CC BY
68
Патогенез, патология и экономический ущерб
УДК 619:616.995.121
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИХ, МИКРОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ И ИММУНОЛОГИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ОБЛИГАТНЫХ И НЕОБЛИГАТНЫХ ХОЗЯЕВ ЛЕНТЕЦА Diphylobothrium dendriticum (CESTODA: PSEUDOPHYLLIDAE)
О.Е. МАЗУР1 кандидат биологических наук Н.М. ПРОНИН1 доктор биологических наук А.С. ФОМИНА1 кандидат биологических наук С.В. ПРОНИНА2 доктор биологических наук 1 Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, г. Улан-Удэ, e-mail: [email protected] 2 Бурятский государственный университет, г. Улан-Удэ
Приведены результаты сравнительного анализа гематологических, микроморфологических и иммунологических реакций облигатного (серебристая чайка) и необлигатных (сирийский хомяк, кошка) хозяев лентеца Diphyllobothrium dendriticum. Установлено снижение уровня гемоглобина в крови зараженных птенцов чаек, которое частично компенсируется интенсификацией эритропоэза. Отмечено угнетение эри-тропоэза у необлигатных хозяев. Показано, что инвазия лентецом вызывает активацию Т-клеточного звена иммунитета и иммунодепрессию гуморального звена иммунитета у необлигатных хозяев и низкую активность Ти В-клеточных реакций у облигатного хозяина.
Ключевые слова: цестода, Diphyllobothrium dendriticum, гематология, патоморфология, Т- и В-клеточный иммунный ответ.
Проблема взаимоотношений в системе паразит-хозяин - одна из важнейших в паразитологии и экологии, так как характеризует коадаптивные реакции двух и более антигенно и генетически чужеродных организмов. Необходимость изучения взаимоотношений в системе, образуемой ленточными червями сем. Diphyllobothriidae (Luhe, 1910), определяется их эпидемиологическим и эпизоотическим значением. В бассейне оз. Байкал выявлено три вида дифиллоботриид: Diphyllobothrium latum (Linnaeus, 1758), D. dendriticum (Nitsch, 1824) и D. ditremum (Creplin, 1825) [11].
D. dendriticum - лентец чаечный, на стадии плероцеркоида является паразитом рыб подотряда лососевидные (Salmanoidei), а на имагинальной стадии - рыбоядных птиц в Байкальском природном очаге дифиллоботриоза. Плотоядные животные, в том числе человек также включаются в жизненный цикл лентеца, как необлигатные окончательные хозяева [16].
Описано заболевание, вызываемое D. latum - лентецом широким, пато-генность которого установлена [2, 3, 22]. Имеются немногочисленные работы, посвященные влиянию D. dendriticum на морфофункциональные изменения в различных органах дефинитивного хозяина разных классов [1, 7, 10, 17]. Взаимоотношения плероцеркоидов D. dendriticum - рыбы на тканевом и
организменном уровне описаны в монографии [15]. D. ditremum не имеет эпидемиологического значения.
Исследований относительно ответных реакций иммунной системы на паразитирование D. dendriticum у дефинитивных хозяев не обнаружено. В связи с этим нами проведена серия экспериментов по заражению облигатных и необлигатных хозяев лентецом чаечным. Результаты этих опытов изложены в публикациях: по морфофункциональным реакциям отдельных органов [14, 18, 20] и частично по отдельным видам хозяев [5, 8, 9, 21]. В данной работе сделана попытка обобщить в сравнительном аспекте клеточные и тканевые реакции на инвазию D. dendriticum облигатного хозяина - серебристой чайки (Larus argentatus mongolicus) и необлигатных - сирийского хомяка (Mesocricetus auratus) и кошки домашней (Felis catus).
