Niedociągnięcia układów odpornościowych napędzają ewolucję patogenów

Coroczne kampanie szczepień przeciw grypie są świetnym dowodem na niedoskonałość układu odpornościowego. Wymaga stałego wzmacniania w celu ochrony przed szybko ewoluującymi patogenami.

Nowe badania pokazują, że w przypadku synantropijnych ptaków, niedoskonała odporność związana z niebezpiecznym patogenem powodującym „ptasie różowe oko”, faktycznie sprawia, że ​​patogen staje się silniejszy i bardziej niebezpieczny dla kolejnych ofiar. Wyniki – z wielonarodowego zespołu koordynowanego przez Virginia Tech – zostały opublikowane 2 marca w czasopiśmie Science.

W przeciwieństwie do ludzi, dzikie ptaki nie otrzymują szczepionek i muszą polegać na swoich naturalnych systemach odpornościowych, aby chronić je przed atakami patogenów. Układy odpornościowe mają „wspomnienia”, które pozwalają organizmom rozpoznać przeszłych oprawców i chronić je. Jednak w przypadku częściowej odporności wspomnienia te nie zawsze są doskonałe, a niektóre patogeny robią to przez drzwi.

Dana Hawley, profesor nauk biologicznych w College of Science, która kierowała pracami, przez długi czas badała mikoplazmiczne zapalenie spojówek w ziębach domowych – chorobę podobną do „różowego oka” u ludzi. W 2015 roku stwierdziła, że ​​ptaki, które jedzą w karmnikach, są bardziej narażone na zarażenie chorobą, co powoduje zaczerwienienie, opuchnięcie oczu i często ślepotę, która powoduje śmierć.

Wzrost nasilenia drobnego różowego oka w ostatnich latach zaalarmował Hawley i jej współpracowników o potencjalnym związku między odpornością na ptaki a wirulencją patogenów. Współpracowała z kolegami specjalizującymi się w mikrobiologii i modelowaniu, aby zmierzyć, w jaki sposób szczepy bakterii o różnej sile wypadły w ziębach z wcześniej istniejącą odpornością na patogen lub bez niej.

Eksperymenty laboratoryjne wykazały, że silniejsze lub bardziej zjadliwe szczepy mają nogę z kilku powodów. Jednym z najbardziej zaskakujących było to, że zjadliwe szczepy wytwarzają bardziej kompletne odpowiedzi pamięciowe w ziębach, pozostawiając słabsze szczepy z kilkoma gospodarzami do zakażenia. W przeciwieństwie do tego, słabsze szczepy wytwarzają tylko częściową pamięć immunologiczną, pozostawiając otwarte drzwi dla bardziej zjadliwych szczepów do inwazji.

Wyniki tego eksperymentu zostały następnie zamodelowane, aby pokazać, jak patogen może przemieszczać się przez całą populację zięb. Model wykazał, że szczepy patogenów, które zdominowały eksperymentalną populację z niepełną odpornością, były niemal dwukrotnie bardziej szkodliwe niż te, które dominują przy braku odporności. Tak więc prawdopodobnie niekompletna odporność jest przyczyną ewolucji szkodliwych szczepów bakterii zięb.

„Nasze wyniki są nie tylko ważne dla zięb. Wiele ludzkich patogenów i innych patogenów zwierzęcych również powoduje jedynie niepełną ochronę przed reinfekcją, a zatem istnieje potencjał odpowiedzi immunologicznej gospodarza na faworyzowanie bardziej szkodliwych szczepów u wielu typów gospodarzy. jest niesamowicie silnym czynnikiem ochrony hostów, ale w tym przypadku niedoskonałość może być śmiertelna „, powiedział Hawley, który jest partnerem globalnego centrum uniwersyteckiego, ramienia Fralin Life Science Institute.

„Zmiana w kierunku faworyzowania bardziej szkodliwych patogenów, które zaobserwowaliśmy w modelowaniu, jest bardzo dramatycznym wzrostem, co sugeruje, że reakcje odpornościowe mają kluczowe znaczenie dla ewolucji tego patogenu i innych” – powiedziała Arietta Fleming-Davies, współtwórczyni i obecnie jest adiunktem biologii na Uniwersytecie w San Diego. „To, co odkryłem podczas pracy nad tym badaniem, było takie, że wzorce w danych eksperymentalnych były tak silne – niezależnie od tego, jak na to patrzyliśmy, pojawił się ten sam ważny efekt immunologiczny.”

„To naprawdę przełomowe odkąd większość z tego, co wiemy o koewolucji na linii gospodarz-patogen, jest w kontekście interwencji takich jak szczepienia” – powiedział Ariel Leon, doktorant w laboratorium Hawleya i współautor artykułu. „Dodatkowo, badania te dają cenny wgląd w to, co powoduje, że patogeny stają się bardziej niebezpieczne u dzikich zwierząt, które, jak wiemy, są ważnymi źródłami nowych chorób zakaźnych u ludzi”.

„Eksperymenty opisane w artykule Science wyjaśniają elegancko, dlaczego zjadliwość patogenu wzrasta, gdy choroba już się ustabilizuje” – powiedział André Dhondt, współautor, Edwin H. Morgens profesor ornitologii i dyrektor badań nad populacją ptaków w Cornell Lab of Ornithology. „Prowadzone na podstawie ciekawości badania nad ptakami mogą generować spostrzeżenia, które są istotne dla zdrowia człowieka.”

Źródło: Virginia Tech.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *