Логотип ZooAtlas.ru Атлас собак ZooAtlas.ru Атлас кошек ZooAtlas.ru Атлас обитателей аквариума ZooAtlas.ru Атлас птиц ZooAtlas.ru Атлас экзотических животных ZooAtlas.ru
питомники собак, питомники кошек


Иммунная система помогает животным отличать больных сородичей от здоровых по запаху



24.04.2009

Мыши и другие млекопитающие умеют по запаху отличать здоровых сородичей от пораженных различными инфекциями, однако молекулярные основы этой способности до сих пор не были известны. Как выяснилось, ее обеспечивают особые рецепторы, реагирующие на вещества, выделяемые бактериями, а также иммунной системой животных в ходе воспалительной реакции. До сих пор эти рецепторы считались компонентами иммунной системы, однако оказалось, что они работают также и в органах обоняния. Это не первый известный случай участия «иммунологических» рецепторов в системах химической коммуникации организмов. Схожие механизмы используются животными для персональной идентификации, определения степени родства и генетической совместимости с потенциальными брачными партнерами.

Разнообразные системы химического (запахового, или хеморецепторного) «общения» между организмами широко распространены в живой природе. Они есть даже у бактерий, а наибольшей сложности достигли у млекопитающих с их великолепно развитым обонянием.

Обонятельная система млекопитающих делится на «основную» и «дополнительную» части. Первая реагирует на широкий круг «обычных» запахов, которые, собственно, и воспринимаются нами на сознательном уровне как запахи. Вторая часть представлена так называемым вомероназальным органом, работа которого нами обычно не осознается. Вомероназальный орган реагирует на специфические молекулы, используемые животными для химической коммуникации. Это, прежде всего, различные летучие феромоны, а также нелетучие вещества, в том числе короткие белковые молекулы.

Пептиды ГКГ являются компонентами иммунной системы и в совокупности составляют уникальный химический «паспорт» особи. Анализируя информацию, содержащуюся в наборе пептидов ГКГ в выделениях животного (например, в моче), другое животное может определить степень своего родства с ним, генетическую совместимость (если речь идет о потенциальном брачном партнере) и, конечно, осуществить персональную идентификацию, то есть опознать сородича. Для распознавания пептидов ГКГ вомероназальные чувствительные нейроны используют специальные вомероназальные рецепторы (V2R), действующие совместно с особым классом рецепторов «иммунологической» природы (белками ГКГ класса Ib).

Полный спектр возможностей вомероназального органа на сегодняшний день неизвестен. В вомероназальном эпителии обнаружено несколько классов рецепторов, функции которых более или менее ясны, но там вполне могут быть и другие рецепторы, которые ученым еще только предстоит найти. Например, недавно было обнаружено, что некоторые нейроны вомероназального эпителия реагируют на сульфатированные стероиды — вещества, концентрация которых в выделениях животных зависит от уровня стресса (Nodari et al., 2008. Sulfated Steroids as Natural Ligands of Mouse Pheromone-Sensing Neurons). Это значит, что при помощи вомероназального органа животные могут определять степень стрессированности сородичей.

Германские и швейцарские биологи, занимающиеся целенаправленным поиском новых вомероназальных рецепторов у мышей, сообщили еще об одном важном открытии. Они обнаружили, что в вомероназальном эпителии экспрессируются (работают) гены рецепторов FPR (formyl peptide receptors). Это небольшое семейство рецепторов, которые есть у всех млекопитающих. Например, в геноме мыши есть семь генов FPR-рецепторов, в человеческом геноме — три. FPR-рецепторы реагируют на довольно широкий спектр веществ, выделяемых различными патогенными бактериями, а также клетками иммунной системы в ходе борьбы с инфекцией. Ранее было установлено, что у мышей, на которых проводится подавляющее большинство исследований по генетике и физиологии млекопитающих, гены двух из семи FPR-рецепторов участвуют в работе иммунной системы. Что делают остальные пять генов, до сих пор никто не знал. И вот оказалось, что все пять работают исключительно в нейронах вомероназального эпителия. Ни в каких других органах и тканях организма активность этих генов зарегистрировать не удалось.

