Автор: alexxlab

Полезные микробы внутри нас | Наука и жизнь

Наука и жизнь // Иллюстрации

‹

›

В теле человека примерно сто триллионов клеток, но лишь десятая часть из них — человеческие клетки. Остальные — микробы. Они населяют нашу кожу, живут в носоглотке, на всем протяжении кишечника. Конечно, они мельче человеческих клеток в 10-100 раз, но они сильно влияют на нашу жизнь.

Так выглядит под микроскопом бактерия, вызывающая язву желудка. Длинные жгутики на заднем конце позволяют ей не только плавать в содержимом желудка, но и «заякориваться» в его слизистой оболочке. Бактерия стимулирует секрецию соляной кислоты, желудок начинает сам себя переваривать, а бактерия питается продуктами этого самопереваривания. Тем не менее иногда она живет в желудке здоровых людей как безвредный симбионт и даже, по мнению некоторых ученых, приносит определенную пользу, защищая человека от пищевых отравлений.

Симбиоз с человеком явно полезен для бактерий: мы даем им укрытие с постоянными благоприятными условиями и обильной пищей. Но и они нам кое-что дают.

Наиболее наглядно вклад микроорганизмов выявляется в опытах, при которых подопытных животных освобождают от симбиотической микрофлоры. У мышей, извлеченных из чрева матери кесаревым сечением и воспитанных в стерильных условиях, кишечник сильно вздут. Предполагается, что для усвоения пищи без участия симбиотических микробов кишечник должен быть длиннее и толще. У безмикробных мышей длиннее микроскопические ворсинки, выстилающие внутреннюю стенку тонкого кишечника. Через эти ворсинки идет всасывание переваренной пищи. В стенке кишечника меньше микроскопических углублений, в которых обычно поселяются микробы. В кишечнике меньше клеток, обеспечивающих иммунитет. Уменьшено даже количество нервов, управляющих движениями кишок. Предполагается, что микробы в некоторой степени управляют развитием кишечника, создавая нужные для себя условия. Пример такого взаимодействия в развитии известен у бобовых растений: азотфиксирующие микроорганизмы из почвы вызывают у растения появление специальных клубеньков на корнях, в которых и поселяются. У растения есть соответствующие гены образования клубеньков, но эти гены не проявляются, если их не простимулируют бактерии.

Безмикробные мыши очень чувствительны к инфекции. Для того чтобы такую мышь заразить, достаточно сотни болезнетворных микробов, а для обычной мыши нужно сто миллионов. Бактерии, живущие в кишечнике обычных мышей, физически блокируют пришельцев и даже выделяют антибиотик для их уничтожения.

Бактерии, живущие в кишечнике человека, вырабатывают витамин К, не синтезируемый нашим организмом и необходимый для свертывания крови. Ряд других витаминов также поставляют нам кишечные бактерии. В кишечнике жвачных животных живут микробы, способные переваривать целлюлозу растений и превращать ее в глюкозу, львиная доля которой идет на питание самого животного. У некоторых морских животных в специальных железах обитают светящиеся бактерии, облегчающие своими световыми сигналами поиск жертвы или брачного партнера.

Недавно шведский микробиолог Стаффан Нормарк обнаружил, что чем-то полезна даже бактерия, вызывающая язву желудка. Ее роль в этой болезни открыта более десяти лет назад, но только сейчас становится ясно, почему эта бактерия встречается в желудке и у многих здоровых людей. Она вырабатывает антибиотик, защищающий от сальмонелл и других опасных микроорганизмов. Видимо, в принципе, это полезный симбионт, который иногда «сходит с ума» и вызывает изъязвления стенки желудка — возможно, у людей с пониженным иммунитетом.

Симбионт и судьба

Наталья Резник,
кандидат биологических наук
«Химия и жизнь» №8, 2017

Микроорганизмы, обитающие на и в макроорганизмах, — сегодня модная тема. Все знают, как важен микробиом кишечника для здоровья человека. Но есть микроскопические симбионты и у медоносной пчелы, и у клеща, и даже у корабельного червя.

Симбионтов можно уподобить солдатам невидимого фронта. Они помогают хозяину усваивать пищу и при этом, в отличие от паразитов, не портят ему здоровье и не вынуждают к самоубийственному поведению. Самый известный пример бесчинства паразитов — влияние простейшего Toxoplasma gondii на поведение зараженных грызунов. Запах кошачьей мочи становится чрезвычайно привлекательным для мышей и крыс, они замирают у пахучего места и становятся легкой добычей кошки — окончательного хозяина токсоплазмы (см. «Химию и жизнь» № 10, 2011). Плоский червь, трематода Diplostomum pseudospathaceum, заражает радужную форель Oncorhynchus mykiss, из которой должна попасть в кишечник птицы. Однако форели нужно время, чтобы выносить паразита. Если птица проглотит рыбу с трематодой, не достигшей инфекционной стадии, паразит просто погибнет. Поэтому незрелые паразиты берегут своего хозяина, и такая форель ведет себя осторожнее обычных рыб. Достигнув зрелости, трематода вынуждает форель мельтешить на виду у птицы, и она становится легкой добычей (M. Gopko et al. Deterioration of basic components of the anti-predator behavior in fish harboring eye fluke larvae // Behavioral Ecology and Sociobiology, 2017, 71, 68, doi: 10.1007/s00265-0172300-x). Паразиты управляют поведением муравьев, улиток, пауков и других животных, все известные примеры сложно перечислить (Frederic Thomas et el. Parasitic manipulation: where are we and where should we go? // Behavioural Processes, 2005, 68, 185–199, doi:10.1016/j.beproc.2004.06.010). Симбионты же незаметны, и о них обычно вспоминают лишь тогда, когда нормальное кишечное сообщество оказывается нарушено.

Пчела как модель человека?

Исследовать взаимодействие симбионта и хозяина очень непросто. Кишечные сообщества млекопитающих включают сотни видов, и определить вклад одного из них практически невозможно. Кроме того, состав микробиоты зависит от внешних условий и потому неустойчив.

Совершенно иная ситуация сложилась в кишечнике медоносной пчелы Apis mellifera. Его населяет всего девять доминирующих видов бактерий, относящихся к пяти группам: Snodgrassella, Gilliamella, Bifidobacterium и две линии Lactobacillus. Такая композиционная простота облегчает изучение. Все виды можно культивировать в лаборатории и заражать ими насекомых, свободных от симбионтов, то есть проводить сравнительное исследование.

Микрофлора медоносных пчел специализирована, она встречается только в кишечнике A. mellifera и в улье. Ее становление совпало с формированием пчелиной социальности, у одиночных пчел этих бактерий нет или они присутствуют в следовых количествах (Waldan K. Kwong et al. Dynamic microbiome evolution in social bees // Science Advances, 2017, 3, e1600513, doi: 10.1126/sciadv.1600513). Социальность обеспечивает постоянство состава микрофлоры. Пчелы живут большими группами и заглатывают бактерии, которые содержатся в экскрементах, на поверхностях внутри улья, а иногда и в пище, которую получают от других рабочих пчел (такое взаимное кормление называется трофоллаксисом).

Формирование микрофлоры происходит постепенно и строго соответствует пищевым потребностям пчелы в зависимости от ее возраста и статуса. Личинки поначалу свободны от бактерий, но их кормят рабочие пчелы: сперва маточным молочком (секретом специальных желез), затем медом, нектаром и пыльцой. В результате личинки обзаводятся бактериями из улья, корма и кишечника взрослых особей, но это сообщество неустойчиво. У юной пчелы, только вышедшей из куколки, кишечник чист, и бактерии появляются там в первые дни жизни, до того, как пчелы покинут улей. Микрофлора поселяется главным образом в тонкой и толстой кишке, в других отделах пищеварительного тракта бактерий мало (рис. 1).

Поскольку диета рабочих пчел богата сахарами и другими углеводами (нектаром, медом и пыльцой), большинство видов кишечных бактерий расщепляет эти соединения. Некоторые симбионты разлагают даже редкие сахара (маннозу, арабинозу, раффинозу, галактозу и лактозу), которые для пчел неперевариваемы и потенциально токсичны (Waldan K. Kwong, Nancy A. Moran. Gut microbial communities of social bees // Nature Reviews Microbiology, 2016, 14, 374–384, doi: 10.1038/nrmicro.2016.43).

У пчелиных маток и трутней микрофлора беднее. У трутней она сходна с микробиотой рабочих пчел, в ней много лактобацилл. В кишечнике личинок и маток в изобилии встречается специфическая бактерия Parasaccharibacter apium. Она также присутствует в железах рабочих пчел, которые кормят молочком матку и личинок. P. apium хорошо приспособилась к аэробным условиям и высокому содержанию сахара, токсичным для большинства кишечных симбионтов, и прекрасно себя чувствует в маточном молочке, нектаре и меде.

Изменения в составе кишечной микробиоты ухудшают здоровье хозяина, попустительствуют патогенам и увеличивают смертность. Микрофлору медоносных пчел много лет изучает профессор Техасского университета в Остине Нэнси Моран. Вместе с коллегами она исследовала влияние кишечной микробиоты на рост рабочей пчелы (Hao Zheng et al. Honeybee gut microbiota promotes host weight gain via bacterial metabolism and hormonal signaling // Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017, 114, 4775–4780, doi: 10.1073/pnas.1701819114).

Роль микрофлоры познается в сравнении. Сравнивать нужно обычных и безмикробных насекомых. Чтобы их получить, куколок удаляют из улья, и они развиваются в стерильных лабораторных условиях. Часть вылупившихся пчел кормят стерильной пищей, и в их кишечнике не более 10 тысяч случайных бактерий. Другой группе насекомых дают корм, зараженный бактериями из кишечника рабочих пчел. У них формируется нормальная микрофлора, которую положено иметь здоровой пчеле. Обе группы насекомых в лабораторных условиях выживают одинаково, но безмикробные пчелы весят на 82% меньше, чем пчелы с нормальной микрофлорой и рабочие особи из обычного улья.

Рост, размножение, поведение и старение пчел находятся под контролем инсулиноподобных пептидов и двух рецепторов к ним. Кроме того, в инсулиноподобном пути участвует белок вителлогенин, регулирующий питание пчел. У A. mellifera с нормальной микробиотой гены этих белков экспрессируются активнее, чем у безмикробных, благодаря чему пчела увеличивает вес (рис. 2).

Чтобы пчела хорошо питалась, она должна чувствовать запах сахарозы. Эта чувствительность, а также трудовое поведение рабочих пчел находятся под контролем инсулиноподобного пути. Активируя этот путь, кишечная микробиота существенно повышает чувствительность пчел к сахарозе.

Экспрессию генов инсулиноподобного пути стимулирует высокое содержание аминокислот. Ими пчелу снабжают кишечные бактерии. Кроме того, симбионты пчелы синтезируют короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) — уксусную, пропионовую и масляную. Эти кислоты — результат ферментации сахаров — служат основным источником энергии для хозяина (и клеток кишечника, в частности). КЦЖК также влияют на нервную и иммунную системы пчелы, то есть на ее поведение и функции мозга.

Расщепляют углеводы и синтезируют КЦЖК в основном бактерии Gilliamella apicola, живущие в тонкой кишке, и Lactobacillus spp., облюбовавшие толстую кишку. Некоторые штаммы G. apicola разлагают даже пектин — компонент клеточной стенки пыльцевых зерен, которые пчелы своими силами переварить не могут, поскольку не вырабатывают пектиназы. Однако пыльца — важная часть их рациона, ее насекомые усваивают благодаря ферментам симбионтов.

Для успешной работы кишечным бактериям необходимы бескислородные условия, а меж тем кислород просачивается через стенку кишечника, и его концентрация может достигать 1%. Но у пчел есть специальный перехватывающий симбионт — Snodgrassella alvi. Он обитает у самой стенки, углеводы не расщепляет, а окисляет продукты метаболизма других бактерий: цитрат, малат, ацетат и молочную кислоту. При этом кислород расходуется и не проходит дальше в просвет кишечника, где живут анаэробные симбионты (рис. 2).

Кишечное микробное сообщество медоносных пчел специфично и хорошо организовано пространственно, бактерии помогают пищеварению хозяина, обеспечивают его здоровье и нормальное развитие. По мнению Нэнси Моран, эти особенности делают медоносную пчелу прекрасным объектом для изучения микробиоты человека, в том числе факторов, влияющих на формирование симбиотического сообщества. Однако пчелы — объект настолько уникальный, сложный и ценный, что достойны изучения сами по себе.

В кишечнике кровососа

В отличие от пчел, иксодовые клещи не вызывают ни симпатии, ни желания заботиться об их здоровье. Тем не менее состояние их кишечной микробиоты представляет практический интерес, поскольку определяет способность этих кровососов переносить ту или иную инфекцию.

Возбудители туляремии, болезни Лайма, риккетсиозов — все эти и другие патогены клещи поглощают вместе с кровью, которую высасывают из зараженных животных и затем передают людям. Однако клещ не шприц, в его кишечнике есть собственная микрофлора, с которой сталкивается всякая проглоченная бактерия.

Всосанная кровь попадает в обширную и разветвленную среднюю кишку (рис. 3). Она выстлана эпителиальными клетками, а сверху покрыта слизистым защитным слоем (перитрофиновым матриксом). Этот слой делает стенки кишечника непроницаемыми для бактерий, которые могут попасть в него вместе с кровью. Вовсе незачем, чтобы посторонние микроорганизмы просочились через кишечную стенку и отправились гулять по организму клеща. Формированию перитрофинового матрикса и синтезу его главного белка перитрофина способствует собственная кишечная микробиота. У иксодового клеща Ixodes scapularis ее составляют представители восьми родов: Acinetobacter, Pseudomonas, Rickettsia, Lysinibacillus, Cornybacterium, Staphylococcus, Enterococcus и Delftia. Они образуют биопленку, которая взаимодействует с клетками кишечного эпителия и стимулирует синтез гликопротеинов.

Между тем некоторым патогенам жизненно необходимо выбраться из кишечника! Такова, например, Anaplasma phagocytophilum — облигатный внутриклеточный паразит, вызывающий у человека гранулоцитарный анаплазмоз. Больной страдает от лихорадки, мышечной и головной боли, у него резко сокращается количество всех клеток крови: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Попав в кишечник I. scapularis, анаплазма проходит через его стенки и размножается в слюнных железах, ожидая своего часа.

Недавно американские исследователи под руководством профессора Йельского университета Эрола Фикрига показали, что анаплазма разрушает микробиоту клеща, повышая проницаемость его кишечника и соответственно шансы попасть в кровь человека (Nabil M. Abraham et al. Pathogen-mediated manipulation of arthropod microbiota to promote infection // Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017, 114, E781–E790, doi: 10.1073/pnas.1613422114). Ученые провели множество экспериментов и вот что выяснили.

В организме I. scapularis анаплазма стимулирует работу гена iafgp и синтез гликопротеина IAFGP. Это антифриз, позволяющий клещу пережить холода. Но у IAFGP есть еще одно свойство — он механически связывается с аминокислотами пептидогликановой клеточной стенки грамположительных бактерий, нарушает ее структуру и тем препятствует образованию биопленки. Эрол Фикриг и его коллеги исследовали этот механизм на модельном объекте, золотистом стафилококке Staphylococcus aureus, и предполагают, что он справедлив и в отношении грамположительных бактерий кишечной микрофлоры клеща. Пептидогликановая оболочка состоит из N-ацетилмурамовой кислоты (NAM) и N-ацетилглюкозамина (NAG). Полимерные нити скреплены короткими пептидами из пяти аминокислот с D-аланином на конце. IAFGP связывается с D-аланином и мешает пептидам образовывать сшивки (рис. 4). Микробиота не погибает, однако ее состав меняется, в частности уменьшается доля энтерококков — одного из основных организаторов биопленки.

Возникший дисбактериоз влияет на взаимодействие микробиоты с эпителиальными клетками кишечника. В них снижается активность регулятора транскрипции STAT, контролирующего работу многих генов, в том числе ответственных за синтез перитрофина и других белков защитного матрикса. У личинок клещей, которых кормили кровью мышей, зараженных анаплазмой, толщина перитрофинового матрикса меньше, чем у личинок, получавших здоровую кровь.

Истончившийся матрикс повышает проницаемость кишечника. Сквозь него проходят даже крупные частицы декстрана, и анаплазма пройдет. Эксперименты показали, что, если заблокировать экспрессию перитрофиновых генов, вводя личинкам клещей антисмысловую РНК, численность анаплазмы в кишечнике и слюнных железах выше, чем в контрольных особях.

А. phagocytophilum — грамотрицательная бактерия, IAFGP не связывается с ее клеточной стенкой и ничем не мешает патогену, напротив, облегчает колонизацию, да еще помогает зараженному хозяину выжить холодной зимой.

Кто-то подумал, что нормализация кишечной микрофлоры иксодовых клещей сделает их менее активными переносчиками инфекции? Напрасно. Для анаплазмы, возможно, так и будет, однако в других случаях микробиота помогает патогенам. Возбудитель болезни Лайма, спирохета Borrelia burgdorferi, чувствует себя гораздо лучше, когда биопленка в кишечнике I. scapularis цела (Sukanya Narasimhan et al. Gut Microbiota of the Tick Vector Ixodes scapularis Modulate Colonization of the Lyme Disease Spirochete // Cell Host & Microbe, 2014, 15, 58–71, doi: 10.1016/j.chom.2013.12.001). Боррелиям не нужно покидать кишечник, они размножаются в его эпителиальных клетках, под защитой перитрофинового слоя, поэтому боррелии конкурируют с анаплазмой. Если клещ заражен одним возбудителем, колонизация вторым пройдет с большим скрипом. Эрол Фикриг не исключает, что зависимость между микробиотой и способностью переносить инфекцию существует и у других членистоногих, например у малярийных комаров. Все это будут изучать и думать, как воспользоваться новым знанием.

Перемена участи

Появление нового кишечного симбионта нередко кардинально меняет возможности хозяина, открывает перед ним новые горизонты, если это выражение уместно в отношении морских двустворчатых моллюсков. У них тоже есть симбионты, помогающие пищеварению, только они заселили жабры.

Мы хорошо знаем съедобных мидий, чинно фильтрующих взвешенный в воде планктон. Их родственники из того же семейства Mytilidae (мидиеобразные) живут на затонувших бревнах и китовых костях, ими же и питаются, используя раковину как скребок, с помощью которого вгрызаются в субстрат. А другие виды, мелкие и малоизученные, встречаются на значительных глубинах рядом с термальными источниками и холодными сипами — участками дна, где из глубин высвобождаются газы: метан и сероводород. Моллюску тут не выжить без симбиоза с автотрофными бактериями (то есть самостоятельно синтезирующими органические вещества из неорганики). Энергию для синтеза эти бактерии получают, окисляя сероводород, а углерод — из метана и растворенного в морской воде углекислого газа. Готовой органикой сероокисляющие симбионты снабжают хозяина, от которого получают кислород.

У Mytilidae, живущих на бревнах, другие симбионты. Они не синтезируют органические вещества, а получают их от хозяина, взамен же выделяют ферменты, которые поступают из жабр в пищеварительный тракт моллюска, где превращают целлюлозу в сахара. Однако именно в этих условиях двустворчатые моллюски пробрели новых симбионтов, позволивших им заселить термальные источники и сипы. Такую гипотезу еще в 2000 году предложил Даниэл Дистел, профессор Северо-Восточного университета (Бостон, США), исследуя крошечных митилид Idas washingtonia (Daniel L. Distel et al. Marine ecology: Do mussels take wooden steps to deep-sea vents? // Nature, 2000, 403, 725–726, doi: 10.1038/35001667). Эти существа длиной около 4 мм многотысячными колониями покрывают китовые скелеты и бревна, затонувшие на глубине один-два километра.

По мнению Даниэла Дистела, древесина и кости могут служить субстратом как для гетеротрофных, так и для сероокисляющих бактерий, поскольку при гниении белков выделяется сероводород, который привлекает автотрофов. Исследователи решили, что при разложении древесины он выделяется тоже, хотя в затонувших бревнах, состоящих в основном из целлюлозы, сере взяться вроде бы неоткуда. Тем не менее наряду с симбионтами, разрушающими древесину (ксилотрофами), ученые обнаружили в жабрах Idas сероокисляющих бактерий. Дистел и его коллеги предположили, что автотрофные симбионты живут и в других моллюсках, которые питаются древесиной и костями. Обзаведясь такими бактериями, животные получили возможность покинуть затонувшие бревна и поселиться вблизи газовых источников.

Пусть затонувшая древесина и не выделяет сероводород, но ее часто окружает гниющая органика. Во всяком случае, бревна и кости, пожалуй, единственные субстраты, способные обеспечить переход в новую среду обитания. Они разлагаются медленно, лет десять, потому что большинство придонных потребителей органики их не едят, и у моллюсков, живущих на этом субстрате, достаточно времени на рост и размножение. Кроме того, и древесина, и китовые скелеты обычны на морском дне и появились там задолго до того, как первые двустворчатые моллюски освоили окрестности геотермальных источников.

Недавно профессор Дистел получил новое подтверждение своей гипотезы. Вместе с коллегами из США, Филиппин и Франции он обнаружил автотрофного корабельного червя Kuphus polythalamia, навсегда сошедшего с корабля на илистые донные осадки филиппинских лагун (Daniel L. Distel et al. Discovery of chemoautotrophic symbiosis in the giant shipworm Kuphus polythalamia (Bivalvia: Teredinidae) extends wooden-steps theory // Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017, E3652–E3658, doi: 10.1073/pnas.1620470114). И кормится он только тем, что пошлют ему симбионты.

Корабельные черви, они же двустворчатые моллюски Teredinidae, — известные разрушители древесины. Червями их назвали за вытянутую форму тела, а еще называют морскими термитами. Они обитают в мангровых зарослях, а также поселяются в деревянных постройках и деревянной обшивке кораблей. Частицы древесины — их единственный источник пищи. Среди ксилотрофных симбионтов корабельных червей преобладает вид Teredinibacter turnerae.

Найденный Даниэлом Дистелом и его командой моллюск K. polythalamia также принадлежит к семейству Teredinidae. Его описал еще Карл Линней в 1758 году, однако живьем не видел. Он и другие биологи веками довольствовались мертвыми экземплярами и фрагментами известкового чехла, в который этот моллюск упакован. Дистел посвятил поискам куфуса 20 лет, и наконец его усилия были вознаграждены — впервые удалось добыть живые экземпляры. Помогли в этом социальные сети. В 2010 году ученые исследовали моллюсков у филиппинских берегов в поисках соединений, которые можно использовать для создания новых лекарств. Работавший с ними студент рассказал, что видел на YouTube документальный ролик о том, как жители острова Минданао едят каких-то морских моллюсков, поскольку верят в их лечебные свойства. Эти моллюски считаются деликатесом, они закованы в панцирь и напоминают бивни, воткнутые в дно. Исследователи устремились к берегам Минданао и там за два сезона добыли пять экземпляров. Впервые они смогли описать живого куфуса (рис. 5).

