Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Иммунологическая девергенция видов лентецов фауны Европы (род DIPHYLLOBOTHRIUM Cobbold.1858) и её значение в формировании паразито-хозяйственных отношений

ВАК РФ 03.00.20, Гельминтология

Автореферат диссертации по теме "Иммунологическая девергенция видов лентецов фауны Европы (род DIPHYLLOBOTHRIUM Cobbold.1858) и её значение в формировании паразито-хозяйственных отношений"

ВСЕСОЮЗНАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК имени В. И. ЛЕНИНА

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧЕЮ-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ШЮТИТУТ ГЕЛЬМИНТОЛОГИИ имени К. И. СКРЯБИНА

На правах рукописи

СЕРГЕЕВА Елена Глебовна

ИММУНОЛОГИЧЕСКАЯ ДИВЕРГЕНЦИЯ ВИДОВ ЛЕНГЕЦОВ ФАУНЫ ЕВРОПЫ (РОД 01РНШ.0В0ТН1?1Ш СоЬЬо1с1,1858) И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ В ФОРМИРОВАНИИ ПАРАЗИТ О-ХО0ЯИННЫХ ОТНОШЕНИЙ

Специальность 03.00.20 - гельминтология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1991

Работа выполнена в Лаборатории гельминтологии АН СССР Научный руководитель: ; доктор биологических наук Е И. Фрезе

Научный консультант:

доктор медицинских наук 1£ Е Далин ~ Официальные"опоненты:

доктор медицинских наук, профессор а Е Озерецковская

кандидат биологических наук В.К.Бережно Ведущая организация: Московская Медицинская Академия

имени КМ.Сеченова Защита диссертации состоится

в. часов _1991 г. на заседании спе-

циализированного Совета Д. 020.04.01 при Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте гельминтологии имени К. И. Скрябина (ВИГИС).

Адрес: 117259, Москва, Е Черемушкинская ул. ,28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИГИС.

Автореферат разослан " ^Г" 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

М. К. Вертинская

- 3 -

Общая харзкзярисггака работы

Актуальность проблем* Необходимость использования методов экспериментальной систематики для повышения качества таксономического анализа в настоящее время не требует доказательств.

Многочисленными исследованиями разных научных школ, работающих по проблемам систематики, эволюции и экологии свободноживущих организмов, установлено что, в пределах комплекса экспериментально-систематических критериев, группа иммунологических тестов имеет особое значение, поскольку иммунологические показатели наиболее точно отражают генетические различия сравниваемых естественных группировок организмов. Как известно, применение методов качественного иммунологического анализа позволило разрешить целый ряд спорных вопросов филогении крупных таксонов свободноживущих организмов (от типов до семейств). В последнее время, по мере совершенствования методов количественного иммунологического анализа, а также методов и техники математической обработки данных, получили распространение исследования, показывающие перспективность использования иммунологических показателей для математического рассчета степени родственных связей организмов (как на видовом, гак и на над- и субвидовом уровнях). В то же время, практика использования количественных иммунологических показателей при ана-визе эволюции в пределах одного рода, даже для свободноживущих )рганизмов, крайне невелика. Это связано со сложностью освоения и шедрения в исследовательскую практику доступных для систематиков «тодических приемов.

В гельминтологии метод количественно-иммунологической оценки юдственных взаимоотношений до настоящего времени не апробировал-!Я. Вместе с тем, был опубликован ряд работ, которые показали, сто даже использование качественных иммунологических методов поз-юляет дифференцировать близкие виды гельминтов (например, при денке видовой самостоятельности "спорных" видов). Такие данные называли, что на гельминтологическом материале количественно-им-унологический анализ может оказаться настолько же информативным, ак это было показано на широком круге таксонов свободноживущих рганизмов. Рассмотренные выше предпосылки определяют актуаль-ость разработки проблем, связанных с переходом иммуносистематики иммуноэкологии гельминтов к современным количественно-иммуноло-ическим методам анализа.

Работа проводилась в рамках теш Лаборатории гельминтологии АН

СССР "Изучение закономерностей формирования очагов дифиллоботрио-вов", являющейся частью государственной комплексной программы "фундаментальные науки - медицине".

Цели а задами исследования. При проведении настоящей работы преследовались две основные цели:

1. На примере группы из 4-х видов лентецов (01рЬу11оЬоЫтг1ит 1аЬшп, 0. «ЗепйгШсшп, Б. сИЪгетшп, 0. УогеН), составляющих европейскую фауну рода Б 1рЬу1 lobot.hr 1ит, отработать комплекс методик, необходимых для количественно-иммунологического анализа родственных взаимоотношений этих цестод и апробировать возможность ис-

— пользования-метода-иммунологических дистанций при^решении вопросов систематики, эволюции и экологии гельминтов.