Материалы и методы
Работа выполнена в лаборатории паразитологии и экологии гидробио-нтов Института общей и экспериментальной биологии СО РАН, на кафедре анатомии и физиологии медицинского факультета Бурятского госуниверситета и на биостанции «Монахово» в Чивыркуйском заливе оз. Байкал в 2006, 2008-2009 гг. Инвазионный материал был получен от байкальского омуля -облигатного дополнительного хозяина D. dendriticum в оз. Байкал. Использованы экспериментальные модели D. dendriticum - серебристая чайка, D. dendriticum - сирийский хомяк и D. dendriticum - кошка:
1. Птенцы серебристой чайки были взяты из колонии на о-ве Малый Калтыгей Чивыркуйского залива оз. Байкал в возрасте 1-3 сут. Проведено 2 серии экспериментов: 1) птенцов (12 особей) заразили перорально 10 (1-я группа), 20 (2-я группа) и 30 (3-я группа) плероцеркоидами на одну птицу. Контролем служили незараженные птенцы; 2) птенцов заразили 10 плероцеркоидами и разделили на 2 группы по 6 птиц в каждой, 3-ю контрольную группу составили незараженные птицы (6 особей). Исследования проводили на 5 и 10-е сутки эксперимента.
2. Сирийские хомяки были взяты в возрасте 3-х месяцев. Доза заражения составила 17 плероцеркоидов на одно животное, заданных однократно перорально. Всего 9 хомяков, из которых трое служили контролем. Исследования проводили на 3, 8 и 16-е сутки после заражения.
3. Беспородные котята взяты в возрасте 18 сут. Животных распределили на 3 группы по 3 животных в каждой. 1-я группа служила незараженным контролем. Остальных котят заразили плероцеркоидами однократно перорально в дозе (на одно животное) 8 экз. (2-я группа), 16 экз. (3-я группа). Исследования проводили на 3 и 7-е сутки после заражения.
Для отражения общего характера изменений используются качественные (сильная, средняя, слабая) величины в виде векторов направления того или иного признака (табл. 1-3).
Копроовоскопические исследования проведены по методу Като [4]. Приживаемость гельминтов определяли при вскрытии экспериментальных животных. Морфофункциональную оценку иммунокомпетентных органов и гематологические исследования проводили по общепринятым методам [8, 14, 21].
Результаты и обсуждение
Изучение гельминтологических, гематологических, морфофункциональ-ных и иммунологических параметров при экспериментальном заражении D. dendriticum дефинитивных хозяев облигатных (чайка) и необлигатных (хомяк, кошка) для данного паразита позволили проследить характер паразито-хозяинных отношений в модельных системах.
Приживаемость. Результаты по приживаемости плероцеркоидов ленте-ца чаечного у дефинитивных хозяев двух классов (птицы и млекопитающие) показали увеличение зараженности: 17,7 % (сирийский хомяк) - 47,1 % (се-
ребристая чайка) - 75 % (кошка). У всех дефинитивных хозяев лентец чаеч-ный локализуется в тощей кишке, а при сильной интенсивности инвазии и в двенадцатиперстной кишке у кошки [19]. Полученные нами результаты согласуются с данными экспериментов, проведенных ранее на моделях лентец чаечный - сирийский хомяк и лентец чаечный - чайка (из дельты р. Селенги), в которых также выявлен относительно высокий уровень приживаемости ленте-цов у необлигатного (31,1-31,8 %) и облигатного (34,5 %) хозяев [12, 13].
Тонкий кишечник. Проведенные исследования органа локализации лен-теца - тонкого кишечника позволили выявить достоверное увеличение мито-тической активности клеток, числа бокаловидных клеток и плазмоцитов в собственной пластинке слизистой оболочки всех зараженных животных, наиболее выраженное у необлигатных хозяев (табл. 1).