Лагуну, где ловили моллюсков, много лет использовали для хранения бревен. Но куфусы в бревнах не живут, их извлекли с трехметровой глубины, из черной, богатой органикой донной грязи с большим количеством кусочков древесины. На одном конце тела — розовый сифон, который прокачивает воду, на другом безглазая голова. Тело животного упрятано в известковую запечатанную трубку, и это странно, потому что моллюск должен расти и питаться. Ученые предположили, что нижняя часть трубки время от времени разрушается. Вообще, она довольно плотная, потребовалось усилие, чтобы ее отбить.

Куфус поражает своими размерами: самый крупный экземпляр достигал 155 см в длину и 6 см в диаметре. Ученые сравнили его с бейсбольной битой. Большинство корабельных червей — существа мелкие и нежные. Удивительно, что моллюск так разъелся, при том что его пищеварительный тракт развит очень плохо, остатков пищи в нем нет, висцеральная масса (пищеварительная система, сердце и другие внутренние органы) маленькая, роющие мускулы слабы. Маловероятно, чтобы питание древесиной или другой органикой позволило ему вырасти до таких размеров, тем более что через запечатанную трубку пища в рот попасть не может. Если куфус и пользуется ртом, то крайне редко. Очевидно, питательными веществами его снабжают сероокисляющие автотрофные симбионты.

В жаберных клетках куфуса обнаружились бактерии с характерными включениями серы и карбоксисомами (это структуры, которые содержат ферменты, фиксирующие углерод). Они состоят в тесном родстве с сероокисляющими симбионтами морских простейших и беспозвоночных, живущих у термальных источников. Эти бактерии поглощают сероводород, выделяемый органикой со дна лагуны Минданао. Главный ксилотрофный симбионт корабельных червей Teredinibacter turnerae, который позволяет им переваривать древесину, в тканях куфуса практически отсутствует.

По данным молекулярного филогенетического анализа, ксилотрофные симбионты появились еще в жабрах общего предка Teredinidae и сестринского семейства древоядных двустворчатых моллюсков Xylophagaidae. Очевидно, куфус утратил адаптации к питанию целлюлозой, которыми обладали его предки, зато приобрел новые.

Эти новации изменили не только размер и анатомию вида, то и тип питания. Уже не хозяин снабжает симбиотических бактерий органическими веществами, а наоборот. Симбионты куфуса не нуждаются в его органическом углероде. Многие хемосинтетические эукариоты (двустворчатые моллюски родов Bathymodiolus, Idas, Thyasira, Solemya, Acharax и черви вестиментиферы) колонизируют как гидротермальные источники и холодные сипы, так и затонувшую древесину. Даниэл Дистел полагает, что именно жизнь на бревнах дала животным возможность обрести новых симбионтов и занять новую экологическую нишу. Всё-таки симбионт — это судьба.

Симбиотические бактерии влияют на поведение человека

Как отмечает New York Times, всего несколько лет назад идея о том, что бактерии-симбионты могут управлять нашим поведением, казалось абсурдной. Мозг надежно отгорожен от остального тела гематоэнцефалическим барьером, который пропускает только самые мелкие молекулы.

Тем не менее, исследователи раз за разом находили все новые свидетельства влияния микробиома на мозг.

В одном эксперименте мышам, с рождения лишенным микрофлоры, пересадили симбиотические бактерии от сородичей с мутацией, заставлявшей их много есть и прибавлять в весе. В результате подопытные мыши тоже начали активнее кормиться. Другие исследования показали, что грызуны без микробиома избегают сородичей из-за нарушения работы миндалины — области мозга, которая важна для обработки социальных эмоций.

У людей также были выявлены удивительные закономерности.

Например, в образцах стула детей с аутизмом отмечены необычные наборы микроорганизмов. Изменения в микробиоме характерны и для ряда других психических и нейродегенеративных заболеваний.

Впрочем, пока это лишь корреляции, но не причинно-следственные связи. Подтвердить влияние симбиотических бактерий на мозг должны эксперименты с фекальными трансплантатами, которые уже проводятся на животных. Кроме того, новые исследования выявят конкретные виды бактерий, оказывающих то или иное влияние на мозг. 

Бактерия-мизантроп

Например, исследование на мышах показало, что отсутствие в организме бактерии Lactobacillus reuteri делает животных менее социальными.

Предполагаемый механизм действия таков. Судя по всему, этот вид выделяет соединения, которые передают сигналы в нервные окончания кишечника. Затем сигнал по блуждающему нерву доходит до мозга, где изменяет выработку гормона окситоцина.

Другие бактерии могут посылать сигналы мозгу через кровоток.

Лечение едой

Знания о связях между симбиотическими бактериями и здоровьем мозга позволят разрабатывать новые методы терапии, уверены ученые. Например, врачи буду рекомендовать пациентам рацион, благоприятный для определенного вида симбионтов — а значит, и для лечения определенной болезни.

Исследования уже подтвердили, что кетогенная диета стимулирует размножение двух видов бактерий, которые защищают от эпилепсии.

Впрочем, пока эти разработки остаются на очень ранней стадии. Сначала исследователям придется убедить многочисленных скептиков, и лишь затем приступать к разработке «бактериальных лекарств».

Наиболее разрушительное воздействие на мозг может оказывать бактерия из ротовой полости, которая вызывает воспаление десен. Ученые утверждают, что, попадая в мозг, она вызывает накопление токсичных белков, что приводит к развитию болезни Альцгеймера.

Симбионты и паразиты человека статья по биологии

Симбионты и паразиты человека Бактериальные симбионты человека составляют его нормальную микрофлору. Они живут в кишечнике, на коже, на слизистых, обеспечивая либо защиту (конкурентным способом не давая другим, зловредным, бактериям заселить эти участки), либо участвуя в переваривании пищи и синтезировании некоторых, необходимых человеку витаминов. Мы уже упоминали симбионта человека кишечную палочку . Всего к нормальной микрофлоре человека относится около 500 видов бактерий. Если убить всех бактерий на коже или в кишечнике человека, то ничего хорошего из этого не получится. Роль нормальной микрофлоры изучена на стерильных животных. В специальных условиях выращивают животных (крыс или мышей), и смотрят, что с ними происходит в отсутствии бактерий. Надо отметить, что живут они не очень хорошо. Таким образом, каждый реальный человек – это не просто представитель вида Homo sapiens , а целая коллекция различных организмов. Кроме нормальной микрофлоры человека есть бактерии, являющиеся паразитами. От вирусных и бактериальных инфекций погибает людей больше, чем от самых кровопролитных войн. Борьба с вирусными инфекциями началась в 1796 году с открытия Дженнером вакцины против оспы. В 1885 году Луи Пастер впервые привил укушенного бешеной собакой мальчика от бешенства. Сейчас существуют вакцины, способные защитить человека от очень многих инфекций. Рассмотрим строение и жизненный цикл паразитических бактерий на примере возбудителей заболеваний, передающихся половым путем. Заболевания, передающиеся половым путем, вызываются бактериями, вирусами (т.е. одноклеточными) или грибами. В силу анатомических особенностей женщины больше подвержены инфицированию, чем мужчины. У женщин также легче диагонстировать эти заболевания. Ниже перечислены возбудители различных болезней. Половым путем также могут передаваться вирусы, например, вирус герпеса. Вирус герпеса вызывает образование пузырьков на коже, наполненных вирусными частицами («лихорадку»). Среди населения западных стран 70-90% инфицированы вирусом герпеса, у 30% бывают высыпания, у 10% — генитальные формы заболевания. Половым путем могут передаваться вирусы иммунодефицита человека (вызывает СПИД — синдром прогрессирующего муунодефицита), гепатита В и С (поражают печень), папилломавирусы (вызвают разрастания кожного эпителия и образование бородаок; некоторые виды проводируют развитие рака). Рассмотрим строение паразитических микроорганизмов. Возбудитель гонореи — гонококк — был открыт в 1879 году Нейсером (поэтому в честь открывателя латинское название этой бактерии — Neisseria gonorrhaea ). Гонококк относится к группе диплококков. Под микроскопом он выглядит как пара кофейных зерен, лежащих рядом. На рисунке изображена характерная картина неполного фагоцитоза: лейкоцит пытается уничтожить паразитов, но микроорганизм способен защититься от его действия, и переварить его лейкоцитам не удается. Гонококк имеет размер клетки 0.7х1.7 мкм и строение, характерное для одноклеточных. Среди возбудителей заболеваний, передающихся половым путем, ранее других были описаны гонококк, бледная спирохета и эукариотический орагнизм трихомонада. Долгое время, ели у больного имелись признаки мочеполовой инфекции, но ни один из этих трех возбудителей не был выявлен, ему ставили диагноз «неспецифический уретрит». Однако во второй половине ХХ века были найдены возбудители «неспецифического» воспаления. К ним относятся гарднерелла, хламидия, уреаплазма, микоплазма и некоторые другие виды. Вызываемые ими заболевания отличаются тем, что часто проходят малосимптомно, остаются незамеченными носителем и переходят в хроническую форму. Хотя бы один из этих возбудителей встречаются у 30-50% людей, у части людей (имеющих несколько половых партнеров) можно обнаружить целый «букет» возбудителей. До сих пор некоторые врачи считают, что эти бактерии неопасны. Это, неверно, давно уже показано, что эти бактерии являются не только возбудителями мочеполовых инфекций, одним из самых тяжелых осложнений которых является бесплодие, но и ряда общих заболеваний, просто устоявшиеся представления меняются медленно. Бактерия гарднерелла , вызывающее гарднереллез – воспалительное заболевание мочеполовых путей — была описана в середине двадцатого века. Гарднерелла немного крупнее гонококка, имеет характерное для прокариот строение. В препаратах, полученных от больных, клетки эпителия полового тракта выглядят как бы «приперченными»; эти перчинки — как раз и есть гарднереллы. Они также вызывают воспаление урогенитального тракта, и самым тяжелым последствием такого заболевания является бесплодие. Хламидия, внутриклеточный паразит, отличается от гонококка своим жизненным циклом и строением. Если гонококк – это внеклеточный паразит, т.е. он находится на тканях в промежутках между клетками, то хламидия неспособна жить вне клетки, и этим она сходна с вирусом. Вне клетки хламидия сохраняется в виде мелких частиц, называемых элементарными тельцами (0.2-0.3 мкм диаметром), которые являются инфекционными. Внутри клетки элементарные тельца увеличиваются в размерах и превращаются в ретикулярные тельца (размером 0.5-0.7 мкм). В таком виде они живут внутри клетки, используя в готовом виде питательные вещества. Хламидии также вызывают воспаление урогенитального тракта, но кроме этого хламидия давно известна, как возбудитель воспалительного заболевания глаз — трахомы. Течение хламидийной инфекции отличается тем, что со временем она генерализуется (распространяется из очага инфекции по всему Жизненный цикл вируса иммунодефицита человека характерен и для других вирусов, содержащих РНК, и встраивающих свой РНК-овый геном в геном хозяина. Можно выделить следующие стадии: — Вирус прикрепляется к рецепторам на поверхности клетки. — Вирус проникает внутрь клетки с помощью этих рецепторов и «раздевается» — снимает с РНК белковую оболочку. — На вирусной РНК с помощью фермента обратной транскриптазы (ревертазы) синтезирует на РНК копию ДНК. Ревертаза входит в состав вирусной частицы. Сначала синтезируется одна нить ДНК, потом РНК в этом комплексе разрушается РНКазой, и синтезируется вторая нить ДНК. — ДНК-копия вирусного генома проникает в ядро и встраивается в геном клетки. После этого вирус может там существовать несколько лет, ничем себя не проявляя. Это называется латентной фазой. — На встроенной в геном хозяина вирусной ДНК происходит транскрипция, синтезируются вирусные белки. Они запускают процессы, необходимые для обработки РНК и превращения ее в форму, которая входит в состав вирусных частиц. Затем происходит сборка инфекционных частиц. — Новые вирусные частицы выходят из клеток. После некоторого преобразования белков, входящих в состав варионов, частица становится инфекционной («созревает»), и цикл может повториться опять. Вероятность заражения ВИЧ при однократном воздействии Сексуальные контакты (вагинальные, анальные, оральные) 1,0% Переливание крови и препаратов из неё > 90% Парентерально (загрязнённые медицинские и др. инструменты) от 1,0% до 90% Ранения медперсонала загрязнёнными инструментами < 0,5 % Перинатальное (беременность, роды) инфицирование от 2-5% до 30% Защитные средства. Для защиты от инфицирования возбудителями заболеваний, передающихся половым путем, используют барьерные контрацептивы (мужские и женские презервативы), защитные кремы и капсулы (типа «Фарматекс» и «Патентекс», эффективно предохраняют от многих видов заболеваний, применяются до контакта, действие начинается через несколько минут после нанесения и продолжается несколько часов), жидкости, содержащие бактерицидные вещества (гибитан, мирамистин и др., применяются для профилактики сразу после контакта, спектр ограничен внеклеточными паразитами). Ко всем средствам защиты прилагается инструкция, которую необходимо соблюдать. Небактериальные инфекции урогенитального тракта Кроме бактериальных инфекций половым путем передаются также заболевания, вызываемые эукариотическими организмами – простейшими и грибами. К наиболее распространенным грибковым инфекциям, передающимся половым путем, относится кандидоз (молочница) – взывается дрожжеподобным грибком рода Candida. Воспаление мочеполового тракта вызвает трихомонада – простейшее одноклеточное. Как и все эукариоты, трихомонада имеет ядро, но, что интересно, у нее нет митохондрий. Энергообеспечивающие органеллы трихомонады называются гидрогеносомами. Они выделяют молекулярный водород и эффективны при недостатке кислорода, когда аэробное дыхание малодоступно. Гидрогеносомы являются эволюционными производными митохондрий, и это доказано тем, что в них нашли ДНК. Кроме трихомонад, их содержат некоторые другие простейшие. Трихомонада способна поглощать другие микроорганизмы. На фотографии внизу изображена трихомонада с гонококками, которые она захватила. Она при этом защищает их от действия антибиотиков, поэтому врач всегда учитывает, какое сочетание возбудителей обнаружено. Вначале нужно вылечить трихомоноз, и только затем бактериальные инфекции. Лечат эти инфекции с помощью антибиотиков. Первым был выделен антибиотик из плесневого гриба пенициллум. Открытие сделал в конце 1920-х гг. Александр Флеминг, сотрудинк лаборатории при больнице в Лондоне (Нобелевская премия по медицине 1945). Антибиотик назвали пенициллином, его применение спасло жизни многих людей. Пенициллин действует на мембраны бактерий. Он относится к классу бета-лактамных антибиотиков. В молекуле этих антибиотиков есть так называемая лактамное кольцо. Оно имитирует элемент бактериальной клеточной стенки, поэтому ферменты, которые строят клеточную стенку, связываются с молекулой антибиотика и ингибируются. В клеточной стенке бактерии появляются «дыры», и клетка может просто лопнуть. К антибиотикам этой группы относятся также цефалоспорины. Антибиотики других групп, в том числе тетрациклин, блокируют разные этапы синтеза белков на мРНК. Они действуют только на мелкие прокариотические рибосомы. У человека, также как и у других эукариотических организмов, рибосомы крупные. Но в митохондриях содержатся рибосомы прокариотического типа, и поэтому этот класс антибиотиков повреждает митохондрии. Обычно в первую очередь страдают митохондрии в клетках, работающих в среднем ухе, поэтому в качестве осложнений при лечении такими атибиотиками может развиться глухота. При лечении необходимо соблюдать рекомендованные дозы лекарства, и не использовать один за другим несколько антибиотиков с одинаковым побочным действием. Противогрибковые антибиотики воздействуют на мембрану клеток грибов, поскольку грибы – это эукариоты, и на рибосомы у них воздействовать трудно. Мембраны у них отличаются от мембран человеческих клеток, поэтому можно блокировать ее синтез. Список литературы М.В. ГУСЕВ, Л.А. МИНЕЕВА. МИКРОБИОЛОГИЯ учебник для студентов биологических специальностей университетов ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1992 (http://phm.bio.msu.ru/edocs/micro/index.html )

Живущим в вашей толстой кишке тоже нужно здоровое питание

• Адам Резерфорд
• BBC Future

2 мая 2017

Автор фото, iStock

Чтобы сохранить здоровье и необходимое количество полезных бактерий в организме, мало просто есть йогурт с пробиотиками. Обозреватель BBC Future выяснил это, сдав один не очень приятный анализ.

Все началось с того, что не назовешь иначе как хитроумным изобретением. Это раскладывающийся лист с клейкими бумажками спереди и сзади, похожий на плоскую морскую звезду.

Бумажки приклеиваются к сидению унитаза. Закрепленный должным образом лист превращается в своеобразный гамак, на который и попадает образец для взятия пробы.

Готовясь к процедуре, я надел резиновые перчатки. Оставив свой биоматериал в «гамаке», я взял его пробу при помощи небольшой ложечки, закрепленной на внутренней стороне синей крышки от пробирки.

Затем я плотно завинтил крышку и завернул пластиковую пробирку в пакет со льдом, приготовленный мной заранее. Теперь ценный груз был готов к доставке.

А везти я его собрался в компанию Map My Gut, которая пообещала мне определить, какие именно микроорганизмы затаились в глубинах моего кишечника.

Результаты различных исследований, проведенных в последние годы, свидетельствуют о том, что микроорганизмы, живущие в нашей пищеварительной системе, намного более важны для нашего здоровья и самочувствия, чем считалось ранее.

Но вскоре я обнаружил, что мои собственные бактерии не слишком-то процветают, и что определенный рацион может полностью изменить нашу с ними общую жизнь.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Methanobrevibacter помогает повысить усвояемость пищи

В кишечнике среднестатистического человека живет около тысячи различных видов бактерий.

Общее их количество определить затруднительно, но счет идет на триллионы, и почти все они выполняют полезную для нас работу.

Геном человека насчитывает около 20 000 генов, однако у живущих в нашем организме микроорганизмов в совокупности их примерно в 500 раз больше.

Это позволяет им справляться с довольно непростыми задачами: помогать переваривать пищу, вырабатывать витамины и минералы и даже предотвращать болезни, объединяясь в группы и уничтожая патогенные бактерии.

Но это лишь малая часть их работы; на самом деле от них зависит, кем мы являемся внутри и снаружи.

Как сказал мне Эд Янг, автор книги «Множества во мне» (I Contain Multitudes), «микробы помогают строить тело человека, они формируют и обновляют наши органы по мере того как мы стареем».

«Возможно, они даже могут влиять на наше поведение и образ мыслей. Многочисленные эксперименты на животных показали, что микроорганизмы в их кишечнике могут оказывать влияние на настроение, характер и устойчивость к тревоге и стрессу», — отмечает он.

Однако насколько эти результаты применимы к человеку, нам еще предстоит понять.

Наверняка известно лишь то, что микробиомы двух человек различаются намного больше, чем их геномы.

Состав микроорганизмов в организме человека зависит от истории его болезней, места жительства и рациона.

У каждого человека он индивидуален и может сильно отличаться даже у ближайших родственников.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Некоторые продукты гораздо лучше стимулируют рост полезных бактерий в организме, чем йогурт

Именно поэтому мне пришлось опорожниться на бумажку и отнести кусочек биоматериала на анализ.

Признаюсь, что, входя в офис Тима Спектора, профессора генетики из больницы Святого Фомы, чтобы узнать результаты, я слегка нервничал.

Что я узнаю о таинственном внутреннем мире своих бактерий? Что именно прячется в моей толстой кишке?

Если честно, мой анализ был хуже некуда.

«Ваш результат намного ниже среднего. По разнообразию вы попадаете в 10% населения с самыми худшими результатами», — сказал мне Спектор с еле заметной ноткой радости в голосе. Радости, которую испытывает ученый, обнаружив какое-либо отклонение от нормы.

Он объяснил, что разнообразие — это один из главных факторов, влияющих на здоровье кишечника.

Дело в том, что разные микробы выполняют разные задачи, и чем более разнообразна эта рабочая сила, тем больше пользы мы получаем.

Но мало того, что мне недоставало разнообразия, так еще и группы бактерий, поселившиеся в моем кишечнике, были не самыми доброжелательными.

Анализ показал, что у меня в 65 раз больше Clostridium perfringens, чем у среднестатистического человека, и в 211 раз больше E. coli. Обе эти бактерии способны вызвать заболевания желудочно-кишечного тракта.

«Эти результаты указывают на то, что у вас очень нездоровый микробиом», — говорилось в выданном мне документе с результатами анализов.

Я, конечно же, мог бы попытаться оправдать себя тем, что был в командировке и, возможно, съел что-то сомнительное.

Однако Спектор заявил, что однократная инфекция вряд ли способна сильно сместить баланс в худшую сторону.

А как насчет полезных бактерий? Менее 100 видов бактерий способны вызвать инфекционные заболевания, в то время как тысячи видов микроорганизмов, живущих в кишечнике человека, как сказал бы писатель Дуглас Адамс, «практически безвредны».

Так как же у меня обстоят дела с теми, кто на моей стороне?

В самом начале списка «наиболее желательных» микроорганизмов находятся такие бактерии, как Akkermansia и труднопроизносимая Christensenellaceae. Обе помогают предотвратить набор веса.

Methanobrevibacter способствует лучшей усвояемости пищи, в результате чего вы можете есть меньше. Oxalobacter обеспечивает профилактику появления камней в почках.

Сколько этих полезных бактерий обнаружилось у меня? Ноль.

Итак, меня не просто причислили к самой худшей группе, но и прописали моему кишечнику строгий режим питания, пообещав отменить его только в том случае, если он хорошенько подумает о своем поведении и решит измениться.

Автор фото, SPL

Подпись к фото,

Clostridium perfringens связывают с возникновением заболеваний желудочно-кишечного тракта

Что же я могу предпринять, чтобы улучшить свой микробиом? По-видимому, самое главное — это разнообразие.

Чем разнообразнее ваше питание, тем больше видов бактерий поселится в вашем кишечнике.

Особенно полезны для поддержания здорового микробиома ферментированные пищевые продукты.

«Люди знают о живых йогуртах, но восточный кисломолочный напиток под названием кефир — это совершенно другой уровень: в нем в пять раз больше микроорганизмов», — сказал мне Спектор.

Население наших внутренностей также будет очень радо другим ферментированным продуктам, в том числе супу мисо и кимчхи (квашеной капусте).

Если для вас все это звучит слишком экзотично, то имейте в виду, что полезные продукты с высоким содержанием пищевых волокон — это чеснок, артишоки, бананы и цельные злаки.

А полифенолы, содержащиеся в красном винограде — излюбленная пища бактерий Akkermansia. Я считаю это неплохим поводом выпить бокал вина.

В рекламе пробиотиков говорится, что они помогают повысить содержание бактерий в кишечнике, но на самом деле тратить на них деньги вряд ли стоит.

Доказательств того, что эти бактерии задерживаются в организме достаточно долго для того, чтобы изменить микробиом, слишком мало.

Однако было доказано, что они полезны как для очень маленьких, так и для пожилых пациентов и могут использоваться для профилактики расстройства желудка при приеме антибиотиков.