2. Апробировать возможность использования количественных иммунологических показателей как дополнительной базы при решении общих вопросов формирования и эволюции паразито-хозяинных отношений цестод с их окончательными хозяевами.

В соответствии с этими целями ставились следующие задачи:

1. Изучение количественных иммунологических различий между видами европейской фауны цестод рода Б iphyllobot.hr шт.

2. Изучение количественных иммунологических различий между популяциями лентецов.

3. Изучение количественных иммунологических различий между внутрипопуляционными группировками (экоформами) лентецов.

4. Изучение частоты встречаемости и количественных особенностей перекрестно-реагирующих (гетерогенных) антигенов у птиц - дефинитивных хозяев лентецов.

5. Сравнительное изучение особенностей поступления антигенов и формирования иммунного ответа у видов птиц, различающихся по частоте встречаемости и количеству антигенов, перекрестно-реагирующих с антигенами специфичного паразита.

Научная новизна работы определяется тем, что впервые создан комплекс методик (включая модификации ранее известных и разработку новых иммунологических методик), позволяющий рассчитывать количественные показатели степени антигенного сродства (иммунологической дистанции) между видами и внутривидовыми группировками гельминтов, определять наличие, частоту встречаемости в природных популяциях хозяев и количественные показатели антигенов, перекрестно-реагирующих с видоспецифичными антигенными комплексами исследованных видов лентецов. Это позволило охарактеризовать общую схему иммунологической дивергенции лентецов фауны Европы и неко-

торые иммунологические аспекты эволюции паразито-хозяинных отношений, формируемых лентецами с их окончательными хозяевами.

Впервые в диссертации обоснованы научные положения,выносише на защиту.

Показано, что метод определения иммунологических дистанций, используемый в иммуносистематике и иммуноэкологии свободноживущих организмов, пригоден для работы с гельминтологическими объектами и позволяет вводить дополнительную (иммунологическую) базу данных в аналиа проблем систематики, экологии, эволюции и филогении гельминтов. Применение метода открывает возможность использования количественного критерия при сравнительной оценке роли отдельных факторов видообразования и реконструкции филогении таксонов гельминтов.

Установлено, что метод иммунологических дистанций позволяет дифференцировать популяции цестод. Масштаб иммунологической дистанции между популяциями лентецов меньше такового между видами этих паразитов и зависит от степени пространственной и экологической изоляции очагов дифиллоботриозов.

Показано, что между субпопуляционными группировками (гостадь-ными экоформами) одной популяции лентецов имеются закономерные иммунологические различия, масштаб которых значительно выше, чем между разными популяциями данного вида паразитов.

В популяциях дефинитивных хозяев установлено наличие антигенов, перекрестно-реагирующих с видоспецифичными антигенами паразитирующих у них видов лентецов. Показано, что в природных популяциях количество особей хозяев, имеющих гетерогенные антигены, относительно невелико, а частота встречаемости птиц, имеющих гетерогенные антигены, значительно выше среди облигатных хозяев данного вида лентецов, чем среди факультативных.

Установлено, что количественные значения ряда исследованных иммунологичесгак параметров показывают закономерные различия при сравнении паразито-хозяинных систем, отличающихся по эволюционному возрасту. Для более молодых систем, характеризующихся низкими значениями частоты встречаемости и количества перекрестно-реагирующих антигенов, отмечается доминирующая роль местных иммунных реакций и редкое проявление системного иммунного ответа По мере коэволюции партнеров паразито-хозяинных систем увеличение частоты встречаемости и количества гетерогенных антигенов сопровождается уменьшением доли хозяев, имеющих антитела в кишечнике. Судя по тому, что антигены в этом случае обнаруживаются у всех зараженных

птиц, можно полагать, что и эффективность местных реакций незначительна Зато существенно выше поступление антигенов в иммуно-компетентные органы и иммуногенез системного ответа, результатом чего и является обнаружение сывороточных антител у всех инвазиро-ванных хозяев.

Практическое значение работ Выдвинутые в диссертации положения определяют направление усовершенствования количественных методов иммунологического анализа в работах по иммуносистематике и иммуноэкологии гельминтов, а также направление исследований и практику получения видоспецифичных диагностикумов. Штодические подходы и предложения, вытекающие из результатов исследования, могут использоваться в учреждениях гельминтологического профиля при разработке проблем систематики, экологии, эволюции и филогении гельминтов, а также в работах, связанных с оценкой парази-то-хоэяинных отношений и с теорией формирования паразито-хозяин-ных систем.

Полученные в диссертации и опубликованные в статьях материалы используется в курсах гельминтологии и паразитологии Московской медицинской академии, Московского и Киевского университетов.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на IV Международном гельминтологическом симпозиуме в ЧСФР (Высокие Татры, 1982), на I Всесоюзной школе-семинаре по паразитологии (Штанга, 1983), на Международном симпозиуме "Проблемы диагностики паразитов и паразитозов" в Германии (Магдебург, 1986), на IV Всесоюзном симпозиуме "Эволюция паразитов" (Тольятти, 1990) и на конференциях молодых ученых Лаборатории гельминтологии АН СССР (Москва, 1981,1983).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ и получено 1 авторское свидетельство на изобретение.

Объем ш структура работы. Диссертация содержит 155 страниц, включая 27 таблиц и 30 рисунков и фотографий, и состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы, включающего 93 названия, в том числе 40 - работы иностранных авторов.

Глава I. Материал к методы исследования

В качестве объектов исследования были использованы 4 вида це-стод рода Díphyllobothríum (D. latum Linnaeus,1758; D. dendríticum Nitzcsh,1824; D.ditremum Creplln, 1825; D.vogeli Kuhlow,1953). Работа выполнялась в 1978-1989 гг. в разных очагах дифиллоботрио-

- 7 -

вов на территории Карельской АССР.

Гельминтологический и иммунологический материал получен при обследовании спонтанно зараженных рыбоядных птиц (2176 экз. 6 видов) и 166 экз. экспериментальных животных (рыбоядные птицы, золотистые хомячки, собаки, кошки, кролики). При этом были получены и использованы в иммунологических исследованиях следующие гельминтологические материалы: культуры яиц - 79, культуры корацидиев

- 135, процеркоиды - 42 экз., плероцеркоиды - 2209 экз., стробилы

- 1976 экз. При иммунологической обработке спонтанного и экспериментального материала получены: антигены - 93 (комплексные - 54 варианта, поверхностные - 39 вариантов), эритроцитарные диагнос-тикумы - б вариантов, антисыворотки - 55 вариантов, копрофильтра-ты - 87 вариантов, биосубстраты птиц - 94 (соскобы со слизистой кишечника - 27 вариантов, гомогенаты фабрициевой сумки - 37 вариантов, сыворотка крови - 30 вариантов), суспензии эритроцитов птиц - 64 варианта.

При иммунологическом анализе использовались следующие методики: получение экстрактов антигенов (комплексных, поверхностных **), определение количества белка (Лоури), иммунизация кроликов *, получение монозональных антисывороток ** (авторское свид-во), получение суспензий эритроцитов, приготовление эритроцитарных ди-агностикумов *, реакция кольцепреципитации, реакция двойной диффузии в геле, реакция иммуноэлектрофореза, реакция иммунофлуорес-ценции **, реакции гемагглютинации (прямая, непрямая), реакция нейтрализации антител, реакция прямой агглютинации корацидиев двойная сорбция антител на эритроцитарном диагноетикуме *, фиксация эритроцитарных диагностикумов на стробиле *, ультрафильтрация препаратов на мембранах (Али коп, М1п1коп). ( а - методика модифицирована, ** - разработана оригинальная методика)

Содеришпж работы

Глава 2. Дгешгегаюе сродство видол и пнугршгвданьм структур цэстод рода 01рЬу11оЬоЫ1г1ш

Количественные значения антигенного сродства (иммунологическая дистанция - 1.(1.) рассчитывались по формуле Ыайнарди (Ма1 паг-с11, 1957), апробированной на широком круге таксонов позвоночных животных. Формула показывает параметры, используемые при расчете:

- 8 -_ •

1.А - (\| Од /ЕА • 06 /Ев Г1 .

где Од,Оь - титры антител в гомологичных реакциях, ЕД,ЕВ - титры антител в гетерологичных реакциях, А,В - антисыворотки.

Результаты проведенных исследований по иммуносистематике лентецов отражены на рисунке 1. Судя по рассчитанным показателям иммунологических дистанций, наиболее тесное родство выявляется между видами 0. с1епс1гИЛсшг1 и Б. с1И:гетит (I. <1 =8,0). Перекрестные реакции между этими двумя видами показали наличие положительных реакций кольцепреципитации, иммунодиффузии и гемагглютинации при использовании минимальных"количеств"белка антигена. Следует отметить, что по всему комплексу таксономических прианаков, используемых в систематике цестод, эти два вида также чрезвычайно близки.

К этой группе видов тяготеет и вид й.Уо0е11, а по показателю иммунологической дистанции он стоит несколько ближе к виду Б.<1игешт (1.(1.-10,5), чем к в аду О. ¿егиЗписит (I. <1.-42,3).

Сопоставление особенностей среды I порядка, используемой видами 0. <1епс1г1исшп и О. йИгетшп при паразитировании в дополнительных хозяевах показывает, что оба вида распределены в общей экологической зоне, ограниченной рамками арктического пресноводного ихтиофаунистического комплекса. При этом их облигатными хозяевами являются виды рода Согедопиэ: сиг - у 0.<1епс1г1исит и ряпушка - у и. <}Цгетт Таким образом, в данном случае мы наблюдаем минимальную степень экологической и гостальной изоляции.

Оба вида паразитов на половозрелой стадии были найдены нами только в птицах семейства ЬаПёае, причем в целом круг хозяеЕ этих видов лентецов также идентичен.

Таким образом, виды Б. с!епс1г1исшп и Б. «¿Игегшт две из трех паразитических фаз своего жизненного цикла проходят в одном и ток же круге условий среды I порядка. Их изоляция имеет относительны; характер и осуществляется за счет специфичности облигатных cвязef в пределах общего для обоих видов лентецов круга хозяев. Естественно ожидать,что степень видовой дивергенции в такой экологической ситуации будет невелика. Следствием малой степени видовой дивергенции этих видов является сходство антигенного спектра, отраженное малыми размерами иммунологической дистанции между ними.

Анализ состава дополнительных хозяев 0. уогеП показывает существенное отличие его от таковых видов Б. с!епс1г1исшп и О.с! Претит. Для Б. уо^е11 характерен узкий круг хозяев (два вида рыб) 1 строгая специфичность к одной филогенетической ветви рыб - к от-

Рис. 1

Иммунологическая дивергенция лентецов

Б. 1а1шп 0.<1еп<1гШсит Б-Ши-втит

ряду Gasterostelformes. Можно предположить, что, несмотря на обитание в общем круге окончательных хозяев, экологическая изоляция этого вида на одной из паразитических фаз жизненного цикла в условиях среды I порядка, качественно отличающихся от таковых D.dendrltlcum и D. ditremum, предопределила изменение антигенного спектра и уменьшила степень серологического родства этого вида с двумя указанными выше.

Это предположение подтверждается на примере вида D. latum. Хотя дополнительными хозяевами этого вида являются представители разных филогенетических ветвей класса рыб(щуковые,_ тресковые, окуневые), в фаунистическом плане они составляют монолитную и достаточно обособленную группу -бореальный равнинный ихтиофаунистичес-кий комплекс. При этом гостально-экологическая изоляция в данном случае носит практически абсолютный характер, поскольку достоверных находок D. latum у рыб других фаунистических комплексов нет.

Еще более четкая гостальная изоляция D. latum наблюдается на следующей фазе жизненного цикла. Как известно, этот вид является специфичным паразитом млекопитающих и даже в условиях эксперимента практически не приживается у птиц - облигатных. окончательных хозяев рассмотренных ранее видов цестод.

Итак, для вида D. latum характерно, с одной стороны, изолированное обитание на двух последних паразитических фазах жизненного цикла в условиях среды I порядка, качественно отличающихся от таковых остальных видов рода, и, с другой стороны, наименьшее антигенное сродство с другими видами этого же рода, обитающими на той же территории. Отсутствие положительных реакций кольцепреципита-ции с антигенами трех остальных видов, отсутствие полос преципитации в реакциях иммунодиффузии с этими же антигенами и наличие положительных реакций гемагглютинации при максимальном количестве белка антигена и минимальном разведении антисывороток говорит о том, что по составу антигенных компонентов данный вид максимально далек от всех остальных исследованных представителей рода.

Для проверки возможности использования метода I. d. при выявлении и дифференциации внутривидовых структур в качестве моделей была использована пара наиболее близких видов - D. dendrltlcum и D. ditremum из двух очагов этих дифиллоботриозов - Онежского и Се-гозерского. Результаты анализа представлены на рисунках 2 и 3.

Как видно на рисунке 2, между онежской и сегозерской группировками D. dendrltlcum имеется четкая I,d., подтверждающая популя-ционный ранг различий между ними. Видно также, что максимальное

Рис. 2. Иммунологическая дистанция между внутривидовыми группировками D.dendriticum

Сегоэерская популяция Онежская популяция

I.d.=0.9

I.d.

О

1.7

|Larus fu3cus | ••

I.d.=l.l t

♦ I.d.

=0.7

Larua argentaius

I.d.=0.7 t

I.d.=0.6

Sterna hlrundo

Sterna hirundo

Рис. 3. Иммунологическая дистанция между внутривидовыми группировками D.ditremum

Сегоэерская популяция Онежская популяция

I.d.=0.5

I.d.

О

1.4

Sterna hirundo

I.d.=0.8

l.d.=0

Larus argentaius

I.d.=l .2 t

l.d.=0

[Larus fuscus

Sterna hirundo

Larus argentatus

Larus fuscus

различие проступает при сравнении облигатных систем, тогда как в факультативных системах эти различия заметно нивелируются. Рисунок 3 показывает, что межпопуляционные различия у 0. сНЬгешит существенно меньше и проявляются только при сравнении облигатных систем. Это объясняется особенностями экологии облигатного хозяина О. сШгешшп - крачки, обусловливающими более высокую степень межпопуляционной панмиксии у этого вида паразитов. Наши материалы подтверждают общую закономерность, указывающую, что межпопуляционные I. <1. всегда значительно меньше,чем межвидовые (Шварц, 1973).

---------Ддя выявления - возможности, дифференциации . субпопуляционньи

группировок лентецов было проведено сравнительно-иммунологическое изучение разных гостальных экоформ у сегозерских популящй Б. с1еп<1г1Ысит и 0. сНЬгегпит. Результаты показаны на рисунках 2 V 3. Как видно, наличие I. д. между гостальными экоформами выступав! у исследованных видов лентецов во всех сравниваемых вариантах. Это говорит о том, что формирование иммунологических различий I онтогенезе у лентецов одного вида при развитии их в разных условиях среды I порядка является закономерным свойством иммунологической изменчивости в популяциях этих цестод. Важно отметить, чтс масштаб 1.6. между экоформами в одной популяции выше, чем различие мееду самими популяциями. Это противоречит общей закономерности, установленной на разных группах свободноживущих организмов, у которых 1.(1. между внутрипопуляционными группировкам; всегда существенно меньше межпопуляционных.

Глава 3. Пэр^фсс-п^о-реатерукэде (гетерогенные) антигены леи тецов и ш дефинитивных хозяев

В числе иммунологических факторов регуляции паразито-хозяинны отношений в последние десятилетия особое внимание привлекает фе номен перекрестно-реагирующих антигенов, предопределяющих воамож ность антигенной мимикрии паразитов. При разработке этой пробле мы, как правило, исследуются особенности филогенетической онтогенетической адаптации паразита к антигенным структурам хозя ина. Возможность аналогичных адаптивных иммунологических процес сов со стороны хозяина теоретически подразумевается, однако фак тических данных, которые показывали бы реальность и направлен ность изменения антигенных характеристик у хозяев в ходе коэволк ции паразито-хозяинных систем, в литературе наш не найдено. ЭТОЙ связи мы провели сравнительно-иммунологическое изучение па

раэито-хозяинных систем, образуемых лентецами с облигатными и факультативными окончательными хозяевами. Определялись частота встречаемости в популяциях хозяев особей, имеющих гетерогенные антигены с паразитом, и количественное выражение этих антигенов. В качестве моделей для решения этой проблемы была выбрана пара видов, максимально близких по антигенному составу, но различающихся по своему эволюционному возрасту: предковый вид D.dendriticum и дочерний вид - D. dltremum (Фрезе, 1987).

Результаты анализа показали, что перекрестно-реагирующие антигены обнаруживаются у всех исследованных видов хозяев этой пары видов лентецов. Однако, вопреки общепринятому представлению о том, что гетерогенные антигены являются качественным признаком, характеризующим паразито-хозяинную систему в целом, наши материалы показали, что они регистрируются далеко не у всех особей хозяев данного паразита. Напротив, количество особей птиц, имеющих перекрестно-реагирующие антигены со специфичным видом паразита, не превышало 30-40 X от числа обследованных экземпляров данного вида хозяев. Встречаемость перекрестно-реагирующих антигенов в популяциях облигатных хозяев обоих видов лентецов существенно больше, чем у факультативных: 62,5 - 74 7. от числа находок перекрестно- реагирующие антигенов у птиц были выявлены именно у облигатных хозяев. Рисунок 4 показывает, что количество гетерогенных антигенов в системах, образуемых предковым видом D.dendriticum со своими как облигатными, так и факультативными хозяевами существенно выше, чем в эволюционно более молодых системах, образуемых видом D. dltremum.

Совокупность полученных нами материалов в сочетании с литературными данными по эволюции лентецов позволяет охарактеризовать основное направление адаптациогенеза гетерогенных антигенов в популяциях хозяев, проявляющееся в увеличении частоты встречаемости и количества этих антигенов по мере эволюции паразито-хозяинных систем.

Глава 4. Особенности isaqnmuE ргзхциЯ хозяев лентецоз в различных паразито-хозяинных системах

Поступление антигенов и иммунный ответ хозяев оценивались по наличию и частоте встречаемости антигенов и антител в биосубстратах иммунокомпетентных органов - в слизистой кишечника, в тканях фабрициевой сумки и в сыворотке крови птиц. Частота встречаемости

Рис. 4. Количество перекрестно-реагирующих антигенов у птиц — хозяев Б. <1еп<1гШсшп и Э. сШгетит

1Е-4, иг белка

12 -Л

О. (1еп<1гШсит Б. (Шгетит

факульт. хозяин

облигатный хозяин

антигенов и антител у зараженных облигатных хозяев сравниваемых видов лентецов представлена на рисунке 5. Видно, что между исследованными паразито-хозяинными системами имеются существенные различия по всем исследованным иммунологическим параметрам. При па-разитировании 0. <3епс1г1исит,у 100 % птиц зарегистрированы антигены в кишечнике и антитела в сыворотке крови, тогда как антитела в кишечнике обнаруживались у 50 X инвазированных хозяев. В случае 0. сНЬгешш наибольшую частоту встречаемости показали антитела в кишечнике (около 80 % зараженных птиц). На этом фоне отмечено резкое снижение встречаемости антигенов в кишечнике и антител в сыворотке крови (около ЗОХ).