1. Векторы интенсивности гематологических, иммунологических и микроморфологических параметров облигатного и необлигатных хозяев при экс_периментальном заражении В. ёепёгШеит__
Структурный компонент Чайка Хомяк Кошка
Слизистая оболочка кишечника
Плазмоциты т тт ттт
Интраэпителиальные лимфоциты (Т-лимфоциты) тт тт ттт
Митотически делящиеся клетки тт тт ттт
Бокаловидные клетки т тт тт
Тучные клетки 0 ттт 0
Эозинофилы тт т т
Периферическая кровь
Гемоглобин X XX XX
Эритроциты N X X
Незрелые эритроциты ттт
Лейкоциты X X
Иммуноглобулины N
Т-лимфоциты X
Т-лимфоциты хелперы X -
Т-цитотоксические лимфоциты - XX -
В-лимфоциты XX -
Тимус
Площадь мозговой зоны тт ттт -
Площадь телец Гассаля ттт тт -
Митотически делящиеся клетки т ттт -
Бластные формы и большие лимфоциты ттт ттт -
Малые лимфоциты корковой зоны тимуса XX -
Тучные клетки 0 тт -
Эозинофилы ттт 0 -
Клетки с деструктивными изменениями тт тт -
Селезенка
Площадь лимфоидной ткани тт ттт -
Большие лимфоциты т т -
Малые лимфоциты в Т- зоне X XX -
Плазмоциты в маргинальной зоне и в эллипсодах тт XX -
Нейтрофильные лейкоциты в маргинальной зоне и в эллипсоидах тт тт -
Примечание. т - увеличение признака; X - уменьшение признака, «-» - не исследовано; «№> - нет изменений по сравнению с незараженными особями; «0» - не обнаружено; «|» - слабые изменения; «Ц» - средние; «|Ц» - сильные изменения.
Отмечена активная выработка бокаловидными клетками муцинов в просвет кишечника. Муцины защищают слизистую оболочку кишечника хозяина от механического воздействия паразита, блокируя двигательную активность гельминтов. У серебристой чайки и котят тучные клетки в слизистой оболочке кишечника нами не выявлены как у интактных, так и у зараженных особей. Напротив, у хомяков при инвазии лентецом обнаружено значительное увеличение содержания и функциональной активности таковых. При этом максимальное увеличение числа тучных клеток наблюдали в тот период инвазионного процесса, когда паразит начинает продуцировать половые продукты.
Кровь. Система гемопоэза обладает высокой реактивностью. Эритроид-ные клетки и иммуноциты легко перераспределяются, циркулируя по всему организму, тем самым, обеспечивая развитие адаптивных и иммунных реакций. Изменения красной крови у зараженных плероцеркоидами D. dendriticum животных однотипные: достоверно снижается уровень гемоглобина и общее число эритроцитов (табл. 1). Наиболее значительные изменения в эритроцитарной картине крови наблюдали у хомяков и котят. Напротив, изменения гематологических реакций у чаек имели в основном характер тенденции. Стабильный уровень эритроцитов крови зараженных птиц сохранялся за счет интенсификации эритропоэза (увеличение числа незрелых форм). Выявленные гематологические трансформации у облигатного и необлигат-ных хозяев указывают на нарастающее угнетение дыхательных процессов крови при отсутствии дегенеративных нарушений эритроидных клеток.
В динамике уровня иммуноцитов крови облигатных и необлигатных хозяев в период активного созревания D. dendriticum прослеживается единая тенденция - снижение общего числа лейкоцитов, абсолютного содержания Т-лимфоцитов и их субпопуляций - Т-хелперов и Т-цитотоксических клеток (Тц) (табл. 1). Известно, что воспалительные Т-хелперы (ТЫ) активируют к пролиферации и дифференцировке цитотоксические Т-лимфоциты [6], поэтому в условиях угнетения хелперной активности иммуноцитов вполне объяснимо снижение Т-цитотоксического потенциала клеток. Аналогичную закономерность наблюдали в популяции зрелых В-клеток крови (низкий уровень показателя) у птенцов серебристой чайки и хомяков. Снижение хелпер-ной активности Т-лимфоцитов крови ведет к уменьшению пула зрелых В-лимфоцитов. К концу эксперимента, когда все дифиллоботрииды достигли половозрелой стадии иммунологические реакции хозяина характеризовались активацией Т-системы иммунитета за счет Т-хелперов. Однако усиление хел-перной активности лимфоцитов было недостаточным для стимуляции проти-вопаразитарной защиты организма (низкий уровень Тц и В-лимфоцитов).