Но моему кишечнику они уже вряд ли помогут.

С тех пор, как я сделал это шокирующее открытие, я полностью изменил свое питание. С момента получения результатов анализа прошло больше месяца, и в течение всего этого времени я не ел мяса.

Суп мисо заменил мне фрикадельки, а кимчхи — рыбу с картошкой. Несмотря на то, что банка с кимчхи пахнет, гм… прикольно, моя жена заставляет меня держать ее в сарае.

Только время покажет, смогут ли эти перемены оказать долговременное влияние на мой микробиом.

Но я знаю, что сейчас я ем не только для себя, но и для триллионов микроорганизмов, населяющих мое тело.

Надеюсь, этот строгий режим не продлится слишком долго.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

Плоский червь отказался от рта из-за полезной бактерии. Рта у него нет, зато есть специальные клетки, в которых и живет полезный микроб — Наука

Микробы-симбионты внутри червей или моллюсков — явление не такое уж необыкновенное. Они есть, например, у червей, живущих на черных курильщиках, и у нескольких семейств двустворчатых моллюсков. Обычно симбионты помогают хозяину синтезировать органику, а тот их ест вместе с полезными продуктами, которые те создают. Есть симбионт и у червя Paracatenula.

Это маленький, всего в несколько миллиметров длиной, плоский червь, который живет на морском дне. В нем живут бактерии Candidatus Riegeria santandreae, которые составляют от трети до половины массы тела своего хозяина. Бактерия представляет собой хемоавтотрофный организм, то есть она окисляет неорганические вещества, чтобы получить энергию для синтеза органических. Ученые из Института морской микробиологии Общества Макса Планка в Бремене, Харальд Грубер-Водичка и его коллеги, исследовали червей и его симбионта, чтобы точно установить, как он устроен, чем занят в черве и насколько это важно для хозяина.

Ученые секвенировали геном бактерии. Оказалось, что он очень мал — всего 1,34 миллиона пар оснований. Для сравнения: геном свободноживущих бактерий из того же семейства, что и симбионт Rhodospirillaceae, состоит из 4,29—4,97 миллиона пар, а в человеческом более 6 миллиардов пар оснований. Анализ генома показал, что он практически полностью состоит из генов, полезных для хозяина: белки, которые он кодирует, нужны по большей части для окисления сульфидов и синтеза органических веществ. Масс-спектрометрия показала, что в основном это трегалоза — простой сахар, состоящий из двух остатков глюкозы, и полигидроксиалканоаты, полиэфиры, в виде которых микробы часто запасают углерод и энергию.

Микроскопия показала, что бактерия-симбионт живет внутри особых клеток тела червя — бактериоцитов, которые собраны в питательный орган — трофосому. Как оказалось, в отличие от других пар «хозяин—симбионт», у червя с микробом практически мир и согласие. Хозяин не ест бактерию, а только получает от нее провиант, который та выделяет с помощью везикул — пузырьков с синтезированными веществами, образующимися внутри клетки и потом раскрывающимися на мембране, выпуская содержимое в хозяина. В отличие от всех других симбионтов, микроб не только производит питательные вещества, но и запасает их для своего хозяина, причем столько, что тот может вообще не есть самостоятельно. У него даже нет ни рта, ни пищеварительной системы.

Изображение среза червя Paracatenula, сделанное с помощью конфокального лазерно-сканирующего микроскопа. Зеленым показаны симбиотические бактерии Candidatus Riegeria. Harald R. Gruber-Vodicka / PNAS

Сравнение генома микроба с геномом его родственников по семейству  показало, что вид Candidatus Riegeria santandreae возник не менее 500 миллионов лет назад. Это значит, что симбиоз червя и микроба, описанный в статье бременских ученых, самый древний из известных и возник на заре появления плоских червей.

Изученный авторами случай — пример уникальной гармонии хозяина с симбионтом. Ни одно другое животное не достигло такого плотного взаимодействия со своим подселенцем: геном бактерии сжался до необходимого хозяину объема, сожитель обитает в специально отведенных клетках, а хозяин взвалил на своего симбионта всю ответственность за накопление первичной энергии и фиксацию углерода. Более крепкий союз существует только между митохондриями и клетками эукариот. Кстати, митохондрии, возможно, и произошли от альфа-протеобактерий — того же класса, к которому относится и житель плоского червя.

 Максим Абдулаев

Защитить симбионтов – аналитический портал ПОЛИТ.РУ

В последнем номере журнала Nature опубликована работа, в которой описывается механизм, с помощью которого животные защищают во время инфекций полезных симбиотических бактерий, живущих в желудочно-кишечном тракте. По-видимому, этот механизм еще и вносит дополнительный вклад в борьбу с инфекциями.

У человека заболевшего, скажем, гриппом портится аппетит. Это всем хорошо известно на личном примере. Эта реакция свойственна не только человеку, но и животным. У нее есть вполне логичное объяснение: когда животное больно, ему выгоднее с точки зрения выживания не тратить энергию на поиск пищи, а расходовать ее на выздоровление. Кроме того, патогену тоже придется голодать вместе с новым хозяином, а это помогает избавиться от инфекции скорее.

Неприятность заключается в том, что бактериям желудочно-кишечного тракта тоже приходится тяжело, а когда животное выздоравливает, их помощь очень важна, чтобы снова набрать вес. Оказалось, что организм хозяина поддерживает своих симбионтов сахаром фукозой, который в тяжелые моменты оказывается прикреплен снаружи к эпителиальным клеткам тонкого кишечника. В таком виде бактерии могут им питаться.

У здоровых мышей никакой фукозы не вырабатывалось, но уже через пару часов после индукции у животных системного воспаления и начала добровольного голодания фукоза начинала появляться на поверхности клеток. За продукцию фукозы эпителиальными клетками отвечает белок фукозилтрансфераза 2, который кодируется геном FUT2. У мышей, лишенных обеих копий этого гена, оказалась интересная особенность. Пока все мыши были здоровы, мыши без гена FUT2 ничем не отличались от обычных мышей. После индукции воспаления все мыши совершенно одинаково не ели и худели. Зато когда воспаление закончилось, мыши с хотя бы одной функциональной копией гена, равно как и мыши с двумя копиями, набирали вес гораздо быстрее, чем мыши, у которых фермент фукозилтрансфераза 2 полностью отсутствовал. При этом никаких изменений в активности ферментов, вырабатываемых организмом хозяина, не произошло. Зато если мышам с активной фукозилтрансферазой 2 давали антибиотики, убивающие бактерии-симбионты, наблюдался такой же замедленный набор веса. Вывод однозначен: без фукозилтрансферазы 2 бактерии-симбионты плохо переживали воспаление и не могли после выздоровления выполнять свои функции.

В ходе исследования также выяснилось, что мышам, у которых отсутствовали оба гена FUT2, патогены, дополнительно присутствовавшие в желудочно-кишечном тракте, вредили гораздо сильнее. Во-первых, они активнее синтезировали белки, связанные с патогенностью. Во-вторых, авторы провели дополнительный эксперимент. Они заразили мышей условно патогенной бактерией Citrobacter rodentium. У здоровых мышей она обычно не вызывает проблем. Она и не вызывала: ни у мышей с фукозилтрансферазой 2, ни у мышей без фермента. Зато после индукции воспаления через четыре дня оказалось, что мыши, зараженные Citrobacter rodentium и лишенные фукозилтрансферазы 2, теряют вес гораздо быстрее. Вообще говоря, это довольно распространенная история, когда организм, ослабленный основным заболеванием, не выдерживает атаки какого-нибудь дополнительного патогена, который в нормальном состоянии не смог бы причинить вреда и вообще давно тут жил.

У человека часто бывает, что к вирусной инфекции присоединяется бактериальная. Бактерия жила у него в носоглотке давно, но иммунитет сдерживал ее натиск, пока не оказался ослаблен вирусом. Поэтому назначение антибиотиков при инфекции, которая начиналась как вирусная, часто бывает оправдано.

Таким образом, связанный с фукозой механизм поддержки эндосимбионтов, действует сразу в двух направлениях: первое – он помогает бактериям дожить до того времени как снова можно будет есть и быстрее восстановить организм, и второе – помогает отразить нападение дополнительных инфекций.

Интересно, что примерно у 20% людей отсутствуют функциональные копии генов, ответственных за выработку фукозы. Считается, что это связано с болезнью Крона, представляющей собой хроническое воспаление желудочно-кишечного тракта без особенных причин, и смертностью от сепсиса у маленьких детей. Из всего этого можно сделать вывод, что описанный механизм связан, в первую очередь, с таким эволюционно важным умением, как способность переносить инфекцию без потерь. С точки зрения приспособленности вида это почти также важно, как уметь с ней бороться.

Познакомьтесь с вашими новыми симбионтами: триллионы вирусов

В связи с появлением новых смертоносных вирусов в Саудовской Аравии и Китае трудно представить, что вирусы могут быть полезны для чего-либо. Легко забыть, что в самые здоровые дни мы являемся домом для триллионов, а может быть, и квадриллионов вирусов. И, по мнению группы калифорнийских ученых, эти вирусы — наши симбиотические партнеры, создающие вторую иммунную систему. Эти вирусы служат передовой защитой, не позволяя бактериям проникать в слизистую оболочку кишечника и вызывать смертельные инфекции.

Рассматриваемые вирусы гораздо менее известны, чем, скажем, вирусы гриппа или вирусы Эбола. Они известны как бактериофаги, что означает «поедатели бактерий». И все же бактериофаги (или для краткости фаги) гораздо более распространены, чем вирусы, заражающие людей. Они более распространены, чем все вирусы, поражающие каждое животное на Земле. Причина проста в арифметике: для размножения фагов гораздо больше хозяев, чем для вирусов, заражающих наши собственные клетки. Они в земле, в океанах, подо льдом и в воздухе.По некоторым оценкам, на Земле насчитывается 1031 фаг. Это делает фаги самой распространенной формой жизни, и точка.

Несмотря на то, что фаги есть повсюду, ученые впервые обнаружили их внутри человека. Феликс д’Эрелль, один из соавторов, столкнулся с ними во время лечения французских солдат во время Первой мировой войны. Он отфильтровал стул солдат, больных дизентерией, и выделил микроскопические частицы, которые могли убить вызывающие дизентерию бактерии. Идея о том, что у бактерий есть вирусы, казалась коллегам д’Эрелля надуманной, и только в 1930-х годах инженеры разработали микроскопы, достаточно мощные, чтобы их видеть и документировать их атаки на бактерии.Д’Эррель провел остаток своей жизни, пытаясь превратить фаги в медицинское оружие против бактериальных инфекций. «Фаговая терапия», как стали называть его метод, продолжает привлекать любопытных ученых спустя более шестидесяти лет после его смерти. Пока он не готов заменить антибиотики, фаготерапия начинает использоваться для дезинфекции пищи.

Для ученых, занимающихся фаговой терапией, фаги — это просто оружие, которое можно использовать в медицинской битве. Для сравнения: мы мало что знаем об этих фагах в природе — иными словами, о том, что фаги делают в нашей внутренней экосистеме.Откровенно говоря, это было слишком сложной проблемой. Если вы эколог, изучающий, как львы управляют популяциями своих жертв, вы можете отправиться в саванну и понаблюдать за львами. Вы можете пометить львов. Вы можете зачерпнуть львиный помет. Вирусы, которые живут внутри нашего тела и даже не вызывают болезни, для науки практически не видны.

Это начинает меняться. В последние годы наш внутренний мир микробов стал предметом массовых научных исследований. (Майкл Поллан опубликовал длинную статью о так называемом микробиоме в журнале New York Times Magazine на этой неделе; вот моя статья из прошлогоднего журнала New York Times .)

Ученые, изучающие микробиом, сосредоточили большую часть своих усилий на картировании разнообразия 100 триллионов бактерий в нашем организме. Отчасти причина практическая. Для проведения этих исследований ученые берут образцы кожи, слюну, стул и т. Д. И удаляют все, кроме фрагментов ДНК. Затем ученые определяют последовательность этих фрагментов и определяют их происхождение. Бактерии, у которых, как правило, намного больше геномов, чем у вирусов, таким образом распознать гораздо проще.

Это исследование выявило мир огромной сложности — мир, от которого зависит наше собственное благополучие. Наши резидентные бактерии расщепляют жесткие растительные вещества, синтезируют витамины и не дают вторгшимся патогенам захватить наши тела.

Но это не означает, что наш организм безоговорочно принимает микробиом. По мере того, как мы лучше узнаем микробиом, нам не следует вводить себя в заблуждение, думая о нем как о каком-то мудром ангеле-хранителе. Это орда из нескольких сотен видов микробов, орда, способная творить глупости.

Рассмотрим бактерии, выстилающие тонкие стенки толстого кишечника. Если бы они размножались самоотверженно, они в конечном итоге давили бы на стенку кишечника, давя на наши клетки и вклиниваясь между ними. Если они прорвутся, их унесет в кровоток, где они могут вызвать опасные инфекции.

Стенки нашего кишечника также загружены иммунными клетками, и они могут сделать такое нарушение еще более опасным. Они могут слишком остро реагировать, вызывая опасные уровни воспаления в кишечнике, создавая новую среду, которая может способствовать росту болезнетворных бактерий.

Чтобы избежать этой катастрофы, наши тела сдерживают микробиом. Одна стратегия, которую кишечные клетки используют для своей защиты, — это секретирование плотного слоя слизи. Хотя поверхность слизи обеспечивает множество вкусной пищи для бактерий, нижние уровни слизи настолько плотны, что микробы не могут проникнуть в нее. Наш кишечник также защищает себя от микробиома, выделяя молекулы, убивающие микробы, чтобы уничтожить любые бактерии, которые подходят слишком близко к тому, чтобы пробить стену. И когда патогены вторгаются, наш кишечник может усилить эту защиту, создавая больше противомикробных препаратов и даже более толстые слои слизи.

Но эти средства защиты не являются гарантией безопасности. В самом деле, некоторые патогены развили способность взламывать нашу защиту для собственной выгоды. Salmonella , например, изо всех сил вызывает воспаление в кишечнике. В токсичной среде, создаваемой иммунной системой, Salmonella превосходит другие бактерии. И когда иммунные клетки перемещаются в слизистую оболочку кишечника, чтобы атаковать, Salmonella совершает свое величайшее унижение: она вторгается в те самые иммунные клетки, которые должны защищать нас.

Однако если мы сосредоточимся только на взаимоотношениях между человеческими клетками и бактериями, мы упустим третьего главного игрока в нашей экосистеме кишечника. Фаги процветают в нашем кишечнике, атакуют бактерии и используют их для создания новых копий самих себя.

Фаги, как правило, специализируются на определенных штаммах бактерий. Чтобы вторгнуться в микроб-хозяина, они действуют как вор, используя ключ, чтобы проникнуть в запертый дом. Белки на поверхности фага связываются с белками клетки-хозяина, создавая проход, через который фаг может вводить свои гены.В этом видео ниже показано, как это выглядит, когда фаг под названием T4 вторгается в E. coli :

Эти тесные отношения между фагами и их жертвами превращают их в партнеров по коэволюции. Мутация, которая изменяет блокировку микроба, будет одобрена естественным отбором, потому что она делает ключ фага менее эффективным. (Мутация должна вызывать это изменение, не причиняя вреда самому микробу.) Фаги, в свою очередь, извлекают выгоду из мутаций, которые адаптируют свои ключи к новым замкам.

Эти гонки вооружений могут также помочь объяснить огромное разнообразие микробов в нашем кишечнике. Когда у одного штамма бактерий наблюдается популяционный бум, это также создает множество новых возможностей для размножения его фагов. В конце концов, фаги могут стать настолько многочисленными, что уничтожат популяцию-хозяин. Этот сбой может позволить другому штамму бактерий подняться и стать доминирующим — только для того, чтобы его фаги подавили его.

Но что, если между нами и фагами было скрытое партнерство? Что, если врагом нашего заклятого врага был наш друг?

Джереми Барр из Государственного университета Сан-Диего и его коллеги недавно изучили эту возможность в исследовании, которое они публикуют на этой неделе в журнале Proceeding of the National Academy of Sciences .Они начали свое исследование с простого, но глубокого наблюдения: по сравнению с другими частями кишечника слизистый слой забит фагами.

Это может быть просто вопрос хищников, идущих туда, где находится их добыча. Но когда Барр и его коллеги присмотрелись поближе, они обнаружили доказательства того, что наши собственные тела делают слизистый слой привлекательным домом для фагов.

Некоторые из этих доказательств приходят в виде крючков, которые растут на фагах. Чтобы понять, в чем заключалась их функция, ученые создали фаги, которые не были крючками.Не хуже они проникли в бактерии в чашке Петри. Таким образом, крючки не причастны к заражению, как их ключи. Следовательно, крючки должны иметь другую функцию.

Барр и его коллеги провели серию экспериментов, чтобы выяснить, что это за функция. Ответ кроется не в бактериях, а в нас самих. Крючки прекрасно приспособлены для захвата определенных молекул, составляющих нашу слизь, известных как гликопротеины муцина. Благодаря своим крючкам фаги, проходящие через наш кишечник, могут зацепиться за слизь, образуя вирусный ковер.

Чтобы увидеть, какой эффект имеет этот ковер, Барр и его коллеги провели еще одну серию экспериментов. Они создали две культуры клеток человека. В одной культуре клетка росла слоем и образовывала слой слизи. В другой культуре клетки не продуцировали слизи.

Затем ученые посеяли фаги на все культуры клеток. Они дали фагам время закрепиться, а затем смыли все фаги, которые все еще плавали на свободе. Наконец, ученые добавили бактерии поверх культур и дали им расти в течение четырех часов.

Различия между двумя культурами были резкими. Нормальные клетки улавливали большое количество фагов в своем слизистом слое, а вирусы убивали большинство бактерий. С другой стороны, клетки, которые не могли производить слизь, оказались без фагов, которые бы защищали их. Бактериальная популяция взорвалась, убив часть человеческих клеток под ней.

Что делает это открытие еще более увлекательным, так это то, как фаги цепляются за гликопротеины муцина. На первый взгляд, это может показаться худшей целью, на которую может пойти вирус.В вашем организме нет единственного вида гликопротеина муцина. Ученые выделили 19 видов, и их может быть намного больше. Разнообразие зависит от того, как мы их делаем. Во-первых, наши клетки производят белок; затем они украшают его сахаром в самых разных узорах. Крючок, позволяющий фагу захватить один гликопротеин, будет бесполезен для другого.

Похоже, фаги способны справиться с этим разнообразием. Оказывается, ген фагового крючка гораздо более подвержен мутации, чем другие его гены.Каждый раз, когда фаг производит новые вирусы, они создают новые формы, соответствующие различным гликопротеинам муцина.

Все это говорит о том, что фаги в нашем кишечнике выработали изощренную стратегию захвата слизистого слоя кишечника. Это позволяет им находить множество жертв для убийства. Для нас это может быть выигрышной стратегией, потому что фаги становятся дополнительной иммунной системой для нашего собственного тела. Бактерии оседают на верхнем слое слизи, питаются и растут. Но по мере того, как они распространяются к стенке кишечника, они сталкиваются с плотным барьером из фагов.Фаги убивают их и еще больше увеличивают их численность, создавая еще более мощный защитный барьер.

Ученые обнаружили вирусы у других видов, таких как грибы, растения и насекомые, которые помогают своим хозяевам. Возможно, мы сможем добавить себя в список хостов, которые зависят от своего собственного вирома. Если это новое исследование подтвердится, будет интересно увидеть, как далеко эволюция зашла в этом партнерстве. Многие виды, являющиеся хозяевами симбиотических микробов, делают все возможное, чтобы заботиться о своих обитателях.Некоторые насекомые даже выращивают специальные органы, чтобы содержать их. Приспосабливаем ли мы наш кишечник к выращиванию как можно большего количества фагов?

Ответы на эти вопросы могут в конечном итоге дать нам новый способ приблизиться к непреходящей мечте о фаговой терапии. Вместо того, чтобы проводить вторжение ударных войск в борьбу с инфекциями, возможно, нам стоит научиться помогать нашим фагам поддерживать свою тихую защиту.

(Подробнее о бактериофагах см. Мою книгу « Планета вирусов». )

Симбионт — обзор | Темы ScienceDirect

3.1.1 Облигатно унаследованные симбионты

Унаследованные симбионты — это те организмы, которые передаются от хозяина к его потомству. Таким образом, эти симбиотические организмы хорошо адаптированы к своему хозяину, поскольку они тесно связаны с ним. Некоторые из типичных характеристик этих симбионтов — это сокращение их геномов, вызванное потерей ненужных генов, обычно связанных со свободноживущим состоянием, а также их множественная адаптация к нише, представленной их хозяевами.

Azolla-Trichormus azollae : В симбиозе между водным папоротником Azolla и нитчатыми цианобактериями Trichormus azollae (ранее известными как Nostoc или Anabaena azollae ) (Baker et al., 2003), цианобионт унаследован от родительского растения, так как прикреплен к спорам папоротника (Rasmussen and Johansson, 2002). Когда растение достигает зрелости, клетки Trichormus располагаются в полости доли листа, в которой оно фиксирует азот (Peters, 1991). Внутри этой полости процент гетероцист возрастает до 25-30%, и весь цианобионт становится фотосинтетически неактивным (Peters, 1991). В этой полости, однако, обитает не только Trichormus , но также были обнаружены другие виды цианобактерий, скорее всего, факультативные симбионты и даже нецианобактериальные виды (Peters and Meeks, 1989).Однако предполагаемые цианобионты обладают характерными чертами унаследованных симбионтов.

Из различных штаммов, которые были выделены и культивированы из разных растений Azolla , был секвенирован только геном одной из этих бактерий, Trichormus (ранее Nostoc ) azollae 0708 (Ran et al., 2010). Геном этого штамма небольшой (5,49 Мбит / с) и имеет относительно высокий процент AT (61,7%). Кроме того, процент кодирующих генов довольно низок: только 52% всего генома, по прогнозам, кодирует функциональные гены (Meeks et al., 1988). Эта потеря функции повлияла в основном на синтез природных продуктов или специализированных метаболитов, механизмы передачи сигналов, а также системы репликации, рекомбинации и репарации ДНК (Ran et al., 2010). В то время как оперон nif у других нитчатых цианобактерий прерывается последовательностями вырезания в вегетативных клетках, у Trichormus отсутствуют эти элементы в генах fdxN и nifD (Meeks et al., 1988). Благодаря этому мутанты Trichormus , которые не могут дифференцировать гетероцисты, могут экспрессировать нитрогеназу в вегетативных клетках (Meeks et al., 1988). В целом, анализ Trichormus azollae 0708 показывает специализацию его генома для адаптации к его уникальной экологической нише, обеспечиваемой полостью лепестков листьев папоротника-хозяина.

