CC BY
7DOI: 10.24412/cl-34446-2023-4-126-128
РОЛЬ ГЕМОЦИТОВ В КЛЕТОЧНОМ И ГУМОРАЛЬНОМ ИММУНИТЕТЕ БАЙКАЛЬСКИХ ЭНДЕМИЧНЫХ АМФИПОД
А. А. Назарова, Е. Д. Золотовская, А. Д. Власевская, С. С. Седова, П. Б. Дроздова, А. Н. Гурков, М. А. Тимофеев
НИИ биологии Иркутского государственного университета, г. Иркутск annazarova1995@gmail.com
Эндемичные байкальские амфиподы (Amphipoda, Crustacea) - это важный компонент трофических сетей экосистемы оз. Байкал, так как они составляют большую часть кормовой базы рыб [2]. Иммунная система ракообразных представляет собой комплекс врожденных механизмов защиты организма, включающие, в том числе, фагоцитоз и инкапсуляцию, выполняемые гемоцитами - иммунными клетками, циркулирующими в гемолимфе. Эти процессы сопровождаются распознаванием чужеродного объекта с помощью детерминант-распознающих белков, например лектинов. Данные белки располагаются на цитоплазматической мембране гемоцитов, а также могут находиться в свободной форме в плазме гемолимфы. Кроме того, важным механизмом защиты, который происходит в процессе инкапсуляции, является активация фермента фенолоксидазы. Этот фермент катализирует реакцию окисления полифенолов, в результате чего образуется эумеланин, который обладает противомикробным эффектом. Для байкальских амфипод вопрос функционирования гемоцитов как иммунных клеток остаётся малоизученным. Таким образом, целью данной работы стал анализ функционирования гемоцитов одного из наиболее распространённых видов байкальских амфипод Eulimnogammarus verrucosus (Gerstf., 1858) в норме и их реакции в ответ на биотические и абиотические факторы среды.
Было обнаружено, что в гемолимфе амфипод E. verrucosus циркулируют два типа гемоцитов: более зернистые и крупные клетки - гранулоциты и менее зернистые клетки относительно меньшего размера - плазмоциты. В первичной культуре гемоци-тов было обнаружено, что данные клетки реагируют на чужеродные объекты, такие как шарики сефадекса. Гемоциты инкапсулируют шарики, после чего наблюдается почернение, которое свидетельствует о процессе меланизации в отсутствии гуморальной фракции гемолимфы.
Назарова А. А. и др. Роль гемоцитов в клеточном ...
Амфиподы E. verrucosus в литорали Байкала в разные сезоны могут быть массово заражены пиявками. Интересным является вопрос о том, насколько данные эктопаразиты могут изменять концентрацию гемоцитов и активность фенолоксидазы амфипод вследствие питания гемолимфой. Было обнаружено, что концентрация гемоцитов и активность фенолоксидазы между заражёнными и не заражёнными пиявками амфиподами значимо не отличается. Кроме того, слюна пиявок потенциально может содержать антикоагулирующие вещества, способные снижать иммунную реакцию гемоцитов на чужеродные объекты. Мы проверили реакцию гемоцитов на шарики сефа-декса в двух группах. Однако гемоциты, выделенные из заражённых и не заражённых пиявками амфипод, реагировали одинаково на шарики сефадекса.
Предполагается, что изменения температуры снижают концентрацию гемоцитов у декапод [ 1]. В контексте глобальных изменений климата интересен вопрос о том, как повышенные температуры влияют на выживаемость гемоцитов байкальских амфипод. Так, в первичной культуре гемоцитов E. verrucosus было выявлено статистически значимое снижение выживаемости гемоцитов после экспозиции амфипод при постепенном повышении температуры от 6 до 18 °С.
Анализ общего протеома гемоцитов амфипод E. verrucosus показал наличие 1152 белковых последовательностей [4]. По результатам анализа одними из мажорных классов белков гемоцитов оказались представители семейства гемоцианинов и лектины С-типа. Гемоцианины - это белки гемолимфы ракообразных, участвующие в транспорте кислорода. Однако некоторые из белков этого семейства могут функционировать как фенолоксидазы и, соответственно, участвовать в процессе меланизации [3]. Кроме того, в белковом составе гемоцитов были обнаружены альфа-2-макрогло-булин, супероксиддисмутаза, сериновая протеаза, антилипополисахаридный фактор и другие важные для врождённого иммунитета беспозвоночных белки. Полученная база белковых последовательностей может быть использована для получения белков в системах гетерологичной экспрессии и дальнейшего применения в медицине и биотехнологиях. Так, культура клеток, экспрессирующая лектин С-типа E. verrucosus, может быть использована в дальнейшем как модель для изучения иммуногенности чужеродных тел, а также для более подробного изучения механизмов иммунитета амфипод.
Таким образом, в гемолимфе амфипод E. verrucosus выявлено две популяции ге-моцитов, которые реагируют и инкапсулируют чужеродные тела в первичной культуре. Выявлено, что заражение пиявками у амфипод не приводит к снижению их клеточного и гуморального иммунного ответа. Обнаружена высокая чувствительность гемоцитов E. verrucosus к повышению температуры, что может приводить к снижению иммунной защиты организма. Получена база белковых последовательностей ге-моцитов E. verrucosus, которая может быть использована в дальнейшем для более подробного изучения механизмов иммунитета байкальских амфипод.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Effects of environmental factors on the cellular and molecular parameters of the immune system in decapods / K. Mengal [et al.] // Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology. 2022. P. 111332.
2. Takhteev V. V., Berezina N. A., Sidorov D. A. Checklist of the Amphipoda (Crustacea) from continental waters of Russia, with data on alien species // Arthropoda Selecta. 2015. Vol. 3. P. 335-370.
3. Terwilliger N. B., Ryan M., Phillips M. R. Crustacean hemocyanin gene family and microarray studies of expression change during eco-physiological stress //Integrative and Comparative Biology. 2006. Vol. 46, N 6. P. 991-999.
4. Hemocyte proteome of the Lake Baikal endemic Eulimnogammarus verrucosus (Crustacea: Amphipoda) sheds light on the immune-related proteins / E. Zolotovskaya, A. Nazarova, A. Saranchina, A. Mutin, P. Drozdova, Y. Lubyaga, M. Timofeyev // Biological communications. 2021. Vol. 66, N 4. P. 290-301.