Реакция иммунной системы дефинитивных хозяев на заражение ленте-цом сопровождалась стабильным уровнем иммуноглобулинов в сыворотке крови на протяжении всего эксперимента у птенцов чаек, по сравнению с контролем, и сильным его снижением у котят.
Тимус. В тимусе зараженных хомяков и птенцов серебристой чайки наблюдали идентичные микроморфологические изменения (табл. 1). Выявлено достоверное увеличение относительной площади мозгового вещества и телец Гассаля. В функциональных зонах долек тимуса у зараженных животных отмечено увеличение доли бластных клеток в корковой зоне, числа клеток с деструктивными изменениями, эозинофилов и тучных клеток. Однако, число митотически делящихся клеток и больших лимфоцитов было ниже у обли-гатного хозяина. При инвазии также достоверно снижалось содержание малых и средних лимфоцитов (исключение - субкапсульная зона).
Селезенка. В селезенке отмечено увеличение площади лимфоидной ткани по сравнению с незараженными особями, более выраженное у необлигат-ного хозяина (табл. 1). Во всех функциональных зонах селезенки серебристой чайки и хомяка регистрировали однотипное повышение числа больших лимфоцитов и снижение малых лимфоцитов, наблюдали инфильтрацию нейтро-
фильными лейкоцитами эллипсоидов (серебристая чайка) и маргинальной зоны (хомяк) органа. У хомяка отмечено сильное снижение зрелых плазмо-цитов в маргинальной зоне, что указывает на ингибирующее воздействие паразита на процесс дифференцировки В-лимфоцитов в их эффекторные формы, и, напротив, у чайки - увеличение числа этих клеток в эллипсоидах селезенки.
Брыжеечные лимфатические узлы. Структурно-функциональные изменения в брыжеечных лимфатических узлах при инвазии лентецом чаечным изучали только у хомяков (табл. 2).
2. Векторы интенсивности изменения структурных компонентов брыжеечных лимфатических узлов необлигатного хозяина (сирийский хомяк) при экспе-
Структурный компонент Вектор
Большие лимфоциты т
Малые лимфоциты Т
Тучные клетки тт
Плазмоциты в мозговых тяжах
Эозинофилы 4
Можно выделить два направления изменения признаков: усиление Т-клеточного иммунного ответа (увеличение числа больших и малых лимфоцитов), и угнетение В-клеточного иммунного ответа, на что указывают значительное снижение числа плазматических клеток в мозговых тяжах узла у зараженных особей, а в мантии лимфатических узлов их не обнаруживали вовсе. Полученные данные свидетельствуют о нарушении образования эффек-торных В-лимфоцитов.
Бурса. Инвазия лентецом чаечным вызывает увеличение относительной площади коркового вещества фолликулов в бурсе серебристой чайки, повышение пролиферативной активности лимфоцитов, инфильтрацию межфолликулярного пространства эозинофилами и псевдоэозинофилами (табл. 3). Достоверно увеличивалось число деструктивно измененных клеток при одновременном снижении их макрофагальной активности. Увеличение содержания мало-дифференцированных клеток по сравнению с контролем отмечено в корковой зоне, снижение малых и средних лимфоцитов - в корковой и мозговой зонах.