Fungi- Nostoc : Различные грибы, в основном из филума Ascomycota, могут вступать в симбиотические отношения с цианобактериями. Большинство этих симбиозов, называемых двудольными цианолишайниками, образуются между грибами (фикобионт) и фотосинтезирующими цианобактериями или водорослями (фотобионт).Однако некоторые из этих симбиозов могут также включать третьего партнера цианобактерий, роль которого заключается в фиксации азота (цианобионт), уступая место трехкомпонентным цианолишайникам (Rikkinen, 2017; Honegger, 1991). В этих симбиозах симбиотический партнер или партнеры передаются через развитие новых слоевищ, выросших из пропагул. Внутри них цианобионт находится в цефалодиях, в которых осуществляется азотфиксирующая активность (Honegger, 1991; Rai, 2002). Подобно симбиозу Azolla , цефалодии цианолишайника также населены различными видами цианобактерий (Honegger, 1991).Хотя симбиоз между микобионтами и фотобионтами представляется строго обязательным (Stocker-Wörgötter and Hager, 2008), симбиоз между микобионтами и цианобионтами нельзя легко классифицировать как облигатный, поскольку некоторые из симбиотических штаммов, выделенных из цианолишайников, имеют физиологические особенности (Ahmadjian, 1993). ) и геномная характеристика (Gagunashvili, Andrésson, 2018), более близкая к характеристикам факультативных симбионтов.

Многие штаммы предполагаемого цианобионта были выделены и культивированы.Таксономическая идентификация штаммов цианобионтов с помощью анализа 16-й субъединицы гена рибосомной РНК (рРНК) показала, что эти цианобактерии принадлежат к Nostocales (O’Brien et al., 2005). Это было подтверждено, когда были получены два полных генома и четыре черновых варианта генома (Gagunashvili and Andrésson, 2018). Два полных генома: Nostoc sp. N6 и Nostoc sp. «Цианобионт Lobaria pulmonaria » был получен из двудольного цианолихена Peltigerambranacea и трехчастного цианоличника Lobaria pulmonaria соответственно.Три черновых варианта генома Nostoc sp. 210A, Nostoc sp. 213 и Nostoc sp. 232, были получены из P.mbranacea , а оставшаяся часть, Nostoc sp. « Peltigera malacea cyanobiont» был получен из Peltigera malacea . Размер генома этих организмов варьировался от 7,34 до 9,16 Мб, в среднем 8,43 Мб, а процент AT составил 58%. Nostoc sp. N6 имеет одну хромосому (8,2 мб) и 10 маленьких репликонов, семь кольцевых и три линейных.Этот штамм имеет функциональный оперон nif с двумя эксцизионными элементами в его гене nifD (7,5 и 29 т.п.н.) и одним в гене fdxN (36,7 т.п.н.). Nostoc sp. « Lobaria pulmonaria cyanobiont» имеет одну хромосому (7.06 Mb) и четыре кольцевых репликона. Этот штамм также имеет функциональный оперон nif , но только с одним эксцизионным элементом в его гене nifD (22,8 т.п.н.). Оба генома имеют ген hupL . Меньший размер генома Nostoc sp.«Цианобионт Lobaria pulmonaria », а также его высокая степень псевдогенизации и более низкая скорость роста указывают на то, что этот цианобионт, выделенный из трехраздельного цианолишайника, ведет более облигатный образ жизни. Nostoc sp. N6 наоборот, похоже, образует факультативный двусторонний симбиоз.

Porifera-Cyanobacteria : виды цианобактерий, обнаруженные в симбиозе с губками, очень разнообразны, включая Candidatus Synechococcus spongiarum , Synechococcus spp., Prochlorococcus spp., А также другие организмы, похожие на Aphanocapsa raspaigella , Synechocystis spp., Oscillatoria spongeliae , Leptolyngbya spp. Эти симбиозы распространены среди губок с представителями 22 отрядов, способных образовывать ассоциации с цианобактериями (Konstantinou et al., 2018). Существует четыре черновика геномов видов цианобактерий в ассоциации с губками (Gao et al., 2014; Burgsdorf et al., 2015).Эти геномы небольшие, с прогнозируемой средней длиной 2,2 Мбит / с, с немного низким процентом AT, в среднем 60,4% (Burgsdorf et al., 2015). Поскольку их геномы уменьшены и были обнаружены доказательства вертикальной передачи цианобионта, мы помещаем симбиоз Porifera-Cyanobacteria в этот раздел. Однако об этих симбиозах известно немного, и остается неизвестным, фиксирует ли цианобионт азот в рамках симбиотического партнерства.

Полисахаридные капсулы, снабжающие человеческий симбионт Bacteroides thetaiotaomicron для модуляции иммунных ответов на доминантный антиген в кишечнике

Введение

Многие кишечные бактерии человека синтезируют фазовые вариантные капсульные полисахариды (CPS) на своей поверхности (1).Хотя многие функции CPS остаются недостаточно изученными, известно, что CPS обладают иммуномодулирующим действием (2). Наиболее изученным иммунорегуляторным CPS является полисахаридная капсула A (PSA), которая является одной из восьми CPS, экспрессируемых в Bacteroides fragilis (3). PSA является цвиттерионным, и было показано, что очищенный PSA модулирует уровни цитокинов хозяина и индуцирует CD4 ⁺ Foxp3 ⁺ регуляторные Т-клетки (T _regs ), которые защищают от различных моделей аутоиммунных воспалительных заболеваний (4-7) .В подтверждение этих открытий, другие бактерии, кодирующие цвиттерионный полисахарид из различных таксонов, индуцировали больше IL-10 и T _regs в мононуклеарных клетках человека, чем те, которые не содержат мотив цвиттерионного полисахарида (8). Нецвиттерионные капсулы также обладают противовоспалительными свойствами. Например, нейтрально заряженные полисахариды β-глюкан / галактан клеточной поверхности, которые были очищены из Bifidobacterium bifidum , индуцировали T _regs в кишечнике и подавляли воспаление в модели колита с переносом Т-клеток (9).Бактериальные капсулы также позволяют бактериям уклоняться от адаптивных иммунных ответов, поскольку штамм Bifidobacterium breve , экспрессирующий экзополисахарид, сохранялся дольше, чем акапсулярный штамм у мышей дикого типа (WT), но не у мышей с дефицитом В-клеток (10). В частности, капсулы могут маскировать бактериальные поверхностные агенты от воздействия на них антител, что приводит к более слабым ответам антител против покрытого экзополисахаридом штамма по сравнению с акапсулярным штаммом B. breve (10). Кроме того, капсулы могут способствовать взаимовыгодному состоянию толерантности с врожденной иммунной системой кишечника.Было показано, что как экзополисахарид из Bacillus subtilis , так и большой растворимый полисахарид, высвобождаемый из Helicobacter hepaticus , индуцируют противовоспалительные макрофаги M2 (11, 12). CPS от других патогенов, таких как Streptococcus pneumoniae , также могут подрывать распознавание врожденного иммунитета, препятствуя отложению комплемента и фагоцитозу бактерий (13, 14). В совокупности эти исследования показывают важность CPS во взаимодействиях между микробиотой и иммунитетом.

Ограничением текущих исследований является то, что они изучали небольшую группу капсул, экспрессируемых данной бактерией.В одном недавнем исследовании изучалась роль полного набора бактериальных капсул у одного вида путем индивидуальной экспрессии всех восьми капсул в Bacteroides thetaiotaomicron (15). Грамотрицательный анаэроб B. thetaiotaomicron — это модельный симбионт кишечника, который является заметным членом кишечной микробиоты взрослого человека и разрушает различные гликаны диеты, хозяина и микробов (16). B. thetaiotaomicron выделяет значительную часть своего генома — 182 гена в восьми различных геномных локусах — продукции CPS и экспрессирует восемь различных CPS (CPS1 – CPS8), толщина которых может составлять несколько сотен нанометров (17).Штамм B. thetaiotaomicron WT превзошел все одиночные экспрессирующие CPS штаммы у мышей C57BL / 6 без микробов, демонстрируя, что способность экспрессировать несколько CPS является преимущественной in vivo (15). Более высокие уровни продукции IgA коррелировали с увеличением количества штамма, экспрессирующего CPS5, предполагая, что CPS5 может способствовать уклонению от адаптивных иммунных ответов (15). Это исследование предоставило ключевое понимание роли CPS в конкурентной кишечной колонизации, но только изучило, как присутствие иммунной системы влияет на колонизацию среди одиночных CPS-экспрессирующих B.Ашхабад . Механизмы, с помощью которых полный набор CPS влияет на иммунные ответы, остаются плохо изученными.

Еще одним ограничением текущих исследований является то, что эти исследования только изучали, как сама CPS взаимодействует с иммунной системой. Неизвестно, могут ли CPS на бактериях модулировать иммунный ответ на доминантные бактериальные АГ. Прогрессу в этой области препятствует отсутствие модельной системы, в которой можно было бы исследовать Т-клеточный ответ CD4 ⁺ для конкретного симбионта кишечника.С нашей системой Т-клеток BθOM, которая состоит из трансгенных TCR CD4 ⁺ Т-клеток, специфичных для белка внешней мембраны (ОМ) в B. thetaiotaomicron , мы можем контролировать экспрессию доминантного B. thetaiotaomicron. Ag. Мы ранее охарактеризовали систему Т-клеток BθOM и показали, что Т-клетки BθOM специфичны для BT4295, липопротеина SusE / SusF OM, содержащегося в одном из многих локусов утилизации полисахаридов B. thetaiotaomicron (18).Мы также продемонстрировали, что Т-клетки BθOM функциональны in vivo, поскольку адоптивно перенесенные Т-клетки BθOM пролиферируют и дифференцируются в T _regs и эффекторные Т-клетки в толстой кишке, дренирующем толстую кишку лимфатическом узле (cdLN) и селезенке у здоровых мышей, колонизированных Б. thetaiotaomicron (18).

Используя нашу Т-клеточную систему BθOM (18) и полный набор одиночных CPS-экспрессирующих B. thetaiotaomicron (15), мы исследовали, все ли CPS на B. thetaiotaomicron модулируют иммунные ответы на доминантный B.thetaiotaomicron Ag. Акапсулярный штамм B. thetaiotaomicron (Acap) , в котором отсутствуют все CPS B. thetaiotaomicron , стимулировал Т-клетки BθOM сильнее, чем WT B. thetaiotaomicron , что позволяет предположить, что CPS могут регулировать взаимодействия между специфическими бактериальными АГ и иммунной системой. Затем мы выполнили, насколько нам известно, первое объективное исследование того, как полный набор CPS модулирует иммунные ответы хозяина на доминантный Ag, используя определенную симбионт-специфичную модельную систему Т-клеток.Хотя многие одиночные CPS-экспрессирующие штаммы B. thetaiotaomicron были антистимулирующими и подавляли иммунный ответ на доминантный Ag, мы идентифицировали несколько простимулирующих штаммов, которые активировали иммунную систему так же хорошо или лучше, чем Acap. Мы показываем, что, изменяя экспрессию CPS, даже на уровне везикул OM (OMV), бактерии могут контролировать доставку доминантных Ag, а также врожденные и адаптивные иммунные ответы. Мы показываем, что, регулируя доступность Ag, CPS также позволяют бактериям регулировать иммунные ответы in vivo, включая активацию Ag-специфических и поликлональных Т-клеток, а также клиренс доминантного Ag.Эти результаты демонстрируют, что способность динамически экспрессировать различные CPS позволяет бактериям модулировать иммунные ответы на доминирующие Ag.

Материалы и методы

Штаммы и условия культивирования

Единственные CPS-экспрессирующие штаммы B. thetaiotaomicron , использованные в этом исследовании, были получены и охарактеризованы ранее (15, 19). Штаммы обычно выращивали в среде TYG (10 г / л триптона, 5 г / л дрожжевого экстракта, 4 г / л d-глюкозы, 100 мМ KH ₂ PO ₄ , 8.5 мМ [NH ₂ ] ₄ SO ₄ , 15 мМ NaCl, 10 мкМ витамин К ₃ , 2,63 мкМ FeSO ₄ ⋅7H ₂ O, 0,1 мМ MgCl ₂ , 1,9 мкМ гематин, 0,2 мМ l-гистидин, 3,69 нМ витамин B ₁₂ , 413 мкМ l-цистеин и 7,2 мкМ CaCl ₂ ⋅2H ₂ O), минимальная среда (20 г / л триптон, 10 г / л дрожжевой экстракт, 5 г / л d-глюкозы, 8,25 мМ l-цистеина, 78 мкМ MgSO ₄ ⋅7H ₂ O, 294 мкМ KH ₂ PO ₄ , 230 мкМ K ₂ HPO ₄ , 1.4 мМ NaCl, 7,9 мкМ гемина [гематина], 4 мкМ резазурина, 24 мкМ NaHCO ₃ , 68 мкМ CaCl ₂ ⋅2H ₂ O) или на чашках агара с инфузией мозга и сердца (BHI), содержащими 10% лошади кровь (Quad Five, Rygate, MT) с гентамицином (200 мкг / мл) (планшеты BHI-blood-гентамицин). Бактерии обычно выращивали при 37 ° C в анаэробной камере Bactron IV (Sheldon Manufacturing) или в маленьком инкубационном контейнере BD GasPak EZ с пакетами-саше BD GasPak EZ Anaerobe Container System с индикатором. Б.thetaiotaomicron имеет другой сердцевинный олигосахарид вместо O Ag-повторяющейся единицы, обнаруженной в LPS, и производит липоолигосахарид, который также может стимулировать врожденный иммунитет. Каждый из отдельных штаммов, экспрессирующих CPS, был исследован на экспрессию липоолигосахаридов, и было показано, что они экспрессируют одинаковые уровни (20).

Для мечения GFP штаммов, продуцирующих CPS, плазмида, кодирующая экспрессию GFP, была интегрирована в хромосому каждого штамма, как описано ранее (21, 22).Вкратце, pir Escherichia coli S17-1 λ, содержащий вектор pWW3452 (22), выращивали до фазы midlog в среде Лурия-Бертани, содержащей ампициллин (300 мкг / мл), и штаммы, продуцирующие CPS, выращивали анаэробно до фазы midlog в TYG. средний. Клетки промывали и объединяли в соотношении ~ 1: 1 перед посевом на чашку с агаром BHI, содержащую 10% крови лошади (чаша с кровью BHI). После 1 дня аэробной инкубации при 37 ° C клеточную массу соскребали с планшета, и разведения высевали на планшеты с BHI-кровью, содержащие 200 мкг / мл гентамицина и 25 мкг / мл эритромицина.Через 2 дня анаэробного роста при 37 ° C колонии пересеивали на той же среде и выращивали в анаэробных условиях еще 2 дня. Изолированные колонии инокулировали в среду TYG для роста в течение ночи, и было подтверждено, что полученные культуры флуоресцируют при воздействии УФ-света.

Эксперименты на мышах

Все экспериментальные процедуры были выполнены с одобрения Комитета по изучению животных Вашингтонского университета. Всех мышей, не лишенных микробов, содержали в улучшенном помещении, свободном от специфических патогенов.Трансгенных мышей BθOM на фоне Rag1 ^{— / —} поддерживали путем скрещивания с нетрансгенными мышами Rag1 ^{— / —} (18). Мышей случайным образом распределяли по группам. Количество животных для каждого эксперимента было выбрано на основе минимального количества, необходимого в предыдущих исследованиях, чтобы наблюдать значительные изменения в показаниях, измеренных в каждом эксперименте. Использовали мышей в возрасте 6–12 недель разного пола, в зависимости от наличия, и ни одна из них не участвовала в каких-либо предыдущих экспериментах.Группы в рамках эксперимента были максимально сопоставимы по возрасту и полу.

Функциональный анализ стимуляции Т-клеток in vitro

Анализ стимуляции Т-клеток BθOM проводили, как описано ранее (18). Клетки костного мозга, выделенные из большеберцовой и бедренной костей мышей C57BL / 6, MyD88 ^{— / —} или FcRγ ^{— / —} , культивировали в M-CSF в течение 7 дней для дифференцировки в макрофаги, полученные из костного мозга (BMDM). BMDM стимулировали IFN-γ в концентрации 2000 Ед / мл в среде I-10 (IMDM, 10% FBS, глутамин и гентамицин) и высевали на 96-луночный планшет из расчета 1 × 10 ⁵ клеток на лунку.Клетки промывали PBS через 24 часа и хранили в 100 мкл свежей среды I-10 без IFN-γ. Для дендритных клеток костного мозга (BMDC) клетки костного мозга культивировали в 10% супернатанте тирозинкиназы 3 (Flt3L) FBS и 5 нг / мл GM-CSF в течение 7 дней и высевали на 96-луночный планшет при 1 × 10 ⁵ клеток на лунку. При использовании дендритных клеток (ДК) селезенки CD11c ⁺ спленоциты были обогащены ДК CD11c ⁺ с использованием микрогранул MACS CD11c и помещены на 96-луночный планшет из расчета 1 × 10 ⁵ клеток на лунку.Всего 5 × 10 ⁵ клеток, выделенных из селезенки и лимфатических узлов трансгенных мышей BθOM, или 1 × 10 ⁵ Т-клеточных гибридом BθOM или T-бластов BθOM с или без 10 мкг / мл B. thetaiotaomicron Затем добавляли Ab на лунку в 50 мкл плюс 50 мкл полулогарифмических разведений штаммов или OMV B. thetaiotaomicron . Единичные CPS-экспрессирующие штаммы B. thetaiotaomicron выращивали в 5 мл TYG-культуре при 37 ° C в течение ночи, а затем повторно инокулировали при 1:50 и выращивали до фазы midlog.Культуры промывали один раз и ресуспендировали в PBS перед добавлением в анализ. Через двадцать четыре часа супернатант, содержащий Т-клетки, переносили в свежий 96-луночный планшет и центрифугировали со скоростью 1200 об / мин. Клетки промывали буфером FACS и окрашивали на CD4, CD45.1 и CD69. Все образцы были обработаны на BD FACSCanto и проанализированы с помощью FlowJo.

Генерация Т-клеточных гибридом BθOM

Т-клеточные гибридомы BθOM были получены, как описано ранее (18). 2 мл B.thetaiotaomicron (штамм BT5482) в течение ночи центрифугировали и осаждали, промывали один раз в PBS, ресуспендировали в 1 мл PBS и использовали в качестве источника Ag для иммунизации. Равный объем смеси B. thetaiotaomicron / PBS эмульгировали с IFA и 50 мкл вводили в подушечки задних лап мышей C57BL / 6 (самцы). Через десять дней дренирующие подколенные лимфатические узлы были удалены, и одноклеточная суспензия из 2 × 10 ⁷ клеток была культивирована в 7 мл RPMI 1640 с добавлением 10% FCS, 2 мМ глутамина, 1 мМ HEPES, 1 мМ натрия. Пируват, 5 × 10 ^-5 M 2-ME, 50 мкг / мл гентамицина и 14 мкл B.thetaiotaomicron / PBS источник Ag (разведение 1: 500) в течение 3 дней. Взрывные Т-клетки BθOM собирали центрифугированием и сливали с партнером слияния Т-клеточной гибридомы BW5147 ^α-β- с использованием стандартного протокола (23).

Образование бластов Т-клеток BθOM

BMDM стимулировали IFN-γ в концентрации 2000 Ед / мл в среде I-10 (см. Выше) и высевали на 24-луночный планшет из расчета 5 × 10 ⁵ клеток на лунку. Через 24 часа клетки промывали PBS и хранили в 1 мл среды I-10. Один микромолярный пептид BθOM и 2 × 10 ⁵ изолированных Т-клеток CD4 ⁺ BθOM добавляли на лунку в 0.5 мл с 50 ЕД IL-2 и инкубировали в течение 6 дней при 37 ° C. Затем из супернатанта собирали бласты Т-клеток BθOM и добавляли в анализ макрофагальных клеток in vitro.

Количественный ELISA для BT4295

Уровни белка BT4295 в одиночных CPS-экспрессирующих штаммах B. thetaiotaomicron измеряли с помощью количественного ELISA, как описано ранее (18). Единичные CPS-экспрессирующие штаммы B. thetaiotaomicron выращивали в 5-мл TYG-культуре при 37 ° C в течение ночи, а затем повторно инокулировали при 1:50 и выращивали до фазы midlog.Образцы получали из эквивалентных количеств B. thetaiotaomicron из культур, измеренных по OD ₆₀₀ . Бактерии лизировали в 100 мМ детергенте CHAPS, инкубировали при перемешивании в течение 1 ч при комнатной температуре (RT) и хранили при 4 ° C в течение ночи. Планшет Immulon Two для ELISA покрывали в течение ночи очищенным анти-BT4295 Ab ERC11 в буфере для карбонатного покрытия (5 мкг / мл [значение pH 9,6]) при 4 ° C, промывали, блокировали буфером (PBS с 0,5% BSA и 0,1% Tween 20) в течение 1 ч при комнатной температуре. Планшеты промывали и образцы добавляли на 2 ч при комнатной температуре, снова промывали, а затем добавляли анти-BT4295 Ab биотин-4E9 (5 мкг / мл) на 1 час при комнатной температуре.Планшеты снова промывали и добавляли разведение 1: 5000 для HRP стрептавидина на 30 мин при комнатной температуре. Планшеты промывали, добавляли 100 мкл субстрата One-Step Ultra TMB в каждую лунку и определяли A ₄₅₀ . Неизвестные концентрации образцов определяли количественно путем сравнения со стандартной кривой белка rBT4295, выполненной в том же ELISA с использованием программного обеспечения GraphPad Prism.

Анализ фагоцитоза живых клеток

BMDM высевали на 96-луночный планшет со стеклянным дном с № 1,5 покровное стекло и черная рамка (Cellvis) при 1 × 10 ⁵ клеток на лунку в среде I-10 в течение ночи.Клетки окрашивали 5 мкМ красителем CellTracker Orange CMTMR при 37 ° C в течение 30 минут, затем промывали. Клетки промывали и инкубировали в 150 мкл среды I-10. В каждую лунку добавляли пятьдесят микролитров разведения 1:31 одиночных CPS-экспрессирующих штаммов B. thetaiotaomicron , которые эндогенно экспрессировали GFP, с 10 мкг / мл B. thetaiotaomicron Ab или без него. Штаммы B. thetaiotaomicron , экспрессирующие один CPS и GFP, выращивали в 2-мл TYG-культуре при 37 ° C в течение ночи до середины логарифмической фазы.Культуры промывали один раз и ресуспендировали в PBS перед добавлением в анализ. Четыре часа спустя изображения были получены в той же z-плоскости с использованием микроскопа Olympus IX70 с масляным объективом 100 × / 1,4NA, конфокального сканирующего устройства Yokogawa с вращающимся диском и CMOS-камеры Hamamatsu Orca Flash5. Клетки поддерживали при 37 ° C с 5,0% CO ₂ в увлажненной камере Tokai Hit. Изображения были получены с помощью программного обеспечения NIS-Elements Advanced Research Software, а количество бактерий, захваченных на BMDM, было измерено вручную с помощью программного обеспечения Imaris.Всего было измерено 150 индивидуальных клеток для каждого проанализированного бактериального штамма, при этом 50 клеток были измерены за эксперимент в трех экспериментах.

