Únik parazitů před imunitní
odpovědí hostitele a manipulace
hostitelského fenotypu
Obecná parazitologie - přednáška 4
Andrea Vetešníková Šimková, simkova@sci.muni.cz
Diverzita únikových mechanizmů vůči imunitě
hostitele
► na úrovni molekulární
► aktivní a pasivní mechanizmy
► Pasivní únik – parazit neprodukuje žádné molekuly, které
by aktivně ovlivnili imunitní systém hostitele
► Aktivní únik – parazit produkuje specifické molekuly blokují
nebo modifikují specifické kroky v hostitelské
imunitní odpovědi, nebo interferují se základními
buněčnými funkcemi obrany
Pasivní únik
► 1. Parazit se schová
► Parazitoidi kladou vajíčka do tukových rezerv hostitele,
invaze do CNS nebo očí
► 2. Parazit se stane neviditelný
► odvrhne antigenní povrchové komponenty, když je
rozpoznán hostitelem (Leishmania) nebo kamufluje signály
► 3. Parazit změní identitu
► změní antigenní povrch v průběhu infekce (hostitel nemůže
sledovat parazita)
► Plasmodium falciparum – 60 variant,
nematoda, bakterie, virusy
Pasivní únik
► 4. Únik mutací
► Mutace antigenního povrchu parazita, prospěch pro celou
populaci parazita
► HIV, virus chřipky
► 5. Molekulární mimikry
► Produkce molekul zabraňujících prezentaci antigenů na
infikovaných hostitelských buňkách (někdy řazeno do
mechanizmů aktivního úniku)
► Plasmodium, schistosomy, nematody
► 6. Přechod do klidových stádii (quiescence, latence)
► Stávají se inaktivní (bez metabolické aktivity a replikace)
Pasivní únik
► 5. Formování kapsul
► Některé bakterie produkují polysacharidové kapsuly - únik
aktivaci komplementu hostitele a zničení fagocyty
► Kapsula překrývá Ag, buňky IS těžko rozeznávají parazita
► Fagocyty rozpoznají bakterii pouze pokud má hostitel dost
času vytvořit protilátky vůči kapsulárním antigenům
Aktivní únik
► Obecná a rozšířená strategie manipulace imunitního
systému hostitele
► V průběhu koevoluce parazitů a hostitelů – někteří paraziti
integrují geny svých hostitelů do svého genomu
► Sekreční systém bakterií
Cíle úniku před imunitou hostitele
► Parazit musí překonat sérii imunitních odpovědí hostitele
► Př. Hostitel obratlovec
Cíle úniku před imunitou hostitele
► 1. Uniknout rozeznání
► Rozeznání parazita hostitelem = první krok v kaskádě
hostitelské obrany
► Paraziti aktivně působí proti rozeznání hostitelem
► Př. Schistosomy ničí opsonizační molekuly, které hostitel
deponuje na povrch parazita, viry produkují molekuly, které
se vážou na MHC I a blokují vlastní rozeznání parazita
Cíle úniku před imunitou hostitele
► 2. Předejít útoku komplementu
► Komplement = část vrozeného imunitního
systému aktivovaná jako první linie obrany
► Paraziti brání připojení komplementu k
jejich membráně
► Streptococcus, Staphylococcus aureus
► 3 různé biochemické kaskády aktivující komplement – cíl
zásahu parazitů
Cíle úniku před imunitou hostitele
► 3. Předejít usmrcení PMNs
► Neutrofyly – první linie obrany u obratlovců, jsou cílem
útoku parazitů
► Př. Staphylococcus aureus produkuje inhibiční proteiny,
které se vážou na receptory neutrofylů, blokují jejich
spojení
► Mnoho parazitů brání přístupu PMNs na místa infekce
Cíle úniku před imunitou hostitele
► 4. Předejít usmrcení makrofagy a fagocyty
► Různé triky parazitů
► Modifikace buněčného cytoskeletu – hostitelská buňka není
schopná fagocytózy
► Blokování transportu do lysozomů (baktérie)
► Toxoplasma modifikuje membránu hostitelské vakuoly
produkci vlastních proteinů, blokování další imunitní
odpovědi
► Paraziti brání fúzi buněk
Cíle úniku před imunitou hostitele
► 5. Manipulace signálních sítí
► Imunitní systém je koordinován signální sítí (cytokiny,
chemokiny, interferony)
► Hlavní strategie vyhýbání se imunitnímu systému hostitele
► Modulace TNF receptorů produkci homologů, modulace
drah cytokinů
► Př. Leishamania inhibuje cytokin IL-12
v dentritických buňkách a makrofágech
Cíle úniku před imunitou hostitele
► 6. Narušení prezentace a zpracování antigenů
► Prezentace antigenů antigen prezentujícím buňkám –
► Role dendritických buněk – stimulují T-buňky a uvolňují
chemokiny a cytokiny
► Př. MHC II exprese (odpovědná za prezentaci parazitických
peptidů prezentujícími buňkami) je atakována bakteriemi
► Př. Viry způsobují sníženou regulaci aktivity T a NK-buněk
Cíle úniku před imunitou hostitele
► 7. Předejít usmrcení efektory
► Imunitní systém taky odpovídá produkci humorálních
efektorových molekul (reaktivní kyslíkové radikály, antimikrobiální
peptidy..)
