IMUNITA HMYZU SROVNÁVACÍ IMUNOLOGIE doc. RNDr. Pavel Hyršl, Ph.D. Bezobratlí:_ • 96 % živočišných druhů • málo zkoumaná skupina • důležitost výzkumu - paraziti obratlovců, poznáním mechanismů můžeme získat „biological control" nad škůdci, význam pro zlepšení chovů komerčně využívaných bezobratlých, monitorování životního prostředí, objasnění evolučních základů imunitního systému obratlovců, možnost objevu imunoreaktivních molekul pro humánní medicínu Přirozená imunita živočichů - vrozená, nespecifická, neadaptivní - evolučně starší než adaptivní (specifická, získaná) - přirozená imunita je přítomna u všech živočichů (bezobratlí i obratlovci), adaptivní pouze u malé částí obratlovců jako nadstavba přirozené imunity - rychlá odpověď - klíčové pro zahájení reakcí je rozpoznání cizorodého materiálu/patogenu - následuje aktivace buněčných a humorálních složek přirozené imunity Vnejsí bariery - fyzikální a chemická ochrana - brání ztrátám tekutin a průchodu patogenů - exoskelet členovců Buněčné složky přirozené imunity fagocyty (hemocyty, coelomocyty bezobratlých, profesionální fagocyty obratlovců) okamžitá imunitní odpověď 99,5% bakterií odstraněno EnguLFmtfnt pozdní imunitní odpověď 0,5% bakterií odstraněno Antinr.krobul ptptidtt Fat body tells Arítimitnůbiůl peptide synthesis ->- Hours to days Schneider and Chambers 2008 - nodulace, enkapsulace u bezobratlých - adherence hemocytů/coelomocytů - produkce reaktivních metabolitů kyslíku a dusíku - antioxidační mechanismy odstraňují reaktivní metabolity - zabraňují oxidačnímu stresu Humorální složky přirozené imunity - stále přítomné nebo indukované složky - antibakteriální látky (baktericidní peptidy, lytické enzymy - lysozym) - lektiny, transferrin, inhibitory enzymů - aglutininy - fenoloxidázová a koagulační kaskáda - srážení hemolymfy a tvorba melaninu (kroužkovci, měkkýši, členovci) Imunita hmyzu - modelové organismy včela medonosná Apis mellifera zavíječ voskový Galleria mellonella bourec morušový Bombyx mori /- í V í ■ octomilka Drosophila melanogaster Imunita včel - sociální imunita (včely# čmeláci, mravenci, termiti) - individuální obrana - královna - shlukování kolem královny - ochrana kolonie - úklid, ostraha - zabránění vstupu infekčních agens - resiny, propolis a další antibakteriální látky pro ochranu kolonií Insect control: Bacillus thuringiensis mycoinsectides Baculoviruses macrobiologicals EPN nematop Ji • schützt den Rasen vor Zerstörung durch Engerlinge des Gartenlaubkäfers •wird seit vielen Jahren erfolgreich auf Sportrasen eingesetzt •wird einfach in Wasser eingerührt und mit der Gießkanne verteilt ■ Anwendungszeitraum: Juli-September i ( nemaplus V Mp Trauermückenbekämpfung Lnema Y -schützt Rhododendren, Eiben, Liguster, Rosen und andere Pflanzen •hat sich seit Jahren in Baumschulen bewährt ■wirkt ausschließlich gegen Käferlarven im Boden ■wird einfach in Wasser eingerührt und mit der Gießkanne verteilt ■Anwendungszeitraum: April-Mai und August-September Entomopatogenní hlístovky (EPN) třída: Nematoda (Nematoda) řád: Háďata (Anguilata) čeleď: Steinernematidae Heterorhabditidae • vyskytují se volně v půdě • selektivita - výhradně entomopatogenní • nízké teplotní optimum - do 20°C • využívají se jako prostředek biologického boje R ßvnth-Constant it aliFEMS .Wifrobiüiöxy Review* 26 i'2003i 433^56 Infective Juvenile (IJ) Emergence