Таким образом, для системы, отличающейся низкими значениями частоты встречаемости и количества перекрестно-реагирующих антигенов, характерна доминирующая роль местных иммунных реакций, которые проявляются более чем у 80 7. зараженных хозяев. Это приводит к тому, что у почти 70 X инвазированных птиц нейтрализация антигенов полностью завершается уже в кишечнике и, естественно, выработки системного иммунного ответа при этом не происходит, о чем свидетельствует отсутствие антител в сыворотке крови этих птиц. В более старой системе, имеющей относительно высокий уровень антигенной коадаптации, напротив, доля птиц, имеющих антитела в кишечнике, относительно невелика. Судя по тому, что антигены в этом случае обнаруживаются у всех зараженных птиц, можно полагать, что и эффективность местных реакций незначительна. Зато существенно выше поступление антигенов в иммуннокомпетентные органы и иммунногенез системного ответа, который выявляется у всех инвазированных хозяев.

Выявление различий в иммуногенезе у дефинитивных хозяев 0. с!еп<1г1исит и Б. сИЬгетит поставило естественный вопрос: отражаются ли эти различия на характере эпизоотических процессов, вызываемых данными возбудителями? Для сравнения эпизоотических процессов использованы материалы Карельского экспедиционного отряда ГЕЛАН, проводившего в 1978-1990 гг. мониторинг зараженности рыбоядных птиц лентецами. На рисунке б приведены графики сезонной ди-на\тки зараженности облигатных хозяев Б. с1епс1гШсит и Ю. сПЬгетит, построенные по индексу обилия. Как видим, различия процессов имеют весьма резкий характер, причем отличаются такие важные параметры, как продолжительность эпизоотических процессов во времени, показатели зараженности хозяев и динамика численности паразитов.

Представленный рисунок и остальные материалы по зараженности

Рис. 5. Частота встречаемости антигенов и антител в биосубстратах облигатных хозяев (% от зараженных птиц)

0.<1епс1гШсит ВЛНгетит

ЩИ антигены в кишечнике ЩШ антитела в кишечнике ЕШшВ антитела в сыворотке

Рис. 6. Сезонная динамика зараженности облигатных хозяев видами Б. <1епс1гШсшп и Б. сШгепшт

индекс обилия

май июнь июль август сентябрь

—Б. бепбгШсит Б. (Шгетит

птиц приводят к выводу, что эволюционно более старая система, образуемая видом 0. бегкЗгШсшп, имеет признаки снижения степени антагонизма партнеров. Об этом свидетельствует и более низкий уровень экстенсивности инвазии, отражающей снижение инвазионного прессинга на популяцию хозяев, и увеличение продолжительности эпизоотического процесса, которое отражает более "мягкий" характер действия на паразитов комплекса иммунологических реакций хозяина, приводящих к самоочищению от гельминтов.

Тем самым, наши данные укладываются в рамки гипотезы Спрента (Бргегй,1969), по которой в процессе эволюции паразито-хозяинных систем происходит иммунологическая коадаптация,"в результате чего разница в антигенном строении обоих сочленов системы постепенно сглаживается". В развитие этой гипотезы наши материалы показывают общее направление изменений иммунного ответа и эпизоотических процессов, сопровождающих иммунологическую коэволюцию паразито-хозяинных систем, образуемых цестодами рода 01рЬу11оЬо1Ьгшт.

Глава 5. Иммунологические аспекты дивергенции видав лентецов и эволюции паразито-хозяинных отношений

Глава содержит теоретическое обобщение материалов по иммунологической дивергенции видов и внутривидовых группировок лентецов на базе литературных и собственных данных по экологии жизненных циклов и специфичность этих паразитов, а также сравнительный анализ особенностей паразито-хозяинных отношений, зависящих от исследованных иммунологических факторов и характеризующих направление эволюции паразито-хозяинных систем, формируемых лентецаш с их дефинитивными хозяевами. Основные результаты этого анализа изложены в виде выводов по диссертации.

ВЫВОДЫ

1. На примере группы видов, составляющих европейскую фауну цестод рода 01рЬу11оЬоЬЬг1иш,' впервые апробирована возможность использования методов количественного иммунологического анализа для решения проблем видовой систематики, экологии, филогении и эволюции паразитических организмов и выявления специфики паразито -хозяинных отношений, формируемых видами и внутривидовыми группировками этих цестод с их дефинитивными хозяевами.