3. Векторы интенсивности изменения структурных компонентов бурсы обли-гатного хозяина (серебристая чайка) при экспериментальном заражении
D. dendriticum
Структурный компонент Вектор
Бластные клетки ТТТ
Малые лимфоциты корковой зоны N
Плазмоциты корковой зоны 44
Плазмоциты мозговой зоны N
Клетки с деструктивными изменениями в корковой и мозговой зонах ТТТ
Эозинофилы Т
Таким образом, в результате экспериментального исследования клеточных и тканевых реакций органов иммуно- и гемопоэза в паразито-хозяинных системах «Diphyllobothrium dendriticum - дефинитивные хозяева (облигатный - серебристая чайка, необлигатные - сирийский хомяк, кошка)» установлено:
- характер и глубина клеточных и тканевых реакций у дефинитивных хозяев в модельных системах зависят от специфичности паразита;
- активация Т-клеточного звена иммунитета у необлигатных хозяев и низкая его активность у облигатного хозяина;
58
- слабая активация В-клеточного звена иммунитета у облигатного хозяина и иммунодепрессия его - у необлигатных;
- аллергические процессы к инвазии развиваются у всех видов хозяев;
- интенсификация эритропоэза у облигатного хозяина и угнетение его у необлигатных хозяев;
- уровень системного иммунного ответа у облигатного хозяина (серебристая чайка) более высокий, чем у необлигатных хозяев (сирийский хомяка, кошка), у которых более выражены местные реакции иммунной защиты.
Работа выполнена по проекту НИР СО РАН № VI. 43.1.3 «Паразитарные системы...» и при поддержке РФФИ (проект № 08-04-98035р-сибирь-а). Благодарим сотрудников лаборатории паразитологии и экологии гидробионтов ИОЭБ СО РАН Л.В. Толочко и И.А. Кутырева за содействие в проведении экспериментов.
Литература
1. Герасимова А.В., Благов Н.А., Рженицин В.В. и др. О роли чаек в распространении дифиллоботриозов // Матер. науч. конф. Всес. о-ва гельминтол.
- М., 1969. - Ч. 2. - С. 189-187.
2. Гостева Л.А., Сергеева В.Т., Макаревич Н.И. Активность лизоцима у больных дифилоботриозом // Мед. паразитол. и паразит. бол. - 1991. - № 2. -С.11-13.
3. Делямуре С.Л., Скрябин А.С., Сердюков А.М. Дифиллоботрииды -ленточные гельминты человека, млекопитающих и птиц // Основы цестодо-логии. - М.: Наука, 1985. - Т. XI. - 200 с.
4. Котельников Г.А. Гельминтологические исследования животных и окружающей среды. - М.: Колос, 1983. - 208 с.
5. Кутырев И.А., Пронина С.В. Изменение состава тучных клеток двенадцатиперстной кишки сирийского хомяка при экспериментальном дифил-лоботриозе // Морфология. - 2010. - № 2. - С. 44-47.
6. Лебедев К.А., Понякина И.Д. Иммунная недостаточность (выявление и лечение). - М.: Мед. книга, 2003. - 443 с.
7. Майборода А.А., Тимошенко Т.М., Козакова А.А. и др. Структура природного очага дифиллоботриоза в районе пролива Малое море оз. Байкал // Республ. сб. науч. тр. «Гельминтозы человека». - Л.: Изд-во Ленингр. НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера, 1987. - С. 56-62.
8. Мазур О.Е., Пронин Н.М., Толочко Л.В. Гематологические и иммунологические характеристики птенцов серебристой чайки (Larus argentatus) при экспериментальном заражении Diphyllobothrium dendriticum (Cestoda: Pseudophyllidae) // Известия РАН, серия биол. - 2007. - № 4. - С. 420-427.
9. Мазур О.Е., Толочко Л.В., Пронина С.В. Гематологические характеристики котят Felus catus при экспериментальном заражении Diphyllobothrium dendriticum (Pseudophyllidea: Diphyllobothriidae) // Вестн. БГУ. - 2007. - № 3. - С. 228-231.
10. Плотников Н.Н. К клинике, патогенезу и терапии дифиллоботриоз-ной анемии // Клин. мед. - 1955. - № 7. - С. 38-43.
11. Пронин Н.М. Паразиты рыб и других гидробионтов Байкальского региона опасные для людей // Проблемы общей и региональной паразитологии.
- Улан-Удэ: Изд-во Бурят. с.-х. академии, 2000. - С. 134-140.
12. Пронин Н.М., Пронина С.В., Тимошенко Т.М. Золотистые хомячки в модели паразитарной системы // Тез. докл. XII Всес. конф. по природной очаговости болезней. - Новосибирск, 1989. - С. 167-168.