In fed ion Host Death Adult J4 t j3 2-3 generations jj Development JA Heterorhabditis bacteriophora + P. luminescens TT01 R luminescens - GFP Cunent Biology 1 7, 696-90-1, May 15. £007 ££007 Elsevier Lid All rights reserved DOI 10.1016/j.cub£007.04.027 Report Nematodes, Bacteria, and Flies: A Tripartite Model for Nematode Parasitism Eli&sa A. Hallem.1 Michelle Rengarajan.1"* Todd A. Ciche.1,J and Paul W. Sternberg11' toward Hughes Medical Institute Division of Biology Cal ifo rn ia I n stitute of Te ch n o lo gy Pasadena, California 91125 Experimentální model - modulace imunity Drosophily Gal4/UAS systémem řízená exprese genů „driver line11 - specifický promotor určující místo a čas syntézy Gal4 • Gal4 - váže se na DNA a aktivuje transkripci „responder line" - Upstream Activating Sequences místem pro vazbu Gal4 • RNAi konstrukt-jeho transkripce je pod vlivem UAS Responder line [UASGFP] (3 X Driver line [R&-ÚAL4] + GFP expression GAL4 expression O GAL4 Protein ů GFP RE Regulatory Elements [UAS GFP] + - or — + + CO * [UAS GFP] [RE-GAL4] [RE-GAL4] + Duffy. Genesis, 34(1-2): 1-15, 2002. 3 3 c 3 ID 3 o 8 o -o n O Normalized mortality (fold) ->> ro co cji PPLxw1118 _Hexwma Attacin-A9287 GD Attacin-A 50319 GD Attacin-A 50320 GD Diptericin B 102607 KK Diptericin B 28736 GD Drosomycin 2703 GD GNBP-like 3 107358 KK GNBP-like 3 7545 GD IM2 43372 GD IM3 29214 GD IM18 49651 GD Metchnikowin 109740 KK PGRP-SB1 101298 KK I- Akap200 102374 KK Akap200 109996 KK Akap2005647GD starry night 107993 KK starry night 1665 GD starry night 51382 GD Argonaute 2 100356 KK Argonaute 2 49473 GD Argonaute 2 51521 GD larval translucida 18977 GD SPH93 104307 KK Wrinkled 8269 GD Attacin-A 50320 GD Non-inf. D Transglutamináza má také imunitní funkci • centrální enzym koagulační kaskády • homolog Faktoru XINa obratlovců • infekce H. bacteriophora, 100 IJ na larvu, 22 °C: 100 75 £ 50 25 w1118 □ Bc ■-Y47 ■"TG □ TG-control ■-TG-UAS-control □ Canton-S □ Hml ■-CG3066 □ E AT E R 0 h 24 h 48 h 72 h Wang etal. PLoS Pathogens, 6(2): 1-9, 2010. Transglutamináza má také imunitní funkci • transglutamináza zprostředkuje zachycení baktérií prostřednictvím tvorby koagulační matrix transglutamináza bakteriálni povrchové proteiny látkové prokoagulanty (napr. hexamerin) matrix koagulační zátky (Fondue, FBP1) pattern recognition proteins Wang etal. PLoS Pathogens, 6(2): 1-9, 2010. tin m-positive bacteria Qram-negative bacteria Dnmmycin |Tbllnoack)u1) Injury -Gr-am-poslive bacterial rnecbcfi '£ 9- — Gram-negabw q bacterial infection ■ 1£ 21 Tirnn (h) 46. Lemaitre and Hoffmann 2007 Imunitní a fyziologické parametry včel medonosných - vliv stáří jedinců - izolátory pro synchronizaci líhnutí, značení včel pro získání vzorku stejného stáří Projekt NAZV: Vývoj nových prostředku pro podporu imunity včel, prevenci a léčbu včelích onemocnění Koncentrace proteinů v hemolymfě funkčľtl rnolřkuly přirazeni Imunity. Modelové organismy: Onomilka Drosopttilo metojrogoste^ zavíječ vos kovy Galleria melloriella, bourec morušový Bombyx mori, včela medonosnáApismeHifera, slunéčko východní Harmonia fsxyndií. Projekty: * d louhadobě s.e pod il im e na řešeni p rojektů národ n ich grantovytíi agentu r GAČfi, TAČR a NAZV ■ aktuálně studujeme vliv adipokänetického hormonu pri stresových reakcích Timyzu, patogenitu entom opatcgennich h lístie, fum kel lekli n ů prod u