2. Установлено, что использование показателя иммунологической

, - 19 -

дистанции (I.d. no Mainardl.1957) позволяет четко дифференцировать все исследованные виды рода, включая близкие виды, трудно различимые по общепринятым систематическим признакам.

3. Показано, что использование I. d. позволяет количественно оценивать степень иммунологического (антигенного) сродства между видами рода, которая, как показано работами акад. С. С. Шварца и его школы, достаточно корректно отражает степень генетического сродства иещу ними. Это открывает дополнительные возможности для анализа эволюции видов, поскольку позволяет применить количественный критерий при сравнительной оценке роли отдельных факторов видообразования и реконструкции филогенетических отношений. Показано, что количественные показатели степени иммунологической дивергенции исследованных видов лентецов хорошо согласуются с качественными различиями экологии их жизненных циклов и гостальной специфичности на фазах дополнительного и окончательного хозяев.

4. На примере двух видов (D.dendriticum и D. ditremum) установлен закономерный характер иммунологических различий между популяциями лентецов. При этом количественные значения I. d. между популяциями одного вида существенно меньше, чем минимальные межвидовые различия по этому показателю. Максимальные показатели мемпопуляционной I. d. отмечены при сопоставлении D.dendriticum из двух популяций чаек, обитающих в условиях практически абсолютной экологической изоляции. Наименьшие значения, в том числе и случаи отсутствия I.d., зарегистрированы у D.ditremum, между популяциями облигатных хозяев которых - крачек имеется высокий уровень панмиксии.

5. На модели этих же видов установлено, что в пределах одной популяции паразитов (в одной колонии рыбоядных птиц) между разными гостадьными экоформами лентеца одного вида имеются закономерные иммунологические различия. При этом значения I. d. между разными экоформами паразитов одного вида, как правило, заметно больше, чем между разными популяциями этого жв вида лентецов.

6. Разработан комплекс иммунологических методик, позволяющий выявлять у особей окончательных хозяев и определять количественно антигенные компоненты, перекрестно - реагирующие с видоспецифич-ными антигенами лентецов (гетерогенные антигены). Сравнительное изучение паразито-хозяинных систем, образуемых D.dendriticum и D. ditremum с рыбоядными птицами, показало наличие таких антигенов у всех обследованных видов хозяев каждого из видов лентецов.

7. Установлено, что наличие перекрестно-реагируюкк антигенов

со специфичным паразитом не является общим видовым свойством каждого из исследованных видов птиц-хозяев. Напротив, число особей хозяев, имеющих гетерогенные антигены со своим паразитом, никогда не превышает 40 X от числа обследованных экземпляров данного вида птиц. Выявлено, что встречаемость особей, имеющих перекрестно-реагирующие антигены, несколько выше • в популяциях хозяев Б. <1епс1г1исшп (до 40 X). чем Б. с1 иге шит (до 30 X ). При этом частота встречаемости особей, имеющих гетерогенные антигены с 0.с1епс1г1исит и 0. сНЬгешшп, существенно (в 2-3 раза) выше у обли-гатных хозяев этих паразитов по сравнению с факультативными.

8. Сравнительный анализ паразито-хозяинных систем, образуемых видами Б. <1еп<1г1исит и Б. сШгетшп, показал существенные различия между ними по количественному выражению гетерогенных антигенов. Установлено, что количество этих антигенов в системах, образуемых предковым видом 0. с!епс1гИлсит со своими хозяевами, на порядок выше, чем в системах, формируемых более молодым видом Б. (ИЪгетшп. Количество гетерогенных антигенов у хозяев обоих видов лентецов заметно выше в случае облигатных систем, причем различия между облигатными и факультативными хозяевами по количеству перекрестно -реагирующих антигенов более существенны у вида Б. сНЬгешшп.

9. Цри сравнительно-иммунологическом изучении паразито-хозя-ишшх систем, образуемых Б. сЗепЛИИсшп и Б. сШгетшп, установлены существенные различия по частоте встречаемости антигенов и антител в различных биосубстратах птиц (в слизистой кишечника, в фаб-рициевой сумке и в сыворотке крови). У 100 X птиц при паразитиро-вании О. депдгИ№ит зарегистрированы антигены в кишечнике и антитела в сыворотке крови, тогда как антитела в кишечнике обнаруживались у 50 % инвазированных хозяев. В случае 0. сНЬгешт наибольшую частоту встречаемости показывают антитела в кишечнике (около 80 X зараженных птиц). На этом фоне отмечено резкое снижение встречаемости антигенов в кишечнике и антител в сыворотке крови (около 30 7. ).

