Сотрудники Института систематики и экологии животных СО РАН и Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН изучили, как паразитоиды изменяют микробиоту и иммунитет вощинной огневки, тем самым способствуя развитию грибной инфекции. Исследование, результаты которого опубликованы в Scientific Report, показывает взаимосвязь между кишечным иммунитетом и защитными свойствами покровов насекомого.

Вощинная огневка здесь выступает в качестве модельного объекта. Температура у этого насекомого — около 37 °C (что связано с ее обитанием в пчелиных ульях, а также способностью к поведенческой терморегуляции). Кроме того, его несложно содержать в лаборатории. Поэтому с ним сейчас работают во всем мире и используют для изучения, в том числе человеческих патогенов.

В исследовании пчелиная огневка выступила в качестве хозяина для паразитоида габробракона (Habrobracon hebetor), который парализует жертву ядом, откладывает на ней яйца и «выращивает» личинок. «Чтобы потомство могло питаться беспрепятственно, паразитоиду нужно понизить иммунитет хозяина. Однако сделать это таким образом, чтобы избежать вторичного заражения жертвы различными инфекциями. И здесь есть проблема: у парализованного насекомого практически прекращается перистальтика кишечника, начинается дисбиоз и размножение бактерий, в том числе и условно патогенных. Эти бактерии могут вызвать разрушение стенок кишечника и проникнуть в полость тела, тогда у хозяина наступит заражение гемолимфы, и он очень быстро начнет гнить. При таком положении дел личинки паразитоида не успеют развиться, — рассказывает заведующий лабораторией экологической паразитологии ИСиЭЖ СО РАН доктор биологических наук Вадим Юрьевич Крюков. — Мы увидели: парализованные личинки огневки способны реагировать на размножение бактерий в кишечнике активацией кишечного иммунитета. У них возрастает уровень антимикробных пептидов, и это может предотвратить попадание бактерий в гемолимфу. Получается, сам иммунитет хозяина работает на то, чтобы личинки паразитоида могли успешно закончить свое развитие».

 1_на гус.jpg

   Габробракон атакует огневку. Фото Виктора Глупова

 

В норме в кишечнике у вощинной огневки преобладают грамположительные бактерии, преимущественно энтерококки. Когда происходят какие-либо нарушения, они заменяются на грамотрицательные. Бактериальное сообщество меняется в сторону более агрессивного, но иммунитет сдерживает этот процесс, что позволяет огневке жить и «кормить» паразитоида. Ученый отмечает, что такой эффект — реакция именно иммунитета хозяина. Если огневку искусственно заражать бактериями, то ее личинки, не пораженные паразитоидом, продемонстрируют похожую реакцию.

Когда в систему включаются энтомопатогенные грибы — паразитические грибы, поражающие насекомых, — ситуация становится еще интереснее. Исследователи обнаружили: личинки восковой моли, парализованные ядом паразитоида, становятся в тысячи раз восприимчивее к таким грибам. В частности, к Beauveria bassiana, — он имеет специальные приспособления, чтобы проникать через кутикулу и колонизировать полость тела хозяина, вырабатывая для этого специальные группы ферментов. Если на кутикуле парализованной огневки заводится Beauveria bassiana, то он убивает и ее, и паразитоида. 

 

Прорастание гриба B. bassiana в кутикулу огневки (светлые пятна — очаги массового прорастания). Фото Вадима Крюкова 

   Прорастание гриба B. bassiana в кутикулу огневки (светлые пятна — очаги массового прорастания). Фото Вадима Крюкова

«Мы обнаружили: сдвиг, который происходит в кишечном сообществе, когда меняется перистальтика, даже способствует тому, чтобы грибная инфекция протекала более активно. Это похоже на то, как если бы у нас наблюдался дисбиоз кишечника, и от этого мы лучше заражались, например, грибком стоп. Получается, парализованные паразитоидами организмы оказываются более восприимчивыми к наружным, кутикулярным, инфекциям, — говорит Вадим Крюков.— Есть предположение, что существуют какие-то компенсаторные взаимосвязи между иммунными реакциями в кутикуле и в кишечнике. Если хозяин усиливает иммунитет в последнем, он становится более подвержен наружным (кутикулярным) инфекциям, и наоборот. Это пока только гипотеза, хотя уже в нескольких научных работах показаны подобные эффекты».

При заражении грибом парализованное насекомое может реагировать активизацией ряда ферментов в кутикуле, а также клеточного иммунитета. То есть это не безжизненный субстрат для развития паразита, а организм, способный отвечать на внедрение различных патогенов. Однако одним (условно-патогенным) инфекциям он может противостоять, а другим (более специализированным) — уже нет.