kova nych jej ich synn biotickým i ba kteriem i a mo lekulám i podstatu d lo u híwěkostí včel Výstupy výzkumu: 1 pravidelne se účastníme mezinárodních konferencí a publikujeme vedecké články v m Euinä radních čaioniiech l^r'y * vľceinfDrmadnaTiyÉbuikupIriv rS&O Srovnávací imunologie: ' v návazností na grantové projekty se baké La bývame studiem prirazené imunity ryb a plďku Ryby munologie živočichů, Ústav experimentální biologie kupina srovnávací imunologie Ekofyziologie přirozené imunity ptáků ■ Projekt GAČR s UK Praha, katedra zoologie koroptve, sýkory Oxidační vzplanutí krevních fagocytů • Stanovení aktivity komplementu • TRAP krevní plasmy (karotenoidy) • Antioxidační enzymy Vztah mezi hematologickými a ornamentálními znaky 0ž u koroptve polní (Perdixperdix) Gabrielová B. (1), Jandová V.A. (2), Svobodová J. (2), Buchtíková S. (4), Hyrsl P. (4)? Šálek M. (2), Vinkler M. (1,3) a Albrecht T. (1,3) (1) Katedia zoologie. Přírodovědecká fakulta. Univerzita Karlova v Praze. Viničná 7, Praha 2, 128 44. CR. (2) Katedia ekologie. Fakulta životního proMíedi Četká zemědělská univerzita v Praze. Kamýcká 129, Praha 6 -Suchdol. 165 21. CR_ (3) Ustav biologie obratlovců, v.v.i.. Akademie věd české republiky. v.v.L. Kvebiá S. Bmo. 603 65. CR_ (4) Ustav expeiimeatáM biologie. Prírodovedecká fakulta. Masarykova univerzita. Kotlaiiká 267/2, Brno, 611 37, ČR Uvod Koroptev polní je ne migrujícím druhem lovné zvéŕe s nezanedbatelným hospodářským významem. Populace tohoto druhu byla negativně ovlivněna kolektivizací zemědělství v 50. letech, v důsledku čehož se koroptev stala ohroženým druhem. To vedlo k pokusům o umělé navrácení koroptve do volné přírody. Zůstává však otázkou, kteří z chovaných ptáků jsou v dobrém zdravotním stavu a jsou tedy pro tento záměr vhodní. Dobrými indikátory zdravotního stavu jsou například nej různější hema-tologické znaky. V této práci jsme se proto zaměřili na posouzení vztahů mezi vybranými hematologickými parametry (diferenciální počet leukocytu, absolútni počet leukocytu, diferenciální počet erytrocytu, hematokrit, aktivita komplementu) a dalšími kondičně závislými znaky (karote-noidní a melanoidni ornamentace, tělesná hmotnost, zánětlivá imunitní odpoveď} u divoké populace koroptve polní. ■ Karotenoidní ornament - saturation (sytost) Minimální adekvátní model pro saturation (sytost) ornamentu: n=70, Slope ± SE= 82.92 ±4.23, df=6/69 , F=59 672, p«0 001 Proměnná SlopeiSE df F-test p-hodnota Saturation Rok 17.M±1.15 15- 227.42 «'.031 Pohlaví -S.74±4.E5 5 3? ŕ it <-a.M1 H_ O.G7±0.3B 3 Si 0.025 Komplement -1£.G2±4.71 Ľse í SB D.rjoos PohlavrHL -1.2S z D.4f 7 ti 0.0O73 Porilav':KompJemen: 16.2S ±5.4D 1/64 ŕ C7 D.Q037 (převzato Faivre a kol. 2003) Závěr • Naše výsledky ukazují, že všechny tn parametry barvy karotenoid n íh o ornamentu (hue, saturation, brightness) mohou sloužit jako dobré indikátory fyziologického stavu • Pozitivní vztah mezi Hue a reakcí na PH A naznačuje spíše negativní význam velikosti otokové reakce při odhadu zdravotního stavu jedince • významnou roli při tvorbě karatenoidních orná m e ntá In íc h zn a k ů m ůže hrát vrozen a i m un ologi cká _ obrana jedince před parazity (napr aktivita komplementu). • Naše výsledky ukazují, že ornamentace jedince může sloužit jako důležité vodítko při výběru v zajetí odchovaných jedinců pro re introdukci do volné přírody. am