10. Сравнение паразито-хозяинных систем, образуемых иммунологи-чески близкими, но различающимися по эволюционному возрасту видами лентецов (пара Б. бегоЗписш - Б.<Ш;гетит) показывает, что основным направлением иммунологической коадаптации является увеличение частоты встречаемости и количества гетерогенных антигенов. Для молодых систем, где эти показатели относительно низки, характерна доминирующая роль местных иммунных реакций, что приводит к нейтрализации антигенов у большинства особей хозяев уже в

кишечнике, следствием чего является редкое проявление системного иммунного ответа у зараженных птиц. Ш мере коэволюции систем увеличение частоты встречаемости и количества гетерогенных антигенов сопровождается уменьшением доли хозяев, имеющих антитела в кишечнике. Судя по тому, что антигены в этом случае обнаруживаются у всех зараженных птиц, можно полагать, что и эффективность местных реакций незначительна. Зато существенно выше поступление антигенов в иммунокомпетентные органы и иммуногенез системного ответа, результатом чего и является обнаружение сывороточных антител у всех без исключения инвазированных хозяев.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Sergeeva E. G., Freze V.I. The specific composition of intermediate hosts of cestodes of the genus Dlphyllobothrlum under conditions in Karelia.// Helminthologia, 1981, v. 18, p. 189 - 193.

2. Фрезе В. И. , Сергеева Е. Г., Кулинич JL И. Серологические особенности видов цестод рода Diphyllobothrium (Cestoidea, Pseudo-phyllidea) фауны СССР. // Abstr. Rep. IVth Internat. Symp. Helm. 1982, p. 49.

3. Сергеева E. Г. Антигенное сродство видов рода Diphyllobothrium (Cestoidea,Diphyllobothriidae), распространенных на территории Карелии. //Паразитология, 1983,т. 17,N.4,с. 261-267.

4. Freze V. I., Sergeeva E.G., Kulinich L.I. Antigenic affinity of cestode species from the genus Diphyllobothrium (Cestoidea: Diphyllobothriidae) recorded from the territory of Karelia. // Helminthologia, 1983, v.20, p. 121-129.

5. (Срезе R И., Далин M. R , Сергеева E. Г. Реакция агглютинации корацидиев псевдофиллидных цестод и ее использование в цестодоло-гических исследованиях. // Паразитология, 1985, в. 4, с. 257-263.

6. Freze V. I., Dalin M V., Sergeeva E.G. Coraoidia agglutination reaction of pseudophyllid cestodes and its application in cestod studies. // Angewandte Parasitologic, 1985, v. 26, p. 85-90.

7. Сергеева E. Г., Савина К A., Шэвченко С. Ф., Фрезе R И., Далин U. R Изыскание способов получения поверхностных антигенов дифиллоботриид. // Мэд. паразитология, 1987, N. 5, с. 51-55.

8. Сергеева Е. Г., Шэвченко С. Ф., Басова R R , Фрезе R И., Далин M.R Антигенные эритроцитарные диагностикумы двух специфич-ностей (Diphyllobothrium dendrltlcum, D.ditremum) и их использование для выявления копроантител при цестодозах. // Мэд. паразито-

- Ей -

логия, 1987, N. 6, с. 24-27.

9. Шэвченко С. Ф., Фрезе R И. , Сергеева Е. Г., Далин Ы. Е Роль копроантител в регуляции зараженности рыбоядных птиц (чаек, крачек) дифиллоботриидами в условиях Карелии.// Симпозиум "Шпуляци-онная биология гельминтов. Тез. докл. Москва, 1987, с. 105-106.

10. Sergeeva E.G. .Savina N. А., Shevchenko S. F., Freze V.l., Dalln M.V. On the methods of obtaining diphyllobothrlld surface antigens. // Angewandte Parasitology, 1987, v. 28, p. 73-79.

11. Сергеева E. Г., Кравцов Э. Г., Фрезе В. И., Далин U. Е Иммунный ответ дефинитивных хозяев на антигены дифиллоботриид.

// Мед. паразитология« 1988, N. 6, с. 65-68.

12. Сергеева Е. Г. Различия поверхностных антигенов трех видов дифиллоботриид, выявляемые серологическими методами. // Мэд. паразитология, 1989, N. 2, с. 61-65.

13. Шэвченко С. Ф., Фрезе Е И., Сергеева Е. Г., Далин U. Е Коп-роантитела у птиц (чаек и крачек), зараженных Diphyllobothrlum dendrltlcum и D. ditremum. // Материалы научной конференции Всесоюзного Общества Гельминтологов, вып. 38, Москва, 1989, с. 244-252.

14. Sergeeva E.G., Kravtzov Е. G., Freze V.l., Dalln M. V. The immune respons of the definitive hosts to diphyllobothrlld antigens. // Angewandte Parasitologie, 1990, v. 31, H. 1, p. 43-46.