Работы, показывающие на насекомых взаимосвязь между патогенами, проникающими через кутикулу, и кишечными симбионтами, только начинают развиваться. Тем не менее тема уже является трендовой для сегодняшней биологии. Здесь могут быть и прикладные выходы (например, эти знания можно было бы использовать для биологического контроля вредных насекомых).

Сейчас сотрудники ИСиЭЖ СО РАН осуществляют подобные исследования на колорадском жуке — без участия паразитоидов, зато с применением различных природных токсикантов. Как сообщает Вадим Крюков, в этой работе наблюдаются сходные эффекты взаимосвязи кишечника и покровов.

Исследования поддержаны проектами РФФИ № 18-04-00335 и № 18-34-20060.

 

Диана Хомякова

Фото Виктора Глупова (1), Вадима Крюкова (2)

Похожие новости

  • 31/07/2019

    Штаммы-«камикадзе» и ошибки, стоящие паразитам жизни

    ​Вирусы, бактерии, грибы, гельминты — основные группы паразитов не только позвоночных животных и человека, но и насекомых. Внутри этих маленьких существ постоянно кто-то живет, используя их как среду обитания, источник пищи или «транзитную зону» для поиска конечного хозяина.
    242
  • 06/12/2018

    В Новосибирской области будет усилено взаимодействие власти с наукой для развития лесной отрасли

    ​Вопросы активизации взаимодействия власти и научного сообщества для развития лесной отрасли были в центре внимания участников расширенного заседания Президиума СО РАН «Лесные ресурсы Сибирского федерального округа: внедрение научных разработок».
    1506
  • 24/10/2017

    Просветительская конференция NB.Revolution пройдет в Новосибирске

    ​После двухлетнего перерыва просветительская конференция NB.Revolution пройдет в Новосибирске, она начнется 28 октября в 11 часов утра в конференц-зале Центра культуры и отдыха "Победа". Об этом сообщает бессменный ее организатор и модератор Илья Кабанов, главный редактор интернет-альманаха metkere.
    1849
  • 28/04/2018

    В Таджикистане протестировали разработанное сибирскими учеными средство против саранчи

    Коллектив Института систематики и экологии животных Сибирского отделения РАН под руководством его директора профессора Виктора Глупова разработал биологический препарат против саранчи, в том числе марокканской, которая широко распространена в Таджикистане и наносит громадный ущерб народному хозяйству республики.
    736
  • 19/01/2017

    Самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за 2016 год по версии НГС

    Хомяки-математики, яд для лечения сердца, спасение от энцефалита и таяние льдов Гренландии — НГС.НОВОСТИ изучили самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за последний год.  Новосибирцы гордятся Академгородком и славой научного центра Сибири, которую город получил благодаря институтам СО РАН и работающим в них ученым.
    2691
  • 02/02/2017

    Новосибирский краеведческий музей и Институт систематики и экологии животных СО РАН представляют фотовыставку «Животный мир Сибири»

    ​1 февраля в 16-00 в Музее природы Новосибирского краеведческого музея состоится открытие совместной с Институтом систематики и экологии животных СО РАН фотовыставки "Животный мир Сибири". В программе открытия - подведение итогов фотоконкурса "Животный мир Сибири - 2016", награждение победителей.
    1624
  • 25/09/2016

    В новосибирском Академгородке пройдет фестиваль науки EUREKA!FEST

    ​Программа третьего по счету фестиваля науки EUREKA!FEST под общим названием "Споры будущего" поражает разнообразием и новизной форматов. Новосибирский государственный университет совместно с Фондом "Академгородок" является инициатором фестиваля и основной площадкой этого года.
    1726
  • 17/08/2017

    Новосибирские ученые обнаружили реликтовый вид клещевого энцефалита

    ​Открытие принадлежит исследователям двух институтов - фундаментальной медицины и систематики животных (ИХБФМ СО РАН и ИСиЭЖ СО РАН). Обнаружили прародителя современного сибирского клещевого энцефалита.
    808
  • 17/04/2018

    Новосибирские ученые обнаружили новый вариант вируса клещевого энцефалита

    ​Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН совместно с коллегами из Института систематики и экологии животных СО РАН уже много лет изучают геномы и генетику вируса клещевого энцефалита.
    654
  • 27/02/2017

    Новосибирские ученые изобрели искусственную замену человеческим сосудам

    ​Ученые Института цитологии и генетики СО РАН с участием студентов Новосибирского государственного университета совместно с Сибирским Федеральным биомедицинским исследовательским центром имени академика Е.
    2094