Авторы установили, что эти пять генов (их условные обозначения: Fpr-rs1, Fpr-rs3, Fpr-rs4, Fpr-rs6, Fpr-rs7) экспрессируются соответственно в 0,7%, 0,8%, 0,6%, 1,2% и 0,8% вомероназальных нейронов; в общей сложности 4,1% нейронов вомероназального эпителия производят FPR-рецепторы. Обонятельные нейроны обычно придерживаются принципа «один нейрон — один тип рецепторов». Это вполне естественно: если бы каждый нейрон производил более одного рецептора, мозгу было бы очень трудно разобраться в сигналах, поступающих от этих нейронов. Кстати, тот же принцип соблюдается и в иммунной системе: каждый B-лимфоцит производит только один тип антител, каждый T-лимфоцит — только один тип рецепторов. Это обеспечивает возможность избирательного размножения лимфоцитов с нужными организму рецепторами. Авторы проверили, соблюдается ли данный принцип для вомероназальных нейронов, производящих FPR-рецепторы, и получили положительный ответ. Каждый нейрон, производящий один из пяти FPR-рецепторов, никаких других рецепторов не производит.

Авторы установили, что вомероназальные FPR-рецепторы реагируют на те же вещества, что и изученные ранее FPR-рецепторы, несущие свою службу в иммунной системе, то есть на некоторые пептиды, выделяемые бактериями и клетками иммунной системы в ходе воспалительной реакции. Специфичность у FPR-рецепторов довольно широкая: каждый из них реагирует не на один, а на несколько разных пептидов, однако для каждого рецептора характерен свой «спектр чувствительности» к разным пептидам.

В ходе дополнительных экспериментов авторы обнаружили FPR-рецепторы в вомероназальном эпителии у других грызунов: крыс и песчанок. Таким образом, грызуны (а может быть, и другие звери) имеют в носу специальные рецепторы «иммунологической» природы, реагирующие на «запах болезни». Способность мышей отличать по запаху больных сородичей от здоровых известна давно, но молекулярный механизм этого явления стал понятен только сейчас.

Еще один важный теоретический вывод состоит в том, что заимствование рецепторных белков из иммунной системы в обонятельную, по-видимому, происходило в ходе эволюции неоднократно. До сих пор у млекопитающих был известен лишь один бесспорный пример такого заимствования (упоминавшиеся выше белки ГКГ класса Ib); теперь мы имеем уже два примера. Этого следовало ожидать, поскольку многие компоненты иммунной системы представляют собой отличный исходный материал для формирования новых средств «химического общения» между особями.

Элементы

Тоже интересно
Дрозофилы, возможно, скрывают секрет долголетия
В 2000 году профессору Стивену Хелфэнду (Stephen Helfand) из Брауновского университета (США) удалось сделать уникальное открытие: он обнаружил мутацию гена Indy (I’m Not Dead Yet, «Я еще не умер»), которая увеличивала продолжительность жизни дрозофилы вдвое, с 35 до 70 суток.
В ялтинский зоопарк привезли скунсов и карликовых пони
Большинство приезжающих сюда людей, если они, конечно, не ялтинцы, на глазах которых происходили поистине сказочные преображения этого места, даже не догадываются, с чего начиналось это рычащее, свистящее, поющее и фыркающее царство — зоопарк «Сказка».
В Китае панд посадили под карантин из-за свиного гриппа
Исследовательский центр по разведению больших панд в провинции Шэньси на Северо-Западе Китая закрыт из-за опасности заражения редких животных свиным гриппом от посетителей.
Журавленок, за миграцией которого следят ученые, возвращается в Якутию
Молодой стерх Bai He, которого орнитологи в августе 2008 года поймали в Якутии, окольцевали и выпустили на свободу, возвращается домой из Китая в Республику Саха, за миграцией занесенного в международную Красную книгу сибирского белого журавля следят ученые из многих стран, сообщил в четверг РИА Новости представитель республиканского министерства охраны природы.
Редкая возможность увидеть кускуса
Посетители Московского зоопарка могут познакомиться с полосатым кускусом: зоологи на полтора месяца перевели самца полосатого кускуса в вольер «Ночного мира».
В дельфинарии касатка убила дрессировщицу
В дельфинарии американского города Орландо произошла трагедия — самка касатки убила свою дрессировщицу прямо во время шоу.
Нападение пчел привело к автомобильной аварии
В Бразилии нападение пчел привело к автомобильной аварии, в которой один человек погиб, трое получили ранения.
Дизайн: antonsobolev.com

Rambler's Top100

ЗооАтлас — добрые новости, статьи о животных и птицах, атласы пород собак и кошек, виды аквариумных рыбок, грызунов, экзотических домашних зверей.
При полном или частичном использовании материалов активная индексируемая ссылка на ZooAtlas.ru обязательна.
© 2008—2017 ZooAtlas.ru
Написать редактору ZooAtlas.ru