► Paraziti neutralizují efektory, degradují, redukují jejích
účinnost
► Př. Staphylococcus redukuje negativní elektrické napětí na
buněčných membránách, Salmonella modifikuje povrchové
molekuly potřebné na přichycení
Manipulace hostitelského fenotypu
► Manipulace chování hostitele
► Manipulace morfologie hostitele
► Manipulace životní historie
► Zvyšování komponent fitness parazitů
► Přežívání parazitů – závisí na délce infekce
► Fekundita parazitů – závisí na míre transmise do dalšího
hostitele
Parazitem
indukované
změny hostitelského
fenotypu
Manipulace chování hostitele
► cílený zásah do fungování hostitelského organizmu
► modifikace vlastnosti hostitele - morfologií, regulaci
metabolizmu, specifické zásahy do nervového systému →
změny v chování infikovaného hostitele
Parazity indukované změny v hostitelském
chování
► Pozitivně ovlivňují přenos parazita
1. Přímé př. Infekce neuroendokrinního systému
2. Nepřímé př. změna fyziologických parametrů hostitele,
které evokují určitý typ odpovědi v chování infikovaného
hostitele
► Zviditelnění hostitele (agresivní mimikry)
- parazity indukovaná změna zbarvení mezihostitele,
vytváření bílých nebo tmavých skvrn nebo zduřenin
- zvýšení predační úspěšnosti definitivního hostitele
Parazity indukované změny v hostitelském
chování
př. barevné sporocysty motolice
Leucochloridium macrostomum v
tykadlech suchozemského plže Succinela
http://www.youtube.com/watch?v=EWB_COSUXMw
Parazity indukované změny v hostitelském
chování
► př. Larvální stádia motolic v kůži sladkovodních ryb (nemoc
černých skvrn)
► Posthodiplostomum cuticola
Parazity indukované změny v hostitelském
chování
► Pozměněné potravní chování
► Př. plerocerkoid tasemnice Schistocephalus solidus u koljušky
tříostní (Gasterosteus aculeatus)
Parazity indukované změny v hostitelském
chování
► parazity indukovaná změna
potravního chování hostitele –
dlouhé hledání potravy
v blízkosti predátora
VyhledávanípotravyVyhledávanípotravy
Hodiny bez potravy
► Změna pohybu = dezorientace hostitele
- parazitovaný hostitel vykazuje netypický pohyb
- př. cerkárie Diplostomum u sladkovodní ryby (MH) lokalizace
v oční čočce
Parazity indukované změny v hostitelském
chování
Parazity indukované změny v hostitelském
chování
► Pozměněné chování v přítomnosti predátora
► parazitovaný hostitel má sníženou vnímavost na přítomnost
predátora
► úniková vzdálenost mezi predátorem a infikovaným
hostitelem kratší
► reakce infikovaného hostitele na útok predátora - strnutí
Parazity indukované změny v hostitelském
chování
► Př. Toxoplasma gondii u hlodavců jako mezihostitelů –
ovlivňuje přenos do definitivního hostitele – kočky, vrozená
averze potkanů vůči kočkám, modifikace parazita – pach
kočky atraktant pro potkana
http://www.youtube.com/watch?v=__K104jSGzs
Parazity indukované změny v hostitelském
chování
► Př. Apatemon (Trematoda) u halančíků – modifikace
pohybu, „skoky“ nad hladinu - pravděpodobnost ulovení
infikované ryby volavkou je 30x vyšší než v případě zdravé