13. Пронин Н.М., Тимошенко Т.М., Санжиева С.Д. Динамика яйцепро-дукции и плодовитость цестоды Diphyllobothrium dendriticum (Nitzsch, 1824) (Cestoda: Pseudophyllidae) // Паразитология. - 1989. - Т. 23, Вып. 2. - С. 146-151.
14. Пронина С.В. Мазур О.Е., Пронин Н.М. и др. Морфофункциональ-ные характеристики тимуса и иммунологические показатели сирийского хомяка при экспериментальном заражении цестодой Diphyllobothrium
dendriticum (Pseudophyllidea: Diphyllobothriidae) // Паразитология. - 2010. -44(2). - С. 135-145.
15. Пронина С.В., Пронин Н.М. Взаимоотношения в системах гельминты
- рыбы. - М.: Наука, 1988. - 176 с.
16. Пронина С.В., Пронин Н.М. Байкальский природный очаг дифилло-ботриоза (структура, эпизоотология и эпидемиология). - Улан-Удэ: Изд-во БГУ, 2010. - 44 с.
17. Пронина С.В., Тимошенко Т.М. Влияние лентеца чаек Diphyllo-bothrium dendriticum (Nitsch, 1824) на микроморфологическую картину органов пищеварения золотистых хомяков // Сиб. биол. журнал. - 1991. - Вып. 2.
- С. 47-52.
18. Пронина С.В., Фомина А.С. Морфофункциональные изменения в тимусе сирийского хомяка при экспериментальном заражении цестодой Diphyllobothrium dendriticum (Pseudophyllidea: Diphyllobothriidae) // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. - Иркутск. - 2009. - № 2(66). - С. 125-128.
19. Толочко Л.В., Пронин Н.М. Приживаемость Diphyllobothrium dendri-ticum (Pseudophyllidea: Diphyllobothriidae) от байкальского омуля у различных видов окончательных хозяев в эксперименте // Вестн. Бурят. гос. ун-та. Биология, география. - Улан-Удэ: Изд-во Бурят. гос. ун-та, 2008. - Вып. 9. - С. 205-207.
20. Фомина А.С., Пронина С.В. Реакция эозинофилов тимуса и бурсы серебристой чайки при экспериментальном заражении лентецом чаечным Diphyllobothrium dendriticum (Nitzsch,1924) (Cestoda: Pseudophyllidea) // Морфология, 2010. - Т. 138, № 5. - С. 36-39.
21. Фомина А.С., Пронина С.В. Реакция иммуннокомпетентных органов серебристой чайки. Гистоморфология органов при заражении Diphyllobothrium dendriticum. - Изд-во LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG Dudweiler LandstraЯe 99 66123 Saarbracken Germany, 2011. - 152 с.
22. Vuylsteke P., Bertrand C., Verhoef G.E., Vandenberghe P. Case of megaloblastic anemia caused by intestinal taeniasis // Ann. Hematol. - 2004. - V. 83, № 7. - Р. 487-488.
Comparative analysis of hematological, micromorphological and immunological reactions of obligate and not obligate definitive hosts Diphyllobothrium dendriticum (Cestoda: Pseudophyllidae)
O.E. Mazоur, N.M. Pronin, A.S. Fomina, S.V. Pronina
The data on hematological, micromorphological and immunological reactions of obligate hosts (nestlings of herring gull) to cestode Diphyllobothrium dendriticum invasion in comparison with ones of unobligated hosts (syrian hamster, a cat) were analyzed. There were clear tendency to decreasing of hemoglobin level in blood of the infected herring gull's nestlings. The tendency is partially compensated with the intensification of erythropoiesis in obligate hosts, and vice versa its depression in unobligated hosts. The cestode invasion activates Т-cell immune response and suppresses a B-cell response of unobligated hosts and activates lowly Т-and В-cell reactions of the obligate hosts.
Keywords: cestoda, Diphyllobothrium dendriticum, hematology, pathologic morphology, Т- and B-cell immune response.