Микроскопическое изображение капсул путем окрашивания индийскими чернилами

B. thetaiotaomicron Толщина капсулы измерялась путем окрашивания индийскими чернилами, как описано ранее (17). Образцы были взяты из свежих культур штаммов B. thetaiotaomicron , выращенных до поздней экспоненциальной фазы в среде TYG. Аликвоту свежей культуры в 10 мкл смешивали на предметном стекле с эквивалентным количеством индийских чернил и добавляли покровное стекло.Клетки визуализировали с помощью конфокального лазерного сканирующего флуоресцентного микроскопа Leica SP8, а толщину капсулы измеряли с помощью программного обеспечения Imaris и Fiji. Для каждого проанализированного бактериального штамма было измерено в общей сложности 200 отдельных клеток. Для каждой ячейки было проведено четыре измерения, которые были усреднены для получения единственной средней ширины капсулы.

Микроскопическое изображение капсул с помощью сканирующей электронной микроскопии

Образцы для быстрой заморозки и сканирующей электронной микроскопии глубокого травления получали, как описано ранее (17).Вкратце, 5 мл культур штаммов B. thetaiotaomicron , выращенных до поздней экспоненциальной фазы в среде TYG, осторожно центрифугировали. Каплю полученного бактериального осадка объемом 3 мкл наносили на тонкий слой фиксированного альдегидом вареного яичного белка (используемого для поддержки во время замораживания) и замораживали путем резкого нанесения образца на охлаждаемый жидким гелием медный блок с помощью морозильной машины Cryopress. . Замороженные образцы переносили в охлаждаемую жидким азотом установку для травления замораживанием Leica Ace 900, ломали и «глубоко травили» в течение 2 минут при -104 ° C.Затем образцы были реплицированы с вращением с нанесением платины размером ~ 3,5 нм под углом 20 ° над горизонтом и «подкреплением» пленкой из чистого углерода размером ~ 8,5 нм, нанесенной под углом 85 °. Реплики собирали на гексагональных сетках микроскопа с формварским углеродным покрытием 100 меш и отображали в микроскопе JEOL 1400 с присоединенной цифровой камерой Advanced Microscopy Techniques.

Генерация

B. thetaiotaomicron — специфических Abs

Мышей C57BL / 6 иммунизировали убитым CPS1 и бустировали, затем B-клетки селезенки сливали с P3Ag8.6.5.3 клетки миеломы для создания гибридом (24).

Анализ перекоса макрофагов и высвобождения цитокинов in vitro

BMDM или BMDC помещали на 96-луночный планшет из расчета 1 × 10 ⁵ клеток на лунку в среде I-10 в течение 1 часа при 37 ° C. Добавляли пятьдесят микролитров полулогарифмических разведений штаммов B. thetaiotaomicron или OMV. Единичные CPS-экспрессирующие штаммы B. thetaiotaomicron выращивали в 5-мл TYG-культуре при 37 ° C в течение ночи, а затем повторно инокулировали при 1:50 и выращивали до фазы midlog.Культуры промывали один раз и ресуспендировали в PBS перед добавлением в анализ. Через двадцать часов супернатант переносили в свежий 96-луночный планшет и окрашивали на IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, TNF, IFN-γ и IL-17A с использованием цитометрического набора шариков BD Cytometric Bead Array. Мышь T _H 1 / T _H 2 / T _H 17 Набор цитокинов. BMDM один раз промывали PBS, обрабатывали трипсином, переносили на свежий 96-луночный планшет, окрашивали поверхность CD11b, CD86, PD-L1 в течение 20 мин при 4 ° C, фиксировали и пермеабилизировали набором буферов для окрашивания фактора транскрипции Foxp3 в течение 1 ч при 4 ° C и внутриклеточно окрашивали индуцибельной NO-синтазой (iNOS) в течение 30 мин при 4 ° C.Все образцы были обработаны на BD FACSCanto и проанализированы с помощью FlowJo.

Генерация OMV

Двухлитровые B. thetaiotaomicron –TYG-культуры выращивали в течение ночи при 37 ° C в анаэробной камере и вращали при 6000 об / мин в течение 15 минут в напольной центрифуге Beckman (ротор 10.1) (25) . Супернатант фильтровали через фильтр 0,45 мкм. Отфильтрованный супернатант центрифугировали, а затем центрифугировали в центрифуге Beckman (ротор 25,5) при 38 500 × г в течение 1 ч в полипропиленовых пробирках объемом 40 мл.Супернатант сливали, и осадок один раз промывали PBS путем центрифугирования на центрифуге Beckman (ротор 25,5) при 38 500 × g в течение 1 часа. Гранулы OMV суспендировали в PBS и объединяли. Концентрацию OMV в OMV определяли с помощью анализа белка Брэдфорда.

Экстракция очищенного CPS

Очищенный CPS1 экстрагировали фенольным методом горячей воды (17). Пять миллилитров ночных культур, выращенных в среде TYG, инокулировали в 250 мл минимальной среды с 0.5% глюкозы в течение 2 дней, центрифугировали, быстро замораживали в жидком азоте и хранили при -80 ° C. Клетки ресуспендировали в 100 мл горячей воды, а затем добавляли равный объем фенола. Смесь перемешивали в течение 1 ч при 65 ° C, охлаждали при 4 ° C в течение ночи и центрифугировали. Водную фазу диализовали против деионизованной дистиллированной воды (отсечка 12–14 кДа), а затем лиофилизировали досуха. Препараты ресуспендировали в буфере, содержащем 20 мМ Трис-HCl (pH 7,4), 2,5 мМ MgCl2 и 0,5 мМ CaCl2, и добавляли РНКазу A и ДНКазу I перед тем, как образцы осторожно вращали в течение ночи при 37 ° C.Затем добавляли протеиназу К и образцы инкубировали в течение ночи при 65 ° C. После добавления фенола образцы встряхивали и центрифугировали. Водный слой снова диализовали, а затем лиофилизировали досуха.

BθOM и стимуляция поликлональных Т-клеток in vivo

Мышам Rag1 ^{— / —} вводили 0,66 мг / мл ципрофлоксацина, 2,5 мг / мл метронидазола и 20 мг / мл подслащенной сахаром смеси виноградного Kool-Aid во время питья вода в возрасте 3 недель в течение 2–3 недель. Затем мышам прекращали прием антибиотика и давали обычную воду в течение 4 дней перед введением через желудочный зонд 100 мкл B.thetaiotaomicron с концентрацией 1 × 10 ⁸ КОЕ на мл. Штаммы B. thetaiotaomicron были выращены в анаэробных условиях из одиночных изолятов в среде TYG при 37 ° C в течение 24 часов (26). Каждую культуру смешивали со стерильным PBS и глицерином до конечной концентрации 20% глицерина и замораживали при -80 ° C в одноразовых аликвотах. Через три дня после введения через желудочный зонд мышам Rag1 ^{— / —} вводили ретроорбитально 2 × 10 ⁵ BθOM Т-клеток, выделенных из периферических лимфатических узлов (аксиально, плечевых, паховых, поверхностных и глубоких шейных, поясничных и каудальных). , брыжеечные лимфатические узлы и селезенка.Клетки обогащали Т-клетками CD4 ⁺ путем отрицательной селекции с использованием самодельной смеси Abs (антимышиные Ter-119, CD11c, CD11b, CD8α, CD19, CD45R / B220, CD49b и CD24) и микрогранул с антибиотином. Фекальные гранулы получали на 0, 8 и 9 дни для определения колонизации. Через семь дней после переноса Т-клеток мышей умерщвляли и лейкоциты выделяли из собственной пластинки. Для экспериментов без микробов мышам C57BL / 6 без микробов вводили через желудочный зонд 100 мкл штаммов B. thetaiotaomicron из расчета 1 × 10 ⁸ КОЕ на мл, и лейкоциты также выделяли из собственной пластинки через 10 дней после желудочного зондирования.Толстую кишку и слепую кишку промывали PBS для удаления содержимого толстой кишки и удаляли жировую ткань. Кишечник разрезали продольно и латерально на свежеприготовленный 20 мл раствора для предварительного пищеварения (1 × HBSS без Ca ²⁺ и Mg ²⁺ , 10 мМ HEPES, 5 мМ EDTA, 5% FBS и 1 мМ DTT). Образцы инкубировали в течение 20 мин при 37 ° C при встряхивании при 220 об / мин, а затем встряхивали в течение 10 с. Ткань переносили в 20 мл свежего раствора для предварительного переваривания и инкубировали при встряхивании еще 20 мин.После перемешивания в течение 10 с ткань переносили в свежую пробирку, содержащую 20 мл 1 × HBSS без Ca ²⁺ и Mg ²⁺ и 10 мМ HEPES, и инкубировали при встряхивании в течение 20 минут. Ткань разрезали на мелкие кусочки с помощью тонких ножниц и обрабатывали в течение 30 минут в свежеприготовленном растворе для переваривания (1 × HBSS с Ca ²⁺ и Mg ²⁺ , 10 мМ HEPES, 5% FBS, 10 мг / мл ДНКазы. , и 5 мг / мл коллагеназы) при встряхивании со скоростью 200 об / мин. Ткань механически разрушали с помощью мягкого MACS Octo Dissociator (Miltenyi) с использованием программы m_intestine_01.Образцы фильтровали через фильтр 100 мкм. CDLN и селезенку удаляли и обрабатывали в суспензии отдельных клеток с использованием крышек для пробирок Эппендорфа и фильтровали через фильтр 70 мкм. Все образцы подсчитывали, окрашивали антителами против мышиного CD4, CD45.1, CD44, CD62L, Foxp3, IFN-γ и / или IL-17A и обрабатывали на BD FACSCanto.

Бактериальный клиренс in vivo

Всего мышам C57BL / 6 внутрибрюшинно вводили 1 × 10 ⁶ CPS1 или CPS8. Перитонеальную жидкость собирали через 0, 1, 2, 4, 6 или 8 ч после инъекции.Перитонеальную жидкость высевали на чашки с кровью BHI с 200 мкг / мл гентамицина при 37 ° C в анаэробной камере в течение 2 дней для определения КОЕ.

Количественная оценка и статистический анализ

Ни один из исследователей не был слеп к идентификации образцов во время любого из описанных экспериментов, и никакие образцы или измерения не были исключены из анализа. Для каждого эксперимента общее количество биологических повторов ( n ) указано в соответствующей легенде вместе с описанием того, что считается репликой (мыши, культуры реплик, титры Ab и т. Д.).), а также количество проведенных экспериментов. Программное обеспечение FlowJo v10.4.2 (FlowJo, LLC, Ashland, OR) использовалось для анализа всех экспериментов по проточной цитометрии. Статистический анализ выполняли в Prism Software v7 (GraphPad Software, La Jolla, CA). В экспериментах по визуализации живых клеток для получения изображений использовалось программное обеспечение NIS-Elements Advanced Research (Nikon, Токио, Япония), и поглощение B. thetaiotaomicron было подсчитано вручную в Imaris Software v8.4 (Oxford Instruments, Zurich, Швейцария).В экспериментах по конфокальной визуализации для захвата изображений использовалось программное обеспечение Leica Application Suite X (Leica Microsystems, Вецлар, Германия), а толщина капсулы B. thetaiotaomicron была измерена на Фиджи (Изображение J). Когда данные обычно не следовали нормальному распределению, для определения статистической значимости использовались непараметрические тесты (Манна – Уитни). Если не указано иное, статистическая значимость указана следующим образом: * p <0,05, ** p <0.01, *** p <0,001, **** p <0,0001. Используемые статистические тесты указаны в легенде каждого рисунка.

Результаты

Большинство, но не все, одиночные CPS-экспрессирующие штаммы

B. thetaiotaomicron являются антистимулирующими и подавляют Ag-специфические адаптивные иммунные ответы

Чтобы определить, могут ли CPS регулировать иммунный ответ на доминантные АГ, мы сначала сравнили способность B. thetaiotaomicron WT и Acap, которой не хватает всех B.thetaiotaomicron CPSs для стимуляции BθOM CD4 ⁺ Т-клеток. Используя первичные CD11c ⁺ селезенки DC в качестве APC, мы обнаружили, что Acap стимулировал BθOM T-клетки сильнее, чем WT (рис. 1A). Мы предположили, что все CPS на B. thetaiotaomicron подавляют иммунный ответ на доминантный Ag, и исследовали способность полного набора из восьми одиночных CPS-экспрессирующих штаммов B. thetaiotaomicron стимулировать BθOM T-клетки. Самый одиночный CPS — экспрессирующий B.Штаммы thetaiotaomicron были антистимулирующими и слабо активированными Т-клетками BθOM, но один единственный CPS-экспрессирующий штамм B. thetaiotaomicron , CPS8, был простимулирующим и активировал Т-клетки BθOM аналогично или даже лучше, чем Acap в присутствии первичного CD11c ⁺ селезенки. ДК (рис. 1А). Штамм CPS7 также сильно стимулировался, но ранее было показано, что он очень слабо экспрессирует капсулу и, таким образом, действует по существу как Acap (15). Для дальнейшего исследования роли CPS на B.thetaiotaomicron , чтобы модулировать иммунный ответ на специфические бактериальные агенты, мы решили сосредоточиться на одном антистимулирующем CPS, CPS1, и одном простимулирующем CPS, CPS8. Используя эти две модели единичных CPS-экспрессирующих штаммов B. thetaiotaomicron , мы обнаружили, что эти различия в стимуляции BθOM Т-клеток также присутствовали, когда BMDM использовались в качестве APC (рис. 1B), расширяя наши выводы о том, что CPS на B. thetaiotaomicron по-разному изменяет ответы Т-клеток на доминантные АГ.Уровни белка BθOM T-клеточного Ag BT4295 статистически не различались между всеми одиночными CPS-экспрессирующими штаммами B. thetaiotaomicron , что исключает возможность того, что различия в стимуляции BθOM T-клеток были вызваны различиями в экспрессии Ag (рис. 1С). Эти данные демонстрируют, что бактерии могут модулировать адаптивные иммунные ответы на свои доминантные АГ, изменяя экспрессию CPS.

РИСУНОК 1.

Большинство КПС B. thetaiotaomicron ( B. theta ) обладают антистимулирующим действием и препятствуют распознаванию BθOM T-клетками доминантного Ag в B.Ашхабад . ( A ) Процент CD69-экспрессирующих Т-клеток BθOM после 24-часового культивирования с CD11c ⁺ селезенки, нагруженных B. thetaiotaomicron CPS1-8, WT или Acap ( n = 6, три эксперимента) . ( B ) Процент CD69-экспрессирующих Т-клеток BθOM после 24-часового культивирования с CPS1-8, WT или Acap, загруженными на BMDM ( n = 6, три эксперимента). ( C ) Концентрация в микрограммах на миллилитр белка BT4295, экспрессированного в CPS-8, WT и Acap ( n = 4, четыре эксперимента).

Антистимулирующие CPS на

B. thetaiotaomicron блокируют доступ иммунной системы к доминантному Ag

Мы предположили, что антистимулирующие одиночные CPS-экспрессирующие штаммы B. thetaiotaomicron подавляют Ag-специфические CD4 ⁺ Т-клеточные ответы, потому что CPS либо блокировать поглощение Ag, обработку Ag или представление Ag. Сначала мы использовали бласты Т-клеток BθOM, которые являются Т-клетками BθOM, которые были ранее активированы in vitro, чтобы проверить, являются ли антистимулирующие CPS на B.thetaiotaomicron препятствует представлению Ag. Бласты Т-клеток BθOM уже активировали костимулирующие молекулы, что позволяет нам проверить, блокируют ли CPS на B. thetaiotaomicron презентацию Ag, предотвращая экспрессию критических костимулирующих молекул на поверхности APC. Анализы стимуляции Т с бластами Т-клеток BθOM повторили наши результаты с первичными Т-клетками BθOM. Простимулирующий одиночный CPS-экспрессирующий B. thetaiotaomicron , включая CPS8 и Acap, сильно активировал Т-клеточные бласты BθOM.Антистимулирующие одиночные CPS-экспрессирующие B. thetaiotaomicron , включая CPS1, слабо активированные BθOM T-клеточные бласты, подтверждая, что антистимулирующие CPS на B. Используя Т-клеточные гибридомы BθOM, для активации которых требуется только стимуляция TCR, мы затем исследовали, блокирует ли B. thetaiotaomicron , экспрессирующие антистимулирующие CPS, процессинг Ag. Гибридомы BθOM T-клеток распознают только MHC класса II, нагруженные пептидом, и не нуждаются в какой-либо костимуляции, что позволяет нам проверить наличие CPS на B.thetaiotaomicron предотвращает процессинг и экспрессию комплексов пептид-MHC класса II на поверхности APC. Т-клеточные гибридомы BθOM также были сильно активированы B. thetaiotaomicron , экспрессирующими простимулирующие CPS, но слабо активировавшимися B. thetaiotaomicron с антистимулирующими CPS (Рис. 2B, Дополнительный Рис. 1B), демонстрируя, что антистимулирующие CPS на B. thetaiotaomicron не блокируют процесс обработки Ag. Чтобы определить, является ли антистимулирующий одиночный CPS — экспрессирующий B.Штаммы thetaiotaomicron ингибируют поглощение доминантных Ag APC, мы культивировали меченые BMDM с штаммами B. thetaiotaomicron , которые экспрессировали один CPS и GFP, и провели визуализацию живых клеток. Штаммы B. thetaiotaomicron с простимулирующими CPS, такими как CPS8 и Acap, были сильно фагоцитированы, тогда как штаммы B. thetaiotaomicron с антистимулирующими CPS, такими как CPS1, были плохо фагоцитированы (рис. 2C, 2D, дополнительный рисунок 1C, 1D), показывая, что г.thetaiotaomicron может контролировать доставку доминантного Ag в иммунную систему.

РИСУНОК 2.

Антистимулирующие CPS блокируют захват доминирующего Ag в B. thetaiotaomicron ( B. theta ), частично из-за толщины капсулы. ( A ) Процент бластов BθOM T, экспрессирующих CD69, после 24-часового культивирования с BMDM, нагруженным CPS1, CPS8 или Acap ( n = 6, три эксперимента). ( B ) Уровни IL-2 в пикограммах на миллилитр, продуцируемые гибридомами Т-клеток BθOM после 24-часового культивирования с BMDM, нагруженным CPS1, CPS8 или Acap ( n = 6, три эксперимента).( C ) Типичные изображения живых клеток и ( D ) количественная оценка поглощенных GFP-меченных CPS1, CPS8 или Acap на BMDM после 4-часового культивирования ( n = 150, три эксперимента). Шкала 5 мкм. ( E ) Процент CD69-экспрессирующих Т-клеток BθOM после 24-часового культивирования с BMDM, нагруженным CPS1, CPS8 или CPS1 и CPS8 в соотношении 1: 1 или 5: 1 ( n = 6, три эксперимента ). *** p = 0,0207. ( F ) Процент CD69-экспрессирующих Т-клеток BθOM после 24-часовой культивирования с BMDM, нагруженным CPS1, CPS8 или разведением 1: 100 CPS8 и различными концентрациями очищенного CPS1 ( n = 3, три эксперимента) .( G ) Типичные изображения и ( H ) количественная оценка толщины капсулы CPS1, CPS8 и Acap, окрашенных индийскими чернилами ( n = 200, три эксперимента). Шкала 2 мкм. ( I ) Микрофотографии, полученные с помощью быстрого замораживания, глубокого травления с помощью сканирующего электронного микроскопа CPS1, CPS8 и Acap B. thetaiotaomicron . Желтая линия указывает ширину каждой капсулы. Шкала 0,5 мкм. Данные представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего. Односторонний анализ ANOVA. * p <0,05, ** p <0.01, *** p <0,001, **** p <0,0001.

Учитывая, что CPSs являются фазовыми вариантами и могут выделяться в окружающую среду (2), мы задались вопросом, могут ли одиночные CPS-экспрессирующие штаммы B. thetaiotaomicron также действовать в trans . Смешивание простимулирующего CPS8-экспрессирующего штамма B. thetaiotaomicron с антистимулирующим CPS1-экспрессирующим штаммом B. thetaiotaomicron или очищенной капсулой CPS1 не привело к снижению стимуляции BθOM Т-клеток (рис.2E, 2F), предполагая, что CPS1 не может ингибировать CPS8 на B. thetaiotaomicron в trans . Визуализация живых клеток BMDM, обработанных немеченым CPS1-экспрессирующим B. thetaiotaomicron , а также B. thetaiotaomicron , который экспрессировал CPS8 и GFP, показала, что CPS8-экспрессирующий B. thetaiotaomicron все еще легко поглощается BMDM в присутствии CPS1-экспрессирующий B. thetaiotaomicron (данные не представлены). Чтобы исключить возможность того, что CPS8-экспрессирующий B.thetaiotaomicron может усиливать захват и стимуляцию BθOM T-клетками CPS1-экспрессирующего B. thetaiotaomicron , мы также инкубировали BMDM с немеченым CPS8-экспрессирующим B. thetaiotaomicron и B. thetaiotaomicron , который экспрессировал CPS1 и GFP, и не обнаружили. увеличение поглощения CPS1-экспрессирующего B. thetaiotaomicron (данные не показаны). Эти данные окончательно демонстрируют, что антистимулирующий CPS1 и простимулирующий CPS8 не функционируют в trans , чтобы изменить B.thetaiotaomicron или стимуляция Т-клеток BθOM.

Затем мы использовали окрашивание индийскими чернилами и сканирующую электронную микроскопию с быстрым замораживанием и глубоким травлением, чтобы исследовать, влияет ли толщина CPS на их анти- и простимулирующие свойства. Как окрашивание индийскими чернилами, так и сканирующая электронная микроскопия показали, что CPS1 толще, чем CPS8, предполагая, что более толстые CPS, наряду с известными различиями в составе сахара (15), могут играть роль в препятствовании фагоцитозу APC (рис.1E – G). Взятые вместе, эти исследования демонстрируют, что, изменяя экспрессию CPS, бактерии могут контролировать способность врожденной и адаптивной системы получать доступ к доминантным Ag.

