu dwóch dni druga dawka zabiła niemal wszystkie muszki, które wcześniej otrzymały roztwór soli. Te, które zostały wcześniej zaszczepione żyły około miesiąca jak oddzielna grupa, która nie została zainfekowana. W celu upewnienia się przetestowano też inne organizmy. Zidentyfikowano grzyby Beauveria bassiana, które infekują dziko żyjące muszki owocówki, i które wywołują podobne efekty obronne. Wynik potwierdził poprzednie badania.
W cały ten proces zaangażowane są Toll-receptory, biorą one udział w rozwoju embrionalnym muszki owocowej - ściślej w różnicowaniu strony grzbietowej i brzusznej rozwijających się zarodków tych owadów. W genomie muszki owocowej zidentyfikowano do tej pory 9 genów kodujących białka należące do rodziny Toll. Wszystkie te receptory biorą udział w rozwoju embrionalnym muszki, natomiast (oprócz receptora Toll1) nie udało się udowodnić, że pełnią również rolę w obronie organizmu przed patogenami.
Źródło:
"Insight on fruit fly immune system could lead to new types of vaccines, Stanford researchers say", 03/08/07 News Release, Stanford University School of Medicine