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


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
Охота на детенышей тюленя в России полностью запрещена
Добыча в России детенышей гренландских тюленей возрастом до одного года (серки) и линяющих детенышей тюленя (хохлушки) запрещена.
Полицейский спас маленького опоссума из автомата с газировкой
В одном из спортклубов штата Нью-Йорк маленький опоссум застрял в автомате по продаже прохладительных напитков и притворился мертвым, сообщает в четверг The Press and Sun-Bulletin of Binghamton.
Ученые представили данные о браконьерском промысле лососей на Камчатке
Добычей браконьеров — как крупных компаний, так и отдельных рыбаков-«нелегалов» — ежегодно становится 50 тысяч тонн рыбы.
В США запретили селфи с медведями
Служба охраны лесов США ввела запрет на селфи с медведями.
В уральских водоемах появились медузы
В карьере недалеко от города Среднеуральска Свердловской области отдыхающие обнаружили живых медуз.
Эволюцией экосистем управляет «закон слабого»
Вымирание видов происходит либо в ходе конкуренции с другими видами, либо из-за неспособности подстроиться под изменяющиеся условия окружающей среды.
Экологи начали мониторинг численности амурского тигра в провинции КНР
Российские и китайские экологи начали совместный мониторинг численности амурского тигра в одной из провинций КНР.
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—2021 ZooAtlas.ru
Написать редактору ZooAtlas.ru