Компоненты иммунного ответа у рептилий

• MHC (основной комплекс гистосовместимости). Цитотоксические и хелперные Т-лимфоциты, несущие αβ-Т-клеточные рецепторы, распознают большинтсво чужеродных антигенов только в том случае, если они «промаркированы», то есть презентированы собственной системой МНС. В иммунологии определить, развит ли комплекс МНС у животного, можно двумя основными способами: по реакции цитотоксических Т-лимфоцитов и по реакции смешанной культуры лимфоцитов. Оба критерия, в случае, если реакции оказываются положительными, свидетельствуют о наличии у данного животного белков и генов двух классов МНС – I и II. Антигены МНС обоих классов найдены у ксенопуса (шпорцевой лягушки). При этом более широкое распространение молекул класса II у головастиков по сравнению со взрослыми лягушками позволяет сделать вывод, что эта система является эволюционно более древней (Ройт, Бростофф, Мейл, 2000). Рептилии могут быть иммунокомпетентными уже с рождения. Так, инъекция эритроцитов барана новорожденной ящерице – калоту вызывает формирование бляшкообразующих клеток в селезенке, хотя введение суспензии селезенки от взрослых животных того же вида этих реакций не вызывает (Kanakambika, et al, 1972). Эти результаты показывают, что ящерицы (по крайней мере, калоты) имеют молекулы МНС, скорее всего класса II, способность к продукции антител у них уже имеется к моменту вылупления и уровень иммунореактивности сравним с таковым у взрослых. В других работах было показано, что агглютинины к антигену бруцелл способны переноситься трансовариально, т.е. от матери к яйцу через системный кровоток (Ambrosius, 1976). Цитотоксические лимфоциты (характеризующие наличие молекул МНС класса I) найдены у змей, ящериц, птиц, рыб и амфибий, но их существование у черепах и крокодилов до сих пор не доказано.
• Классы иммуноглобулинов. Гуморальный иммунитет, связанный с продукцией антител, - основной защитный механизм позвоночных. У человека выделено 5 классов иммуноглобулинов – IgG, IgA, IgM, IgE, IgD. У всех других позвоночных этот комплект менее полон, причем их иммуноглобулины могут заметно отличаться по структуре и длине полипептидных цепей, хотя в целом структура антител эволюционно консервативна. У всех позвоночных, начиная от рыб, имеются полимерные IgM. Каждая тяжелая μ-цепь состоит из 4 константных и одного вариабельного домена. Помимо IgM, у амфибий, рептилий и птиц имеется состоящий из 4 константных доменов изотип тяжелых цепей, получивший название IgY. Предположительно, он является предшественником IgG и IgE млекопитающих. Изотип IgA, вероятнее всего, впервые появляется у птиц, хотя у лягушек имеется изотип IgX, продукция которого, в отличие от IgY, является тимус-независимой. Возможно, IgX может быть эквивалентом секреторного IgA млекопитающих, поскольку он также присутствует в основном в кишечнике. Итак, у амфибий выделяют три класса иммуноглобулинов: IgM, IgX, IgY. У рептилий также имеется три класса Ig, а у некоторых видов, по-видимому, четыре. В разных отрядах рептилий мультидоменные иммуноглобулины могут отличаться по седиментационным свойствам и количеству дисульфидных мостиков. Как правило, имеются тяжелые изотипы 18-19S (IgM), хотя бы один изотип 7S, состоящий из легких цепей (IgY), а также Ig с массой 4,5S. У черепах есть смешанный класс антител, совмещающий свойства IgM и IgG, у каймановой черепахи выделены Ig, весьма похожие на IgN рыб. У некоторых рептилий есть иммуноглобулины, похожие на IgX амфибий. Классы IgA, IgD и IgE у рептилий не найдены.