ryby
Nothobranchius furzeri metacerkarie (< 15) in mozku ryby
Parazity indukované změny v hostitelském
chování
► Chování kontrolní versus
infikované ryby
Infikovaný jedinecKontrola
infikovaná
kontrola
Parazity indukované změny v hostitelském
chování
► Selekce habitatu
► Parazitovaný hostitel se přesune do prostředí, kde je
nápadnější a snadněji dosažitelný definitivním hostitelem
► Př. Metacerkárie motolice Dicrocoelium dendriticum u
mravence (Formica praetensis)
http://www.youtube.com/watch?v=lGSUU3E9ZoM
Parazity indukované změny s dopadem na
reprodukci hostitele
► Modifikace pohlavního chování
► 1. paraziti přímo využívá reprodukční orgány hostitele
► 2. nepřímé využití hostitele - reprodukční úsilí hostitele ve
svůj prospěch (energie hostitele do reprodukce nebo
zabraňuje pohlavnímu dospívaní hostitele – kastrace)
► produkce hormonů, které zabraňují pohlavnímu dospívaní
hostitele
► Př. tasemnice Hymenolepis diminuta potlačuje vitelogenezi
u hmyzího MH (Tribolium confusum a Tenebrio molitor)
Parazity indukované změny s dopadem na
reprodukci hostitele
Parazity indukované změny s dopadem na
reprodukci hostitele
► produkce hormonů, které zabraňují pohlavnímu dospívaní
hostitele
► Př. plerocerkoid tasemnice Ligula intestinalis
► kastrace hostitele
Př. Digenea plžů
Př. Sacculina carcini (Cirripedia) parazitující kraby –
kastrace samců a samic + hormonální interference –
feminizace samců
Parazity indukované změny s dopadem na
reprodukci hostitele
http://www.youtube.com/watch?v=LFaqeTauVhA
Parazity indukované změny s dopadem na
reprodukci hostitele
► Parazitický kastrátor= ideální strategie parazita využívaní
hostitele
- parazit neredukuje délku života hostitele
- energii nevyužitou pro reprodukci hostitel investuje
energii do somatického růstu
Parazity indukované změny s dopadem na
reprodukci hostitele
► Kumulativní investice hostitele do reprodukce a hmotnosti
těla v případě neinfikovaného a infikovaného jedince
parazitickým kastrátorem
► Hostitelský gigantizmus
► Sekrece růstového faktoru, nadměrný příjem potravy,
neschopnost metamorfózy
► Sekrece analogů růstového faktoru hostitelů parazitem
Parazity indukované změny – gigantizmus
hostitele
Plerocerkoidy Spirometra mansonoides
produkují růstový faktor, který
napodobuje savčí růstový hormon
Parazity indukované změny – gigantizmus
hostitele
► 2 hypotézy
► 1. strategie parazita využívat hostitele
- pozdější užitek pro déle žijící parazity s průměrnou
rychlostí růstu (např. pro larvální stadia motolic plžů)
- zdroje uvolněné kastrací jsou investovány do hmotnosti
těla hostitele pro pozdější využití parazity, parazit indukuje
velice nízkou nebo žádnou mortalitu
► 2. adaptivní odpověď infikovaného hostitele – kompenzace
efektu parazita
Mnohonásobná infekce
více manipulujícími
parazity
Různí definitivní hostitelé –
konflikt zájmů parazitů
Stejní definitivní hostitelé –
stejný zájem parazitů =
spolupráce
Osud nemanipulujícího parazita
v hostiteli infikovanému
manipulujících parazitem