Fc-рецептор-зависимая оптимизация Ab может спасти иммунный доступ к доминантному Ag на

B. thetaiotaomicron с антистимулирующими CPS

Поскольку было показано, что абопсонизация увеличивает поглощение бактериями (13), мы предположили, что абопсонизация может преодолеть способность антистимулирующие CPS для блокирования доступа к доминантным агентам.Мы создали Ab A176, которые распознают B. thetaiotaomicron и представляют собой IgG2a, κ (дополнительный рис. 2A). Поскольку A176 связывается со всеми одиночными CPS-экспрессирующими B. thetaiotaomicron , A176 распознает Ag, который присутствует во всех штаммах B. thetaiotaomicron и не является уникальным для капсулы CPS1. Добавление A176 к нашему анализу стимуляции BθOM T-клеток позволило CPS1-экспрессирующему B. thetaiotaomicron теперь сильно активировать BθOM T-клетки (фиг. 3A, дополнительная фиг. 2B).Визуализация живых клеток продемонстрировала, что усиленная активация BθOM T-клеток B. thetaiotaomicron , экспрессирующая CPS1, в присутствии A176 была обусловлена ​​способностью A176 увеличивать поглощение экспрессирующего CPS1 B. thetaiotaomicron в BMDM (рис. 3B). , 3С). Добавление A176 не имело эффекта на активацию BθOM T-клеток с помощью CPS1-экспрессирующего B. thetaiotaomicron , когда селезеночные CD11c ⁺ DC использовались в качестве APC, что позволяет предположить, что A176, вероятно, увеличивал поглощение CPS1 через рецептор, присутствующий на BMDM, но не селезенку. CD11c ⁺ ДК (рис.3D). Поскольку было показано, что Abs увеличивают бактериальное поглощение через рецепторы Fc, мы протестировали механизм повышенного бактериального поглощения A176 с FcRγ ^{— / —} BMDM, которые лишены общей γ-цепи рецептора Fc и не экспрессируют какие-либо активирующие мышиные FcγR. (FcγRI, FcγRIII и FcγRIV). A176 больше не увеличивал стимуляцию BθOM T-клеток B. thetaiotaomicron в присутствии FcRγ ^{— / —} BMDM, демонстрируя, что A176 увеличивает захват CPS1 и стимуляцию BθOM T-клеток за счет абопсонизации через рецепторы Fc (рис.3E). Таким образом, иммунная система может преодолевать антистимулирующие CPS и восстанавливать доступ к доминантным Ag посредством зависимой от Fc рецептора Ab opsonization.

РИСУНОК 3.

Блокада доставки доминирующего Ag антистимулирующими CPS может быть преодолена путем опсонизации Ab через FcRγ. ( A ) Процент CD69-экспрессирующих T-клеток BθOM после 24-часового культивирования только с CPS1 или CPS1 + A176 Ab, загруженными в BMDM ( n = 6, три эксперимента). ( B ) Типичные изображения живых клеток и ( C ) количественная оценка поглощенного GFP-меченного CPS1 на BMDM после 4-часового культивирования с или без A176 Ab ( n = 150, три эксперимента).Шкала 5 мкм. ( D и E ) Процент CD69-экспрессирующих Т-клеток BθOM после 24-часового культивирования с CPS1 и A176 Ab, загруженными на (D) CD11c ⁺ селезеночные DC ( n = 6, три эксперимента) или (E) C57BL / 6 или FcRγ ^{— / —} BMDM ( n = 6, три эксперимента). Данные представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего. * p <0,05, ** p <0,01, **** p <0,0001, тест Стьюдента t .

Все одиночные CPS, выражающие

B.thetaiotaomicron стимулирует врожденную иммунную систему через MyD88, но антистимулирующие CPS на B. thetaiotaomicron снижают активацию врожденной иммунной системы

Далее мы попытались определить, активируют ли одиночные CPS-экспрессирующие штаммы B. thetaiotaomicron врожденную иммунную систему. Ни один из одиночных CPS-экспрессирующих B. thetaiotaomicron не усиливал экспрессию костимулирующих молекул PD-L1 и CD86 в BMDM (дополнительная фиг. 3A). Несмотря на различия в захвате APC, все одиночные CPS-экспрессирующие B.thetaiotaomicron усиливал экспрессию iNOS в BMDM, который является воспалительным маркером M1 (рис. 4A, дополнительный рис. 3B) (27). Все одиночные CPS-экспрессирующие B. thetaiotaomicron также индуцировали BMDM и BMDC для высвобождения воспалительных цитокинов IL-6 и TNF (фиг. 4B, 4C, Supplemental Fig. 3C, 3D). Активация врожденной иммунной системы с помощью единственного CPS-экспрессирующего B. thetaiotaomicron зависела от пути MyD88, поскольку BMDM MyD88 ^{— / —} не перекосились на фенотип M1 и не высвобождали IL-6 и TNF (рис.4B, 4C, дополнительный рисунок 3B, 3C). Хотя штаммы B. thetaiotaomicron с антистимулирующими CPS активировали врожденную иммунную систему, они стимулировали врожденную иммунную систему слабее, чем штаммы B. thetaiotaomicron с простимулирующими CPS, и индуцировали меньше макрофагов M1 и воспалительных цитокинов (рис. 4A – C). ). Добавление A176 Ab не имело эффекта на искажение BMDM в сторону макрофагов M1 или высвобождение цитокинов IL-6 и TNF в присутствии CPS1-экспрессирующего B. thetaiotaomicron (дополнительный рис.2С, 2D). Чтобы изучить, какой врожденный рецептор может быть задействован в пути MyD88, мы протестировали BMDM с дефицитом TLR4. BMDM с дефицитом TLR4 идентично реагировал на BMDM WT (данные не показаны), указывая на то, что TLR4 не участвует. Эти результаты демонстрируют, что хотя все одиночные CPS-экспрессирующие штаммы B. thetaiotaomicron стимулируют врожденную иммунную систему через MyD88, антистимулирующие CPS могут помочь защитить B. thetaiotaomicron от полной активации врожденной иммунной системы.

РИСУНОК 4.

Все CPSs B. thetaiotaomicron ( B. theta ) стимулируют врожденную иммунную систему MyD88-зависимым образом, но антистимулирующие CPS активируют врожденную иммунную систему слабее, чем простимулирующие CPS. ( A ) Процент экспрессирующих iNOS C57BL / 6 или MyD88 ^{— / —} BMDM после 24-часового культивирования с CPS1, CPS8 или Acap ( n = 4, три эксперимента). ( B и C ) Уровни IL-6 и TNF в пикограммах на миллилитр, продуцируемые (B) C57BL / 6 или MyD88 ^{— / —} BMDM и (C) C57BL / 6 BMDC после 24-часового культивирования с CPS1, CPS8 или Acap ( n = 4–6, три эксперимента).Данные представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего. Односторонний анализ ANOVA (A и B). * p <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001, **** p <0,0001.

Одиночные CPS-экспрессирующие OMV также регулируют иммунные ответы на доминантные АГ.

Хотя наши вышеупомянутые результаты использовали все B. клетки в кишечнике хозяина (19).OMV также содержат внешний слой CPS, но роль CPS в OMV остается малоизученной. Наиболее изученной CPS на OMV является PSA. Было показано, что OMV, содержащие PSA, обладают иммуномодулирующим действием, потому что OMV дикого типа, но не OMV, в которых отсутствует PSA (ΔPSA OMV), индуцируют CD4 ⁺ CD25 ⁺ Foxp3 ⁺ T _regs и предотвращают экспериментальный колит (28). Ограничением этого исследования является то, что тестировались только OMV ΔPSA, в которых отсутствует PSA, но которые все еще экспрессируют другие CPS. Поскольку наш BθOM T-клеточный Ag также присутствует на OMV, мы исследовали, могут ли отдельные CPS-экспрессирующие OMV регулировать иммунный ответ на доминантные Ag.В соответствии с нашими выводами, с использованием одиночных CPS-экспрессирующих B. thetaiotaomicron OMV с антистимулирующими CPS, такими как CPS1, слабо активировали BθOM T-клетки, тогда как OMV с простимулирующими CPS, такими как CPS8 и Acap, сильно активировали BθOM T-клетки ( Рис. 5А). Хотя OMV с антистимулирующим CPS1 или простимулирующим CPS8 не активировали костимулирующие молекулы CD86 и PD-L1 в BMDM (данные не показаны), они оба активировали врожденную иммунную систему, чтобы смещаться к макрофагам M1 и высвобождать воспалительные цитокины IL-6 и TNF в MyD88-зависимый способ (рис.5Б, 5С). Подобно целому B. thetaiotaomicron , экспрессирующему CPS1, OMV с антистимулирующим CPS1 активировали врожденную иммунную систему слабее, чем OMV с простимулирующим CPS8 (фиг. 5B, 5C). Поскольку A176 также связывается с OMV CPS1, мы добавили A176 в наш анализ стимуляции Т-клеток BθOM с OMV, содержащими антистимулирующий CPS1, но не обнаружили увеличения стимуляции BθOM T-клеток. Эти исследования, насколько нам известно, являются первым случаем, когда были описаны адаптивные и врожденные иммунные ответы полного набора CPS на OMV, и они демонстрируют, что CPS на уровне OMV также могут модулировать врожденные и адаптивные иммунные ответы на доминантный Ag.

РИСУНОК 5. CPS

OMV обладают аналогичным иммуномодулирующим действием на доминирующий Ag B. thetaiotaomicron , как и CPS на целые бактерии. ( A ) Процент CD69-экспрессирующих Т-клеток BθOM с OMV CPS1, CPS8 и Acap, загруженных в BMDM (CPS1 и CPS8: n = 7, три эксперимента; Acap: n = 3, два эксперимента). ( B ) Процент экспрессирующих iNOS C57BL / 6 или MyD88 ^{— / —} BMDM после 24-часового культивирования с CPS1 и CPS8 OMV ( n = 6, три эксперимента).( C ) Уровни IL-6 и TNF в пикограммах на миллилитр, продуцируемые C57BL / 6 или MyD88 ^{— / —} BMDM и после 24-часового культивирования с OMV CPS1 и CPS8 ( n = 6, три эксперимента) . Данные представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего. (B и C) Звездочки над линией CPS8 сравнивают CPS1 и CPS8. Звездочки над красными / синими треугольниками сравнивают CPS1 с MyD88 ^{— / —} CPS1 и CPS8 с MyDD8 ^{— / —} CPS8. * p <0,05, ** p <0.01, *** p <0,001, **** p <0,000, односторонний дисперсионный анализ.

Единичные CPS-экспрессирующие

B. thetaiotaomicron модулируют Ag-специфические и поликлональные иммунные ответы in vivo

Затем мы оценили способность CPS на B. thetaiotaomicron регулировать иммунные ответы на доминантные Ag in vivo, используя наши ранее опубликованные Модель переноса Т-клеток BθOM (18). Мышей Rag1 ^{— / —} предварительно лечили антибиотиками в течение 2 недель, через зонд вводили антистимулирующий CPS1-экспрессирующий B.thetaiotaomicron или простимулирующий CPS8-экспрессирующий B. thetaiotaomicron в день 0, адоптивно переносили с Т-клетками BθOM на 3 день, а затем собирали на 10 день (дополнительная фиг. 4A). Хотя B. thetaiotaomicron , экспрессирующие CPS1 или CPS8, колонизировали мышей в равной степени (дополнительный рис. 4B), мы извлекли меньше T-клеток BθOM в собственной пластинке толстой кишки мышей, колонизированных CPS1-экспрессирующими B. thetaiotaomicron , чем с CPS8-экспрессирующими B. . thetaiotaomicron (рис.6А). Эти результаты согласуются с нашими результатами in vitro и дополнительно демонстрируют, что антистимулирующие CPS1-экспрессирующие B. thetaiotaomicron слабо активируют BθOM T-клетки, тогда как простимулирующие CPS8-экспрессирующие B. thetaiotaomicron сильно активируют BθOM T-клетки in vivo. Хотя не было различий в процентном содержании наивных CD44 ⁺ CD62L ^— или активированных CD44 ⁺ CD62L ^— BθOM Т-клеток (дополнительный рисунок 4C, 4D), CPS на B.thetaiotaomicron также направлял дифференцировку Ag-специфических Т-клеток, так как Т-клетки BθOM в толстой кишке дифференцировались в большее количество Т-клеток IFN-γ ⁺ IL-17A ⁺ Т-клеток в присутствии B. thetaiotaomicron , содержащего простимуляторный CPS8 (фиг. . 6B). Кроме того, экспрессирующий CPS8 B. thetaiotaomicron индуцировал больше эффекторного IFN-γ ⁺ IL-17A ^— T _H 1 и IFN-γ ^— L-17A ⁺ T _H 17 BθOM Т-клетки, тогда как CPS1-экспрессирующие B.thetaiotaomicron индуцировал больше Foxp3 ⁺ BθOM T _regs в толстой кишке, хотя эти тенденции не достигли статистической значимости (дополнительный рис. 4E – G). Эти исследования демонстрируют, что CPS на B. thetaiotaomicron могут контролировать доставку специфических бактериальных Ag и манипулировать Ag-специфическими иммунными ответами in vivo.

РИСУНОК 6.

CPS модулируют Ag-специфические и поликлональные Т-клеточные ответы in vivo. ( A ) Количество живых CD4 ⁺ CD45.1 ⁺ BθOM T-клеток и ( B ) процентное содержание BθOM IFN-γ ⁺ IL-17A ⁺ T-клеток в толстой кишке, cdLN и селезенке специфического свободного от патогенов Rag1 ^{— / —} мышам через зонд вводили CPS1 или CPS8 и адоптивно переносили Т-клетки BθOM через 3 дня ( n = 24 мыши, три эксперимента). ( C ) Число Т-клеток среди живых лейкоцитов, которые представляют собой CD3 ⁺ CD4 ⁺ в толстой кишке, cdLN и селезенке мышей без микробов, которым вводили через зонд CPS1 или CPS8 ( n = 20 мышей, два эксперимента ).Данные представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего. *** p <0,001, ** p <0,01, * p <0,05. Тест Манна – Уитни U для ненормально распределенных данных.

Поскольку BθOM T-клетки специфичны для одного Ag в B. thetaiotaomicron , мы затем попытались определить, может ли один CPS-экспрессирующий B. thetaiotaomicron также модулировать поликлональные иммунные ответы. Мы колонизировали мышей C57BL / 6 без микробов с помощью B. thetaiotaomicron , экспрессирующих CPS1 или CPS8.Десять дней спустя мы собрали Т-клетки из собственной пластинки толстой кишки, cdLN и селезенки. Хотя не было различий в дифференцировке Т-клеток (дополнительный рис. 4H – M), антистимулирующие CPS1-экспрессирующие B. thetaiotaomicron слабо активировали поликлональные Т-клетки, тогда как простимулирующие CPS8-экспрессирующие B. thetaiotaomicron сильно активировали поликлональные Т-клетки in vivo. в собственной пластинке толстой кишки (рис. 6С). Эти данные показывают, что, изменяя экспрессию CPS, бактерии также могут регулировать ответы поликлональных Т-клеток in vivo.

CPSs на

B. thetaiotaomicron контролируют клиренс B. thetaiotaomicron in vivo

При перфорации кишечника кишечные бактерии могут мигрировать в брюшную полость и распространяться в кровотоке (29). Поскольку сообщалось, что B. thetaiotaomicron вызывает сепсис и бактериемию (30, 31), мы затем исследовали функциональную роль CPS на B. thetaiotaomicron in vivo в брюшине. Мы вводили B. thetaiotaomicron , экспрессирующий CPS1 или CPS8 i.p., собрали перитонеальную жидкость через 4 часа и измерили B. thetaiotaomicron , остающееся в перитонеальной жидкости. CPS8-экспрессирующий B. thetaiotaomicron продемонстрировал повышенный клиренс бактерий из перитонеальной жидкости по сравнению с антистимулирующим CPS1-экспрессирующим B. thetaiotaomicron , вероятно, потому что антистимулирующий CPS1-экспрессирующий B. . Затем мы провели анализ бактериального клиренса в перитонеальной жидкости и обнаружили существенные различия в B.Клиренс thetaiotaomicron уже через 1 час после инъекции. Эти результаты подтвердили, что легко фагоцитируемый CPS8-экспрессирующий B. thetaiotaomicron выводится гораздо быстрее, чем плохо поглощаемый CPS1-экспрессирующий B. thetaiotaomicron (фиг. 7A). Таким образом, CPS на B. thetaiotaomicron также модулируют иммунные ответы на доминантный Ag, контролируя клиренс специфических бактериальных Ag in vivo.

РИСУНОК 7.

CPS контролируют клиренс доминирующего B.thetaiotaomicron Ag in vivo. Общее количество КОЕ в перитонеальной интерстициальной жидкости у мышей C57BL / 6, которым вводили 1 × 10 ⁶ КОЕ CPS1 или CPS8 внутрибрюшинно. и промыли через 0, 1, 2, 4, 6 или 8 часов. n = 90 мышей, три эксперимента. Данные представляют собой среднее значение ± стандартная ошибка среднего. * p <0,05, *** p <0,001, **** p <0,0001, тест Стьюдента t .

Обсуждение

Бактерии экспрессируют множество различных поверхностных CPS, но функциональные последствия вариации фаз бактерий остаются плохо изученными.Известно, что КПС обладают иммуномодулирующим действием, но в текущих исследованиях изучались иммунные эффекты лишь нескольких КПС, таких как цвиттерионный ПСА, продуцируемый B. fragilis (32). В нашем недавнем исследовании изучалась роль полного набора CPS в конкурентной кишечной колонизации, но мы не изучали, как CPS на B. thetaiotaomicron влияют на иммунный ответ (15). Кроме того, текущие исследования сосредоточены на том, как сама CPS взаимодействует с иммунной системой (5, 28, 33).Остается неизвестным, могут ли CPS на бактериях регулировать иммунный ответ на специфические бактериальные агенты.

Наша симбионт-специфическая система Т-клеток в сочетании с полным набором одиночных CPS-экспрессирующих штаммов B. thetaiotaomicron дает возможность выяснить, могут ли иммунные ответы на доминантные АГ модулироваться CPS на бактериях. Наши результаты показывают критическую роль CPS на B. thetaiotaomicron в регулировании доступности Ag, а также врожденных и адаптивных иммунных ответов на специфические бактериальные Ag.Хотя многие одиночные CPS-экспрессирующие штаммы B. thetaiotaomicron были антистимулирующими, некоторые штаммы были простимулирующими и активировали BθOM T-клетки так же или лучше, чем Acap, у которого отсутствовали все B. thetaiotaomicron CPS. Штаммы B. thetaiotaomicron , экспрессирующие антистимулирующие CPS, подавляли стимуляцию Т-клеток BθOM путем блокирования поглощения доминантного Ag. Плохое поглощение B. thetaiotaomicron с антистимулирующими CPS может частично объясняться их более толстыми капсулами, но также может быть связано с различиями в составе CPS.Простимулирующий CPS8 состоит из 19% N-ацетилглюкозамина, 2% галактозы, 63% глюкозы, 14% маннозы и 1% глюкуроновой кислоты (15). Антистимулирующий CPS1 состоит из 22% N-ацетилглюкозамина, 33% глюкозы, 9% маннозы и 36% галактуроновой кислоты (15). Хотя CPS1 может быть более отрицательно заряженным из-за присутствия галактуроновой кислоты, которая может играть роль в плохом поглощении CPS1, этот анализ состава ограничен моносахаридами, присутствующими в очищенных капсулах B. thetaiotaomicron .CPS содержат много сложных углеводов, и потребуются дополнительные исследования, чтобы выяснить, почему некоторые CPS плохо фагоцитируются. Взятые вместе, эти результаты демонстрируют, что CPS на бактериях контролируют доставку доминантных АГ в иммунную систему.

Плохое поглощение и стимуляция BθOM Т-клеток с помощью CPS1-экспрессирующих B. thetaiotaomicron может быть устранена зависимой от рецептора Ab opsonization через A176 Ab. Ab A176 связывается с B. thetaiotaomicron , но не является специфичным для CPS1, что позволяет предположить, что оно распознает эпитоп, который либо консервативен на всех восьми B.thetaiotaomicron или отсутствует на поверхности капсулы. A176 может повышать иммунное распознавание CPS1-экспрессирующего B. thetaiotaomicron с помощью нескольких механизмов. Например, A176 может маскировать поверхностную молекулу, которая ингибирует фагоцитоз, или стимулировать поверхностную молекулу, чтобы вызвать захват. Учитывая литературу, показывающую, что конформация Ab более важна для нейтрализации Ab в вирусах, чем эпитоп Ab или сродство связывания (34), мы предполагаем, что A176 может увеличивать фагоцитоз путем связывания с CPS1-экспрессирующим B.thetaiotaomicron в конкретной геометрической конфигурации, которая позволяет CPS1-экспрессирующему B. thetaiotaomicron поддаваться поглощению APC. Это также может объяснить неспособность A176 активировать стимуляцию Т-клеток BθOM в присутствии OMV, экспрессирующих CPS1. OMV имеют диаметр 20–250 нм и намного меньше, чем целые бактерии (35), поэтому A176 может быть не в состоянии сформировать оптимальную конфигурацию Ab для опсонизации OMV, экспрессирующих CPS1. Эти результаты показывают, что иммунная система может преодолеть способность CPS на B.thetaiotaomicron , чтобы блокировать фагоцитоз за счет генерации АТ, которые восстанавливают иммунный доступ к доминантным АГ посредством зависимой от Fc рецепторной опсонизации.

В дополнение к регулированию адаптивных иммунных ответов все одиночные CPS-экспрессирующие B. thetaiotaomicron активировали врожденную иммунную систему зависимым от MyD88 образом. Поскольку MyD88 находится ниже многих TLR и B. thetaiotaomicron , экспрессирующие антистимулирующие CPS, плохо усваиваются, мы предполагаем, что эти врожденные иммунные ответы в первую очередь обусловлены взаимодействиями между B.thetaiotaomicron и поверхностные рецепторы распознавания образов и могут представлять иммунную адаптацию для преодоления вариации фазы CPS, особенно для обнаружения антифагоцитарных бактерий. Хотя все одиночные CPS-экспрессирующие B. thetaiotaomicron активировали врожденную иммунную систему, B. thetaiotaomicron , экспрессирующие антистимулирующие CPS, активировали врожденную иммунную систему слабее, чем B. thetaiotaomicron , экспрессирующие простимулирующие CPS. Эти различия в активации врожденного иммунитета могут быть связаны с вариациями в составе CPS, особенно в присутствующих иммуномодулирующих молекулах, или способностью антистимулирующих CPS защищать иммуностимулирующие молекулы от активации врожденной иммунной системы.

Многие грамотрицательные бактерии выделяют OMV, которые могут доставлять бактериальные АГ к иммунным клеткам хозяина в кишечнике (19). Было показано, что CPS на OMV, такие как PSA на OMV B. fragilis , регулируют иммунную систему (28), но роль полного набора CPS в OMV еще не исследована. Мы показываем, что полный набор CPS на OMV B. thetaiotaomicron выполняет те же иммуномодулирующие роли, что и CPS на всем B. thetaiotaomicron . Все одиночные CPS-экспрессирующие OMV активировали врожденную иммунную систему, чтобы смещаться к макрофагам M1 и высвобождать воспалительные цитокины.OMV с антистимулирующими CPS активировали BθOM T-клетки и APC слабее, чем OMV с простимулирующими CPS. Эти результаты показывают, что полный набор CPS на OMV может также регулировать адаптивные и врожденные иммунные ответы на доминантные Ag.