• Особенности продукции антител. Антитела рептилий реагируют медленнее, чем иммуноглобулины тех же классов у высших позвоночных. Их продукция зависит от температуры. Так, у пустынной игуаны Dipsosaurus dorsalis реакция на введение тифоидной вакцины млекопитающих при 25°С отсутствовала, была высокой при 35°С и умеренной при 40°С. Причем у ящериц, иммунизированных при 35°С и затем пересаженных в более прохладные террариумы, продукция антител прекращалась (Kollias, 1982). На гуморальный иммунный ответ, помимо температуры, влияют многие экологические и социальные факторы: питание, плотность и динамика популяции, сезон года и т.п. Истощенные или высоко инвазированные паразитами рептилии не способны к адекватному иммунному ответу. Физиологический стресс после транспортировки снижает иммунореактивность, также как и адаптация к условиям неволи, групповое содержание и всевозможные внутренние болезни. Hussein с соавторами (1979) обнаружили, что у аптечного сцинка титр антител после инъекции эритроцитов крысы был достоверно выше и нарастал быстрее летом и осенью, чем весной. Это связано с циклической инволюцией лимфоидной ткани, особенно выраженной у голарктических видов ящериц. Белая пульпа селезенки, например, зимой подвергается частичной редукции и начинает регенерировать весной. Это коррелирует со снижением уровня лимфоцитов в периферической крови. Рептилии, имеющие годовой цикл лимфоидной системы, сохраняют его в неволе, даже если содержатся в сравнительно постоянных условиях в течение года. В Московском зоопарке падеж рептилий увеличивается в зимне-весенний период и распространяется не только на особей, помещенных в зимовку. Это, скорее всего, связано не столько с понижением температур, поскольку зима в условиях города наоборот, самое сухое и жаркое время из-за отопления, сколько со снижением иммунореактивности. Лимфоидный цикл у животных из Южного полушария может заметно отличаться от цикла голарктических ящериц (Kollias, 1984; Frye, 1991).

У рептилий и амфибий возникают некоторые проблемы с иммунным ответом в отношении тимус-зависимых антигенов, прежде всего, вирусов. Для разрушения антигенов такого типа необходимо синергичное взаимодействие антител, лимфоцитов и активация комплемента. Некоторые типы патогенов, вроде стрептококков, вызывают у ящериц широкий спектр иммунных реакций в отношении различных антигенных компонентов поверхности бактериальных клеток. Титр антител при этом также высок, как и у мышей. Однако, другие формы патогенов, особенно вирусные антигены, вызывают менее выраженную продукцию иммуноглобулинов. Часть проблемы заключается в том, что рептилии имеют ограниченный набор Т-клеток и пониженную аффинность иммуноглобулинов. У низших позвоночных разнообразие антител весьма незначительно по сравнению с млекопитающими. Так, у взрослых шпорцевых лягушек имеется всего лишь 5х10⁵ различных молекул антител. Ограниченное созревание аффинности после активации В-клеток у ящериц связано с отсутствием в лимфоидных органах соответствующих центров размножения. Настоящие лимфоузлы с центрами размножения найдены лишь у птиц и млекопитающих.