Наконец, мы показываем, что CPS на B. thetaiotaomicron также могут модулировать иммунные ответы на доминантные АГ in vivo. В соответствии с нашими данными in vitro, антистимулирующий CPS1 плохо стимулировал Т-клетки BθOM, тогда как простимулирующий CPS8 сильно стимулировал T-клетки BθOM в нашей модели мышей с переносом Т-клеток BθOM.Экспрессия CPS на B. thetaiotaomicron также направляла дифференцировку BθOM T-клеток, поскольку BθOM T-клетки в толстой кишке преобразовывались в большее количество IFN-γ ⁺ IL-17A ⁺ T-клеток в присутствии B. CPS8. Роль этих T _H 1-подобных клеток T _H 17 плохо изучена, но было показано, что они играют важную роль в патогенезе аутоиммунных заболеваний, включая воспалительные заболевания кишечника (36).CPS на B. thetaiotaomicron также регулируют поликлональные иммунные ответы, поскольку стерильные мыши колонизировали антистимулирующие CPS1-экспрессирующие B. thetaiotaomicron слабо активированные поликлональные Т-клетки, тогда как простимулирующие CPS8-экспрессирующие B. thetaiotaomicron сильно активировали поликлональные T-клетки. Поскольку бактерии могут распространяться в брюшную полость при перфорации кишечника, мы затем исследовали роль CPS на B. thetaiotaomicron на модели перитонеальной инфекции.Легко фагоцитируемый B. thetaiotaomicron , экспрессирующий CPS8, быстрее выводился из брюшной полости по сравнению с плохо фагоцитируемым B. thetaiotaomicron , экспрессирующим CPS1, что позволяет предположить, что CPS на B. thetaiotaomicron также могут регулировать иммунные ответы во время перитонеальной инфекции. Кроме того, было обнаружено, что антистимулирующие и простимулирующие CPSs экспрессируются на B. thetaiotaomicron в образцах кишечника человека, демонстрируя, что CPS на B.thetaiotaomicron может также модулировать иммунные ответы на специфические бактериальные АГ в кишечнике человека (15). Учитывая обширную, неизученную вселенную структур CPS бактерий кишечника, мы считаем, что будущие исследования расширят известный лексикон взаимодействий бактериального полисахарида с иммунной системой и могут даже привести к открытию новых, биоактивных CPS для потенциального использования в качестве терапевтических средств.

Границы | Симбионт из кишечника человека Roseburia hominis способствует и регулирует врожденный иммунитет

Введение

Микробиота кишечника человека состоит из более чем 500–1000 различных филотипов, большинство из которых относятся к типам бактерий Bacteroidetes и Firmicutes (1).Успешные симбиотические отношения, возникающие в результате бактериальной колонизации кишечника человека, обеспечивают широкий спектр метаболических, структурных, защитных и других полезных функций. Иммунологическое значение микробиоты кишечника также хорошо известно; это особенно заметно у стерильных (GF) животных с нарушенной иммунной системой, которая, однако, может быть функционально восстановлена ​​путем введения кишечных комменсальных бактерий (2–4).

В отличие от продукции секреторного кишечного IgA, которая в основном обусловлена ​​микробной колонизацией per se (5, 6), развитие и дифференцировка Т-клеток требует колонизации специфическими комменсальными бактериями.Некоторые виды клостридий, такие как сегментированные нитчатые бактерии (SFB), по-видимому, являются мощными индукторами дифференцировки и созревания кишечных клонов клеток Th2, Th27 и Treg (7, 8). Недавние исследования показали, что кластеры клостридий IV и XIVa и измененная флора Шедлера могут индуцировать de novo генерацию Treg-клеток, в то время как моноколонизация Bacteroides fragilis может корректировать дисбаланс Th2 / Th3 у стерильных мышей путем стимулирования экспансия Treg-клеток (4, 9, 10).Эффекты комменсальных бактерий на пути дифференцировки Т-клеток различны и могут зависеть от определенного набора лигандов толл-подобных рецепторов (TLR), связанных с конкретными бактериями (11). Например, эффекты усиления Treg у B. fragilis реализуются через передачу сигналов TLR2 полисахаридом A (12).

Резкие изменения в составе микробиоты, влияющие на баланс симбионтов и патобионтов, были зарегистрированы при желудочно-кишечных расстройствах, таких как воспалительные заболевания кишечника.Например, болезнь Крона (БК) характеризуется большей относительной численностью Proteobacteria и сокращением других бактерий, таких как Bacteroidales и Clostridiales (13–17). Специфическое уменьшение Roseburia spp. у пациентов с БК также отмечалось (16, 18). Интересно, что этот микробный дисбиоз также связан с дисбалансом в популяциях эффекторных Т-клеток. Изменения микробиоты кишечника при язвенном колите (ЯК) не были охарактеризованы в той же степени.Только недавно исследование пациентов с ЯК показало, что Roseburia hominis вместе с Faecalibacterium prausnitzii значительно снижены при этом заболевании (16, 19). Оба вида показывают обратную корреляцию с активностью болезни. Предыдущие исследования показали противовоспалительное действие колонизации F. prausnitzii на хозяина (20). Гораздо меньше известно о R. hominis , который входит в кластер клостридий XIVa.

Полная последовательность ДНК и аннотация R.Геном hominis был описан ранее (21). В этой статье были исследованы реакции транскриптомов бактерий и хозяев на колонизацию R. hominis . Бактериальные ответы включали экспрессию генов, участвующих в колонизации и адаптации к среде кишечника мыши, в то время как ответы хозяина на колонизацию включали гены иммунитета и функции кишечника.

Материалы и методы

Бактериальные культуры

Roseburia hominis A2-183 ^T (= DSM 16839 ^T = NCIMB 14029 ^T ) и другие виды Roseburia поддерживали и выращивали на синтетической среде YCFA, как описано ранее (22).Штаммы Escherichia coli и Salmonella enterica культивировали в среде LB. Все манипуляции с культурой Roseburia проводили на анаэробной рабочей станции MACS-MG-1000 (Don Whitley Scientific) в атмосфере 80% N ₂ , 10% CO ₂ и 10% H ₂ при 37 ° C. .

Животные, план эксперимента и отбор образцов

экспериментов на животных без микробов были проведены в учреждении по разведению гнотобиотических грызунов INRA (платформа ANAXEM, Institut Micalis, INRA, Jouy-en-Josas, Франция).Мышей-самцов GF C3H / HeN разделили на контрольную ( N = 8) и экспериментальную ( N = 10) группы и поместили в клетки индивидуально. R. hominis A2-183 ^T (= DSM 16839 ^T = NCIMB 14029 ^T ) выращивали в анаэробных условиях при 37 ° C в среде YCFA. В дни 0, 1 и 2 животным в экспериментальной группе давали 10 ⁹ колониеобразующих единиц (КОЕ) R . hominis через желудочный зонд, а контрольным животным вводили 100 мкл среды YCFA.Образцы подвздошной, восходящей ободочной кишки и слепой кишки собирали на 14-й и 28-й дни. Животные GF TLR5KO (генетический фон C57BL / 6, N = 3) и C57BL / 6 ( N = 3) животные (Jouy-en-Josas ), и обычным животным TLR5KO (генетический фон C57BL / 6, N = 6) и животным Boy / J (конгенным C57BL / 6, N = 6) (Медицинский исследовательский центр, Университет Абердина) через зонд вводили живые культуры. из R. hominis для оценки его функционального значения. Мальчик / J (C57BL / 6 B6 Cd45.1) мыши были фоновым контролем для обычного TLR5K0. Они несут общий лейкоцитарный маркер CD45.1, но в остальном эквивалентны мышам C57BL / 6 дикого типа (23, 24). Двенадцать самок мышей C57BL / 6 (возраст 6 недель) использовали для оценки эффекта R. hominis во время DSS-индуцированного легкого колита. Трем мышам ежедневно вводили дозу путем прямого введения культуры R. hominis в течение всего 8 дней. Шести мышам вводили культуральную среду. Воздействие DSS длилось 4 дня (с 3 по 6 день).Трем мышам, получавшим дозу R. hominis , и трем контрольным мышам в течение этого периода предлагали стерильную воду, содержащую DSS (20 г / л). На 7 день этих мышей снова переводили на стерильную воду без DSS. Мышей подвергали эвтаназии и асептически препарировали на 9-й день. Двадцать две самки мышей C57BL / 6 (возраст 6 недель) использовали для оценки эффекта R. hominis во время DSS-индуцированного патологического колита. После периода акклиматизации 7-10 дней мышам ежедневно вводили 50 мкл (10 ⁹ КОЕ) R.hominis в питательной среде в течение 14 дней. Контрольным животным давали питательную среду. С 9 дня мышам давали DSS (молекулярная масса 50 кДа, 30 г / л) в питьевой воде в течение 6 дней. На 15-й день животных умерщвляли, а образцы тканей выполняли, как описано ранее. Управление и экспериментальные процедуры с животными были одобрены соответствующими местными комитетами по этике.

Анализ транскриптома

Бактериальная РНК из содержимого слепой кишки мыши была выделена и помечена dCTP-Cy3 или dCTP-Cy5 во время синтеза кДНК.Продукты ПЦР, амплифицированные из библиотеки малых фрагментов R. hominis (6000 клонов), использовали для создания дублирующих микрочипов на стеклянных предметных стеклах с использованием робота для определения матриц MicroGrid II TAS (BioRobotics). Гибридизацию микрочипов проводили на станции гибридизации GeneTAC (Genomic Solutions). Чтобы избежать возможных ошибок, использовались протоколы замены красителя и отдельной очистки РНК.

РНК мыши экстрагировали из тканей подвздошной и восходящей ободочной кишки и гибридизовали с GeneChip «NuGO Mouse Array» и GeneChip «Mouse Genome Array» (Affymetrix).Анализ данных проводился с использованием R и Bioconductor. Данные микроматрицы были отправлены в NCBI GEO (Gene Expression Omnibus) с регистрационным номером GSE25544.

Праймеры, специфичные для R. hominis 5′-CCCACTGACAGAGTATGTAATGTAC-3 ‘и 5′-GCACCACCTGTCACCAC-3’ использовали для количественной ПЦР анализов фекальных проб для подтверждения эффективности колонизации. Анализы выполняли с использованием системы 7500 Fast Real-Time PCR System (Applied Biosystems) с Master Mix Power SYBR Green PCR (Applied Biosystems).Анализы RT-qPCR выполняли на образцах РНК подвздошной и толстой кишки для исследований экспрессии генов хозяина с использованием набора QuantiFast SYBR Green PCR Kit (Qiagen) и QuantiTect Primer Assays (Qiagen).

Иммунофлуоресценция и гистология

FISH-анализы были выполнены с нейтральными забуференными, фиксированными формалином срезами кишечной ткани (толщиной 2 мкм) с зондами 16S рРНК, специфичными для домена бактерий (Cy3-меченый Eub338) и специфичными для штамма R. hominis A2-183. (FITC-маркированный GTACATTACATACTCTGTCAGTG).Бактерии визуализировались при увеличении x630. Иммунолокализацию флагеллина R. hominis исследовали в фиксированных метанолом мазках содержимого толстой кишки с использованием кроличьей антисыворотки против FlaA1 или анти-FlaA2 (Covalab) и ослиной антикроличьей сыворотки Alexa 488 (молекулярные зонды). Маркеры Т-клеток исследовали на последовательных срезах ткани кишечника (8 мкм), используя Ly6G-FITC, CD3-FITC, изоспецифический IgG (BD Biosciences) и дважды меченый FoxP3 Alexa Fluor 594 (Abcam) и CD3-FITC. Срезы кишечной ткани (4 мкм) также окрашивали гематоксилином / эозином.Полный поперечный разрез толстой кишки каждого животного визуализировали при увеличении × 200. Каждое поле зрения оценивалось по шкале от 0 до 4 в соответствии с методом, основанным на Ref. (25).

Эксперименты на клетках

Клетки Caco-2 и HT29 выращивали при 37 ° C в 75% увлажненной атмосфере с 5% CO ₂ в 24-луночных планшетах. Перед любой обработкой клетки дважды промывали сбалансированным солевым раствором Хенкса и хранили в DMEM с добавлением 1-глутамина, селена и трансферрина в течение 24 часов.Эпителиальные клетки собирали после инкубации в течение 2 или 4 часов, а затем хранили в RNAlater для дальнейших анализов.

Клетки костного мозга собирали из бедренной и большеберцовой костей мышей C3H / HeN и C57BL / 6. Дендритные клетки костного мозга (BMDC) были созданы с помощью культуры Flt3L или GM-CSF, стимулированы 100 нг / мл флагеллина и проанализированы с помощью проточной цитометрии. Супернатанты собирали и тестировали на IL-10 и IL-12 с помощью наборов шариков для цитометрии (BD Bioscience).

Клетки из кишечника и брыжеечных лимфатических узлов (MLN) выделяли, как описано ранее (26), с небольшими модификациями.Вкратце, клеточные суспензии инкубировали со 100 ед. / Мл коллагеназы VIII (Sigma-Aldrich) в RPMI с добавлением 20% FBS при 37 ^o ° C в течение 20 минут (MLN) или 60 минут (кишечник). Суспензии отдельных клеток анализировали методом проточной цитометрии. Для смешанных лейкоцитарных реакций наивные CD4 ⁺ Т-клетки были очищены из основных лимфатических узлов и селезенок трансгенных мышей OTII с использованием набора MACs Miltenyi CD4 ⁺ для выделения Т-клеток в соответствии с инструкциями производителя. Очищенные CD4 ⁺ Т-клетки совместно инкубировали с активированными флагеллином BMDC, полученными из Flt3L, в отсутствие или в присутствии пептида OVA323-339 (1 мкг / мл).Через 5 дней дифференцировку Т-клеток определяли с помощью проточной цитометрии.

Проточная цитометрия

Клетки собственной пластинки кишечника и клетки MLN метили CD4-FITC, CD25-APC (eBioscience), CD8-APC-Cy7, CD3-PerCP (Biolegend) и B220-BV570 (BD Biosciences). Мечение внутриклеточного FoxP3 проводили после внеклеточного окрашивания и фиксации / пермеабилизации клеток. Дендритные клетки, полученные из GM-CSF, были помечены CD11b-PerCP Cy5.5 (BD Biosciences), CD11c-PE-Cy7, IA / IE-APC-Cy7, CD80-PE, CD86-APC, CD8-FITC и B220- BV570 (Биолегенда).Дендритные клетки, происходящие из Flt3L, были помечены CD11c-PE-Cy7, CD11b- или Siglec-H-PerCP Cy5.5 (Biolegend), IA / IE-APC-Cy7, CD317-PE, CD40-Alexa Fluor 647, CD103-FITC. и B220-BV570. Т-клетки кокультуры метили CD4-PerCP Cy5.5 (BD Biosciences), CD127-PE-Cy7, CD73-APC, CD195 (CCR5) -FITC, CD62L-BV570 и CD25-APC-Cy7 (Biolegend).

Статистический анализ

Интенсивность пятен на микроматрицах была логарифмически преобразована, и к результатам микрочипов была применена нормализация по Лёссу.Данные RT-qPCR были преобразованы по логарифмической шкале с основанием 2 и проанализированы с помощью одностороннего дисперсионного анализа с порогом значимости P <0,05. Статистическая значимость между группами лечения оценивалась с использованием критерия Стьюдента t .

Более подробные протоколы доступны в SI «Материалы и методы» в дополнительных материалах.

Результаты

R. hominis отвечает на кишечную среду, активируя гены хемотаксиса, подвижности и мобилизации

Анализ генома

(рис. 1A) выявил, что около 5% всех генов связаны с хемотаксисом и функцией подвижности, включая четыре различных гена флагеллина, один из которых, расположенный в опероне жгутиков, связан с подвижностью жгутиков.

Рисунок 1 . Особенности последовательности генома Roseburia hominis и дифференциально экспрессируемых транскриптов в кишечнике мыши после моноассоциации с R. hominis . (A) Распределение категорий подсистем в геноме R. hominis согласно RAST. Наибольшее количество функций подсистемы относится к углеводам, аминокислотам и производным, а также к метаболизму белков. (B) Число дифференциально экспрессируемых генов в R.hominis -колонизированных мышей ( N = 5) по сравнению с контролем без микробов (GF) ( N = 4), идентифицированных с помощью микроматрицы Affymetrix. Гистограммы представляют количество генов, регулируемых в повышении или понижении у мышей после 14 и 28 дней колонизации. (C) Тепловая карта, созданная из дифференциально экспрессируемых генов с функциональной значимостью между GF и мышами, колонизировавшими R. hominis , через 14 и 28 дней.

Биомассу R. hominis вводили через желудочный зонд мышам GF C3H / HeN в течение трех дней подряд. R. hominis -колонизировал как подвздошную, так и толстую кишку, но в гораздо большем количестве был обнаружен в толстой кишке, до 1 × 10 ¹⁰ бактерий / г фекалий (Рисунок S1 в дополнительных материалах), и было обнаружено, что они тесно связаны с слизистая ободочной кишки.

Дифференциальную экспрессию гена в бактерии в ответ на ассоциацию с хозяином исследовали с использованием микроматрицы R. hominis . Бактериальная РНК была выделена в трех различных экспериментальных условиях, чтобы различить эффекты среды кишечника и компонентов рациона животных: (i) in vivo, , из слепой кишки моноассоциированных мышей; (ii) in vitro из бактерий, выращенных в присутствии диетических компонентов; и (iii) in vitro из бактерий, выращенных в культуре.

Колонизация мышей GF с помощью R. hominis коррелировала с повышенной экспрессией гена-хозяина, которая была самой высокой в ​​толстой кишке, особенно на 28 день после колонизации (рис. 1B). Количество дифференциально экспрессируемых генов в подвздошной кишке было очень низким на 28 день, что соответствовало снижению количества бактерий. Дифференциальные ответы транскриптомов в двух участках ткани и временных точках были проиллюстрированы четким разделением значимых транскриптов в анализе тепловой карты (рис. 1C).

Гены, экспрессирующиеся по-разному, были идентифицированы (in vivo против . In vitro ) с проверкой RT-qPCR, выполненной на 42 дифференциально экспрессируемых генах (таблицы S1 и S2 в дополнительном материале). Гены mobA, — и mobL , которые участвуют в переносе конъюгации / мобилизации, показали сильную повышающую регуляцию in vivo (фиг. 2A). Другие подсистемы, индуцированные кишечной средой, включали мембранный транспорт, в частности транспорт магния, а также подвижность и хемотаксис, включая множественные метил-акцептирующие белки хемотаксиса и гены жгутикового оперона (рис. 2В). R. hominis обладает множественными генами флагеллина: flaA1, flaA2, flaA3 и flaB . Экспрессия flaA1 и flaA2 в кишечной среде мышей была подтверждена вестерн-блоттингом и иммуноцитохимическим анализом (рис. 2С).

Рисунок 2 . Ответы Roseburia hominis на кишечную среду. (A) Количественная оценка с помощью RT-qPCR транскриптов R. hominis , участвующих в переносе конъюгации / мобилизации. R. hominis Образцы РНК: in vivo — выделены из моноассоциированных животных; in vitro; — выделен из культур, выращенных в среде YCFA; in vitro + диета — выделена из культур, выращенных на среде YCFA с добавлением мышиного корма. (B) Количественная оценка с помощью RT-qPCR транскриптов R. hominis , участвующих в подвижности и хемотаксисе. R. hominis Образцы РНК: in vivo — выделены из моноассоциированных животных; in vitro; — выделен из культур, выращенных в среде YCFA; in vitro + диета — выделена из культур, выращенных на среде YCFA с добавлением мышиного корма. (C) Вестерн-блоттинг белков R. hominis , выращенных in vitro в присутствии УФ-облученного стандартного корма для мышей. Мембрану иммуноокрашивали аффинно очищенным антителом 1, антисывороткой, специфичной к Fla2, и антителом против ДНК-гиразы A (дорожка 1: без диеты, дорожка 2: 0,01 г диеты / 10 мл культуры R. hominis , дорожка 3: 0,02). г диеты / 10 мл, полоса 4: 0,05 г диеты / 10 мл, полоса 5: 0,1 г диеты / 10 мл, полоса 6: 0,2 г диеты / 10 мл, полоса 7: 0,5 г диеты / 10 мл и полоса 8: 1 г диеты / 10 мл).Электронная микроскопия R. hominis показывает жгутики (черные стрелки). (D) Иммуноцитохимия с использованием антисывороток, специфичных для FlaA1 и FlaA2, проведенная на R. hominis из содержимого просвета моноколонизированных мышей и на R. hominis , выращенном in vitro . Исходное увеличение — 1000 раз. Результаты RT-qPCR представлены как кратное изменение. Статистическая значимость: * P <0,05, ** P <0,01 и *** P <0.001.

R. hominis влияет на врожденные сигнальные пути хозяина

Гены, участвующие в врожденном иммунитете и барьерной функции кишечника хозяина, были значительно индуцированы колонизацией R. hominis [Рисунок 1C; NCBI GEO (Gene Expression Omnibus), номер доступа GSE25544]. Процесс GO «врожденный иммунный ответ» (GO: 0045087) был активирован и включал связанные с TLR гены Tlr5, Tlr1 и Vnn1 . Повышенная регуляция Tlr5 представляла особый интерес, учитывая присутствие жгутиковых генов в геноме R.hominis и экспрессия соответствующих белков в кишечнике моноколонизированных мышей. Флагеллины могут играть роль в этом врожденном сигнальном пути, опосредуя врожденные и адаптивные иммунные ответы. Другие гены врожденного иммунитета, на которые влияет колонизация R. hominis , включали антимикробные пептиды Defb37, Pla2g3, Muc16 и Itln и гены функции кишечного барьера Sprr1a, Cldn4, Pmp22, Crb3 и Magi3 . Гены врожденного иммунитета, которые активируются в подвздошной кишке в ответ на R.hominis включал Defcr20, Pcgf2, Ltbp4, Igsf8 и Tcfe2a . Мы также обнаружили отрицательную регуляцию пути NF-κB (GO: 0043124) с помощью R. hominis , что может способствовать иммунному гомеостазу, подавляя этот воспалительный каскад.

R. hominis Направляет пути Т-клеток

Иммунный ответ был основным путем, индуцированным R. hominis на 28 день в восходящей ободочной кишке моноассоциированных мышей. Пути, значительно затронутые в этой категории, были в основном вовлечены в функцию Т-клеток, включая передачу сигналов IL-10 и регуляцию функции Т-клеток с помощью CTLA-4 (Таблица S3 в дополнительных материалах).Семейство генов Ly6 также индуцировалось в восходящей ободочной кишке. В частности, продукт GPI-заякоренного гена Ly6g6c был активирован в 25 раз, а родственный ген Ly6g6e был активирован в два раза на 28 день. Большинство гематопоэтических клеток, включая нейтрофилы и плазматические дендритные клетки, экспрессируют один или несколько члены семейства Ly6. Повышенное присутствие клеток Ly6G ⁺ у мышей, колонизированных R. hominis , было подтверждено иммуноцитохимическим анализом (рис. 3А).