• Спонтанная иммунизация в природе. Антигены, вызывающие продукцию антител у рептилий, могут быть простыми протеинами, протеин-гаптеновыми конъюгатами или комплексом антигенных структур (бактериальные клеточные стенки, вирусные капсиды или собственные антиген-презентированные клетки). Максимальные титры антител у рептилий сравнимы с титрами млекопитающих, однако их продукция, как мы уже отмечали, зависит от температуры, сезона, вида, возраста животных и демографической ситуации в популяции. Иммуноглобулины имеются в плазме крови у всех диких рептилий. Еще Мечников (1901) показал, что рептилии способны к иммунному ответу, вызвав продукцию антител у аллигатора к токсинам столбняка и холеры. Множество антител, в том числе к опасным инфекциям высших позвоночных, обнаружено у спонтанно иммунизированных рептилий в природных популяциях. Так, 25% образцов сыворотки от широкой выборки различных видов змей Северной Америки содержали агглютинирующие антитела к лептоспирам. Нейтрализующие антитела к вирусу Восточного энцефалита лошадей были обнаружены у разных видов ящериц в южных штатах США. Повторная инокуляция вируса в течение 24 часов вызывала у ящериц широкий спектр иммунных реакций вплоть до анафилаксии. У диких рептилий найдены также антитела к вирусу Западного энцефалита лошадей, кампилобактеру, специфическим микоплазмам, герпесвирусу черепах и т.д. Каймановые черепахи давали низкотитровую реакцию нейтрализации и преципитирующих антител к цитоплазматическим вирусам амфибий. У австралийского питона Morelia argus циркулирующие антитела реагировали с антигенами специфических нематод. Аутоантитела, присутствующие в плазме крови ядозубов и различных видов ядовитых змей, способны нейтрализовывать токсины их собственных ядов. У рептилий известны и некоторые аутоиммунные заболевания, такие как ревматоидный артрит, волчаночный синдром и аутоиммунная гемолитическая анемия (Frye, 1991). Таким образом, представителям всех отрядов рептилий свойственна иммунореактивность в ответ на стимуляцию различными инфекционными антигенами. Это сейчас используется в серологической диагностике вирусных болезней. Вместе с тем, взаимосвязь между двумя компонентами лимфоидной системы рептилий при продукции антител пока выяснена не до конца.
• Противоинфекционные иммунные механизмы. У всех позвоночных имеется как классический, так и альтернативный пути активации комплемента (существование последнего сейчас не доказано только для хрящевых рыб). У холоднокровных температурный диапазон активности комплемента значительно шире, она сохраняется и при +4°С. Цитокины, к которым относятся интерлейкины, интерфероны, фактор некроза опухолей, колониестимулирующие факторы и хемокины, у низших позвоночных изучены гораздо хуже, чем у млекопитающих и птиц. У змей выделены факторы роста Т-клеток, предполагается существование «интерферон-подобных» факторов, активирующих макрофаги и обладающих противовирусной активностью. Эти интерфероны не гомологичны интерферонам млекопитающих, и вероятно, поэтому не всегда удается обнаружить гены цитокинов у пойкилотермных животных, ведь для этого применяют олигонуклеотидные зонды (консервативные последовательности генов) от млекопитающих. Лимфокины, которые у млекопитающих выделяются активированными лимфоцитами и помогают распространить иммунный ответ несколькими путями, у рептилий до сих пор не выделены, хотя и предполагаются. В иммунной системе позвоночных важную функцию выполняют также антимикробные пептиды, содержащиеся в фагоцитах и некоторых клетках кишечника млекопитающих. Они обладают биоцидной активностью широкого спектра – против грамположительных и грамотрицательных бактерий, грибов и простейших, а также оказывают цитотоксическое действие на клетки различных опухолей человека. Их существование у рептилий также предполагается, но не доказано.

Иммунная система ксенопуса – одного из главных лабораторных объектов в иммунологии – сейчас изучена лучше, чем у многих других животных. И хотя ксенопус относится к примитивной даже среди бесхвостых амфибий группе, его иммунную систему примитивной считать никак нельзя. Если же считать рептилий более «продвинутыми», чем лягушки, что конечно прямолинейно, но не лишено оснований, то иммунная система ящериц должна иметь все основные компоненты теплокровных и демонстрировать весь спектр иммунных реакций по отношению к любой антигенной стимуляции. Но, пока иммунология рептилий находится в зачаточном состоянии, будет существовать мнение, что иммунный ответ у рептилий более примитивен, и основную роль в нем играют локальные иммунные реакции, система мононуклеарных фагоцитов и полиморфноядерные лейкоциты. Бесспорным остается факт, что иммунный ответ у рептилий зависит от температуры. Известно, что рептилии, содержащиеся при субоптимальных температурах, хуже адаптируются в неволе и более подвержены инфекциям. Это связано с нарушениями иммунореактивности, но есть и другая сторона проблемы. Пониженные температуры позволяют выживать некоторым патогенам, что впоследствии нарушает нормальный иммунный ответ к ним.