Рисунок 3 . Индукция FoxP3 ⁺ Treg клеток с помощью Roseburia hominis . (A) Иммунофлуоресцентный анализ клеток собственной пластинки, меченных (i) анти-Ly6G, (ii) анти-CD3 и (iii) анти-CD3 / анти-FoxP3, в восходящей ободочной кишке без микробов (GF) и R. hominis — обработанные мыши линии C3H / HeN. Данные представлены как количество положительных клеток на поле зрения у мышей GF ( N = 7–8) и R. hominis ( N = 8–10).Оригинальное увеличение × 630. Статистическая значимость: * P <0,05. (B) Иммунофлуоресцентный анализ клеток собственной пластинки восходящей ободочной кишки, меченных анти-CD3 и анти-FoxP3, в стерильных и стерильных R. hominis, моноколонизированных C3H / HeN ( N, = 8) и C57BL / 6 ( N = 3) мышей. (C) Анализ проточной цитометрии клеток FoxP3 ⁺ Treg в собственной пластинке обычных мышей, получавших в течение 14 дней мышей R. hominis : C3H / HeN (* P = 0.04 между контролем и обработкой R. hominis ) и мышей C57Bl / 6 (** P = 0,05 между контролем и обработкой R. hominis ). (D) Анализ проточной цитометрии FoxP3 ⁺ Tregs в собственной пластинке мышей с меткой FoxP3, обработанных в течение 8 дней с помощью R. hominis , с 4 днями лечения низкими дозами DSS или без лечения. Статистическая значимость: * P <0,005 контроль по сравнению с лечением DSS и ** P = 0,02 лечение DSS по сравнению с DSS ⁺ R.hominis лечение. (E) Графики проточной цитометрии клеток FoxP3 ⁺ Treg в собственной пластинке толстой кишки мышей, обработанных DSS, и мышей, обработанных DSS ⁺ R. hominis . Графики представляют три эксперимента. Стратегия стробирования для графиков FACS была следующей: FSC / SSC (удаление клеточного дебриса), живые / мертвые-SSC, синглеты (FSC-A / FSC-H), CD3 ⁺ CD8 ^— и CD25 ⁺ FoxP3 ⁺ . Проценты рассчитывали как CD25 ⁺ FoxP3 ⁺ клеток от общего количества CD4 ⁺ Т-клеток в каждом препарате.Клетки CD4 ⁺ были получены из стратегии стробирования CD3 ⁺ CD8 ^—.

В то время как на пути регуляции Т-клеток значительное влияние оказывала ассоциация с R. hominis , соответствующие эффекты на дифференцировку Т-клеток требовали дальнейшего исследования. Поэтому мы оценили количество дважды положительных клеток CD3 ⁺ FoxP3 ⁺ в собственной пластинке толстой кишки моноассоциированных мышей C3H / HeN. Значительное увеличение количества регуляторных Т-клеток (CD3 ⁺ FoxP3 ⁺ клетки) было обнаружено у стерильных мышей C3H / HeN и C56BL / 6, колонизированных R.hominis (Рисунки 3A, B).

Обычным мышам C3H / HeN и C57BL / 6 вводили зонд R. hominis в течение 14 дней для определения воздействия бактерии на Treg-клетки в lamina propria животных с нормальной микробиотой. Это лечение привело к небольшому, но значительному увеличению популяции CD3 ⁺ CD4 ⁺ CD25 ⁺ FoxP3 ⁺ Т-клеток в C3H / HeN ( P = 0,04) и меньшему увеличению C57BL. / 6 мышей ( P = 0.05) по сравнению с неколонизированными мышами (рис. 3С). Хотя популяция Treg была индуцирована у обычных мышей после колонизации R. hominis в гомеостатических условиях, было неизвестно, может ли эта индукция поддерживаться в условиях легкого колита. Поэтому мы исследовали влияние бактерии на Treg-клетки собственной пластинки животных, которым вводили низкие дозы DSS. Мышей с меткой FoxP3 и C57BL / 6 колонизировали R. hominis в течение 2 дней перед обработкой низкой дозой DSS в течение 4 дней с последующими 2 днями чистой питьевой воды.Одно только лечение DSS значительно увеличивало популяцию CD3 ⁺ CD4 ⁺ CD25 ⁺ FoxP3 ⁺ Т-клеток ( P = 0,02) (фигура 3D). Когда животных дополнительно обрабатывали R. hominis , наблюдалось дальнейшее значительное увеличение популяции CD3 ⁺ CD4 ⁺ CD25 ⁺ FoxP3 ⁺ Т-клеток ( P = 0,02) по сравнению с DSS. (Рисунки 3D, E).

Роль

флагеллинов R. hominis в модуляции дифференцировки Т-клеток

Влияние бактерий на дифференцировку Т-клеток может отражать определенный набор лигандов TLR, отображаемых конкретной бактерией.Штаммы мышей TLR5KO (GF и обычные) и WT вводили через зонд с бактерией для оценки функционального значения R. hominis и его флагеллинов. Анализ дифференциально экспрессируемых генов у мышей TLR5KO и WT Boy / J, колонизированных R. hominis , показал, что, хотя на Т-клеточные пути все еще влияет событие колонизации у мышей TLR5KO, ответы были больше связаны с IL-4, IL-5. , Пути IL-6, IL-9, а не к IL-10 и CTLA-4 (Таблица S4 в дополнительных материалах).Кроме того, в отличие от моноассоциированных животных C3H / HeN и C57BL / 6 (рис. 3B) и обычных животных Boy / J (рис. 4B, C), количество дважды положительных CD3 ⁺ FoxP3 ⁺ клеток в lamina propria мышей TLR5KO не были увеличены из-за обработки R. hominis (фиг. 4A).

Рисунок 4 . Модуляция дифференцировки Т-клеток с помощью флагеллинов Roseburia hominis . (A) Количественная оценка клеток собственной пластинки в восходящей ободочной кишке, иммунофлуоресцентно меченных анти-CD3 и анти-FoxP3 в стерильных (GF) и R.hominis моноколонизированных мышей TLR5KO ( N = 2). (B) Графики проточной цитометрии клеток FoxP3 ⁺ Treg в собственной пластинке толстой и тонкой кишки и мезентериальных лимфатических узлах (MLN) обычных мышей TLR5KO и мышей Boy / J WT, получавших в течение 14 дней R. hominis . (C) Анализ проточной цитометрии клеток FoxP3 ⁺ Treg у обычных мышей TLR5KO и мышей Boy / J WT, получавших в течение 14 дней R. hominis : в собственной пластинке толстой кишки ( P = 0.01 между TLR5KO и WT), в собственной пластинке тонкой кишки ( P = 0,03 между TLR5KO и WT) и в MLN ( P = 0,33 между TLR5KO и WT).

Набор флагеллинов патогенных и комменсальных бактерий, включая рекомбинантные флагеллины R. hominis , использовали для сравнения их влияния на активацию сигнальных ответов в IEC и BMDC. Клетки Caco-2 обрабатывали одинаковыми концентрациями различных бактериальных флагеллинов (фиг. 5A).Флагеллин патогенного S. enterica серотипа Enteritidis (SE) индуцировал большую панель генов, чем флагеллины комменсальных E. coli K12 или R. hominis FlaA1. E. coli и R. hominis индуцировали сильный ответ и, имея аналогичный набор генов между ними, образовали отдельную кладу, отличную от SE. Напротив, FlaA2, как правило, не был провоспалительным и не активировал консервативную генную сигнатуру ( IL8, CXCL1, CXCL2 и CXCL10 ), которая индуцировалась другими рекомбинантными бактериальными флагеллинами.Фактически, набор затронутых генов был ближе к таковому у контрольных клеток и образовывал кластер, отделенный от других флагеллинов. FlaA1 из R. hominis индуцировал разные ответы в BMDC, полученных из Flt3L и GM-CSF, по сравнению с SE и K12 (Фигуры 5B, C). В частности, FlaA1 обладал уникальной способностью активировать расширенные Flt3L DC с усиленной регуляцией I-A / I-E и CD40 и продуцированием IL-10 BMDC у мышей C3H / HeN и C57BL / 6. Отношение IL-10 / IL-12 было особенно повышено в DC C57BL / 6 (фиг. 5D), которые оказались CD103 ⁺ Siglec-H ⁺ .Чтобы проверить, могут ли BMDC, активированные флагеллином, дифференцированно модулировать дифференцировку наивных Т-клеток, были выполнены смешанные культуры лейкоцитов CD4 ⁺ клеток OTII с BMDC, полученными из Flt3, стимулированными флагеллином. Данные показывают, что продукция IL-10 и IL-12 с помощью флагеллина, стимулированного соотношением BMDC, производным от Flt3, запускала дифференцировку наивных Т-клеток в направлении профиля Treg (фиг. 5E). В отличие от FlaA2, FlaA1 значительно увеличивал популяцию Treg в сокультурах Т-клеток.

Рисунок 5 .Эффекты флагеллина FlaA1 Roseburia hominis на эпителиальные клетки кишечника и дендритные клетки костного мозга мышей. (A) Тепловая карта дифференциально экспрессируемых генов в клетках Caco-2, обработанных различными бактериальными флагеллинами: от Salmonella enterica серотипа Enteritidis (SE), Escherichia coli K12 (K12) и R. hominis (FlaA1 и FlaA2). (B) Экспрессия CD40; IA / IE и CD103 с помощью CD11c ⁺ B220 ⁺ CD317 ⁺ Дендритные клетки, полученные из Flt3L из обычных C3H / HeN, контроль (синий) и через 24 ч инкубации с рекомбинантными флагеллинами (SE, K12, FlaA1, FlaA2; все в зеленом цвете) определяется методом проточной цитометрии.Гистограмма представляет данные трех экспериментов. (C) Частоты дендритных клеток, происходящих из Flt3L и GM-CSF из обычных C3H / HeN, стробированных на CD11c ⁺ B220 ⁺ CD317 ⁺ клеток и CD11c ⁺ CD11b ⁺ — B220 ⁺ — B220 902 клетки, обработанные различными рекомбинантными флагеллинами (SE, K12, FlaA1 и FlaA2). Результаты показаны как процент от общего количества живых и одиночных клеток, среднее значение ± стандартное отклонение для трех экспериментов. (D) Уровень цитокинов IL-10 и IL-12 измеряли с помощью цитометрических наборов гранул в супернатантах от контроля (нестимулированные DC; N = 3) и обработанных FlaA1 DC ( N = 3), полученных из C3H / HeN и C57BL / 6.Данные представлены как среднее ± стандартное отклонение. Статистическая значимость: *** P <0,001. (E) Стимулированные флагеллином дендритные клетки, происходящие из Flt3, совместно культивировали с CD4 ⁺ Т-клетками в течение 5 дней и Т-клетки окрашивали для выявления экспрессии маркеров дифференцировки Т-клеток. График показывает процент активированных Treg-клеток. Статистическая значимость: ** P <0,01.

R. hominis ослабляет колит у мышей, получавших DSS

Эффекты Р.hominis на врожденный и адаптивный иммунитет побудили нас проверить его терапевтическую эффективность с использованием модели DSS на мышах (рис. S2 в дополнительных материалах; рис. 6). Группе лечения ежедневно вводили дозу R. hominis (~ 50 мкл, примерно 10 ⁹ КОЕ) через желудочный зонд в течение 14 дней, в то время как необработанная группа получала такое же количество среды для роста бактерий. Затем двум группам давали DSS с питьевой водой (молекулярная масса 50 кДа, 30 г / л), начиная с 8-го дня. На 15-й день мыши, получавшие DSS, без R.Добавление hominis имело сильное увеличение панели провоспалительных биомаркеров по сравнению с контрольными мышами, при этом уровни индукции генов варьировались от 4 до 49 раз (Фигура 6A). Индукция провоспалительных генов была значительно ниже у мышей, получавших R. hominis , по сравнению с контрольной группой, что указывает на сильную терапевтическую пользу перорального введения R. hominis . На 15 день тяжелое воспаление было обнаружено в восходящей ободочной кишке мышей, получавших DSS, без R.hominis , в то время как слизистая оболочка толстой кишки в группе, получавшей R. hominis , демонстрировала только низкий уровень воспаления, что согласуется со сниженной экспрессией провоспалительных генов (Фигуры 6B, C). Обработка R. hominis также уменьшала потерю веса у мышей, получавших DSS (фигура S3 и таблица S5 в дополнительных материалах).

Рисунок 6 . Roseburia hominis ослабляет воспаление в модели колита DSS. (A) DSS мышей, не получавших R.hominis ( N = 8) имел сильное повышение всех генов по сравнению с контрольными мышами ( N = 4), тогда как дифференциальная экспрессия генов была ниже у животных, леченных R. hominis ( N = 10). . Результаты RT-qPCR, полученные на 15 день, представлены как кратное изменение по сравнению с контролем. Статистическая значимость: *** P <0,001. (B) Гистопатологическая оценка ткани (25), представленная как средний процент полей зрения при заданной степени. Обработка DSS значительно изменила все поля зрения на 0, 2, 3 и 4 классах. R. hominis значительно уменьшил% полей зрения для патологии 4 степени ( P = 0,02) и увеличил% полей зрения для степени 0. Данные, полученные на 15 день, представлены как среднее ± стандартное отклонение. (C) Восходящая ободочная кишка (окрашенная гематоксилином / эозином) контрольных животных, обработанных DSS ⁺ R. hominis и обработанных DSS. Показанные изображения представляют собой репрезентативные поля зрения для каждой группы лечения с присвоенной оценкой в ​​скобках. Одиночная черная стрелка указывает на инфильтрацию клеток, а двунаправленная стрелка указывает на трансмуральную инфильтрацию.L, люмен. Оригинальное увеличение × 200. Масштабная шкала соответствует 50 мкм.

R. hominis Колонизация влияет на состав тела и экспрессию генов сытости

В следующей серии экспериментов мы исследовали метаболические изменения у хозяина и бактерии из-за ассоциации хозяин-микроб. Мыши, моноассоциированные с R. hominis , демонстрировали значительные метаболические изменения по сравнению с контрольными мышами GF. В частности, процессы GO: «негативная регуляция реакции на пищу» (GO: 0032096), «негативная регуляция аппетита» (GO: 0032099) и «регуляция секреции катехоламинов» (GO: 0050433) были подавлены в восходящем направлении. толстой кишки после колонизации R.hominis [NCBI GEO (Gene Expression Omnibus), номер доступа GSE25544]. В эти процессы вовлечены гены Agt, Cartpt, Cck и Cxcl12 с соответствующими индуцированными изменениями мРНК в диапазоне от 2 до 12 раз. Cck , в частности, играет важную роль в пищеварении и насыщении как подавитель голода. Экспрессия Gcg также подавлялась на этом участке кишечника.

Чтобы установить, имеют ли изменения транскрипции этих генов какое-либо физиологическое значение с точки зрения состава тела, был проведен анализ веса сухой тушки и липидного состава.Масса сухой тушки мышей, ассоциированных с R. hominis , была значительно больше, чем у животных GF (фигура 7A). Анализ липидов туши показал, что общее ожирение также было значительно выше у животных, колонизировавших R. hominis , на 14 день (фигура 7B).

Рисунок 7 . Roseburia hominis Колонизация влияет на гены насыщения и массу тела. Беспроблемных (GF) мышей-самцов C3H / HeN разделили на контрольную ( N = 8) и экспериментальную ( N = 10) группы.В дни 0, 1 и 2 животным в экспериментальной группе вводили ~ 10 ⁹ КОЕ R . hominis в среде YCFA (100 мкл) через зонд, в то время как контрольным животным вводили 100 мкл только среды YCFA. Анализировали сухую массу тела и содержание липидов в тушах. (A) Масса сухих туш мышей, ассоциированных с R. hominis , была значительно больше по сравнению с животными GF. (B) Анализ липидов туши показал, что общее ожирение также было значительно выше у R.hominis -ассоциированные животные на 14 день. Данные представлены в виде среднего значения ± стандартное отклонение. (C) RT-qPCR анализ генов, участвующих в метаболизме бутирата.

Значительные метаболические изменения были также обнаружены на другой стороне спектра взаимодействия хозяин-микроб. В частности, экспрессия генов R. hominis , участвующих в продукции бутирата, усиливалась кишечной средой (фиг. 7C). Это были гены, кодирующие ацетил-КоА-ацетилтрансферазу, 3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназу, бутирил-КоА-дегидрогеназу и фосфоенолпируваткарбоксикиназу.Стимулирующий эффект эпителиальных клеток хозяина на продукцию ацетата и бутирата R. hominis был дополнительно подтвержден в отдельных экспериментах in vitro (фигура S4 в дополнительных материалах). Бактериальные клетки, инкубированные с клетками Caco-2 и HT29, продуцировали значительно более высокие количества этих метаболитов по сравнению с контрольными клетками R. hominis , инкубируемыми в тех же условиях, но без эпителиальных клеток.

Обсуждение

Долгосрочная коэволюция взаимодействия хозяин-микроб, вероятно, привела к отбору функционально важных видов бактерий в кишечнике, большинство из которых не встречается в других экосистемах.В настоящее время имеется лишь ограниченная информация о вкладе отдельных членов микробного сообщества в функции кишечника, в частности, в развитие и регуляцию иммунитета слизистых оболочек.

Специфические функции некоторых кишечных бактерий, таких как B. fragilis и SFB, были исследованы в кишечнике мышей, чтобы определить их индивидуальный вклад в биологию Т-клеток, и было показано, что эти бактерии являются мощными индукторами Treg и клеток Th27 ( 4, 7, 8).Члены кластеров Clostridium IV и XIVa в последнее время привлекли больше внимания. Например, их присутствие в измененной флоре Шедлера и вклад смешанной культуры Clostridium spp. к дифференцировке Т-клеток (9, 10).

Мы сообщаем об успешной и стабильной моноассоциации R. hominis , строго анаэробного флагеллированного члена типа Firmicutes, в кишечнике мышей GF. Транскрипционные ответы R.hominis после моноколонизации можно отнести как к среде кишечника хозяина, так и к диете. К ним относятся подсистемы хемотаксиса и моторики. Роль подвижности и жгутикового аппарата в колонизации хозяина хорошо известна для патогенных бактерий, но меньше известно о роли флагеллинов в комменсальных бактериях. Гены, кодирующие функции подвижности клеток и, в частности, флагеллины, обычно экспрессируются в микробиоме кишечника с переменным и низким уровнем распространения (27). Кроме того, только часть микробиомов кишечника человека содержит детектируемые гены флагеллина (28).Мы показали, что флагеллинов R. hominis и экспрессируются в кишечной среде мышей. Экспрессия гена флагеллина, по-видимому, частично зависит от наличия определенных пищевых компонентов. Предыдущая работа показала, что экспрессия гена флагеллина родственного вида Roseburia inulinivorans действительно зависит от субстрата; его экспрессия выше в присутствии крахмала по сравнению с глюкозой, инулином или фруктаном (29).

Присутствие R. hominis в кишечнике индуцирует гены, участвующие в обеспечении барьерной функции кишечника и врожденного иммунитета.Плотные соединения, щелевые соединения и адгезивные соединения действуют, чтобы ограничить бактериальную транслокацию в субэпителиальный слой кишечника, и этим функциям могут способствовать кишечные бактерии (30). И CD, и UC характеризуются потерей барьерной функции и целостностью плотных контактов. Интересно, что дисбактериоз кишечной микробиоты при ЯК и БК связан со значительным сокращением R. hominis и F. prausnitzii (16, 19). Наши результаты об активном вкладе R.hominis на барьерную функцию кишечника подтверждает мнение, что его потеря у пациентов с БК или ЯК может иметь серьезные последствия. Комплексы плотных соединений могут активироваться рядом других комменсальных и пробиотических бактерий (31), потенциально способствуя улучшению состояния «дырявого кишечника» при этих заболеваниях.

Roseburia hominis индуцировала экспрессию таких генов, как Ly6g6c , а также путей, участвующих в регуляции Т-клеток. Наиболее затронутые пути Т-клеток включают пути, связанные с IL-10, ICOS и CTLA-4, которые все участвуют в дифференцировке Treg-клеток.Значительное увеличение CD3 ⁺ CD4 ⁺ CD25 ⁺ FoxP3 ⁺ в толстой кишке наблюдалось у мышей, моноколонизированных с помощью R. hominis или у обычных мышей, получавших добавку из живой культуры R. hominis . Наши результаты дополняют недавние сообщения об эффектах дифференцировки Treg другими видами Clostridium (10, 32). Мы показали здесь, что единственный бактериальный штамм R. hominis A2-183 способен стимулировать разрастание Т-клеток слизистой оболочки и влиять на дифференцировку Т-клеток у моноассоциированных, обычных мышей и мышей, получавших DSS.

Представители рода Roseburia являются одними из наиболее распространенных подвижных видов бактерий в нормальной здоровой кишечной микробиоте человека (33). Флагеллины являются мощными иммуномодулирующими белками: жгутиковые бактерии, такие как R. hominis , могут активно взаимодействовать с иммунной системой хозяина. Другим важным следствием подвижности среди видов Roseburia является их способность проникать через слой слизи и прикрепляться к поверхности эпителиальных клеток кишечника хозяина (34).Это свойство считается очень желательной характеристикой, повышающей пробиотический потенциал бактерий (35). Близость к клеткам-хозяевам позволяет кишечным бактериям-комменсалам оказывать сильные физиологические эффекты, потенциально обращая вспять метаболические нарушения и контролируя воспаление, барьерную функцию кишечника и секрецию пептидов кишечника.

Передача сигналов флагеллина многими патогенными бактериями через рецепторы TLR5 хозяина вызывает сильный провоспалительный ответ, в основном за счет активации сигнального пути NF-κB (36).Однако численное преобладание жгутиковых комменсальных бактерий делает сильный провоспалительный сценарий маловероятным. Эти бактерии способны передавать сигналы флагеллина / TLR5, что важно для защиты хозяина и защиты от болезней, поскольку делеция TLR5 приводит к колиту (37). Присутствие генов флагеллина в геномах SFB (38, 39) может объяснить сильную индукцию Th27-клеток этими бактериями (7, 8).

Дифференциальная экспрессия флагеллинов R. hominis in vitro оказывает влияние на IEC и BMDC.Панель протестированных флагеллинов по-разному влияла на IEC и BMDC, хотя все структуры флагеллина включали консервативный домен Arg90, связанный с флагеллинами, которые связывают и активируют TLR5 (40), что предполагает, что другие свойства последовательности / структуры могут объяснять сигнальные ответы, опосредованные FlaA1. и FlaA2. Определенные комменсальные структуры флагеллина могут помочь направлять ответы иммунной толерантности через TLR5, экспрессируемые либо на CD103 ⁺ DC, либо на подмножествах Treg (23, 41, 42).Значимость передачи сигналов флагеллин-TLR5 в ответах Treg, индуцированных R. hominis , была дополнительно исследована с использованием мышей TLR5KO. Мы показали, что R. hominis -индуцированные CD3 ⁺ CD4 ⁺ CD25 ⁺ FoxP3 ⁺ клеток были значительно ниже у мышей TLR5KO, что указывает на то, что передача сигналов TLR5 / флагеллина является важным медиатором для распространения этого T подмножество ячеек. Иммуномодулирующие эффекты R. hominis были показаны на DSS-обработанных мышах.Хотя модель колита DSS обычно является независимой от Т-клеток, мы показали, что R. hominis индуцировал популяции регуляторных Т-клеток у этих животных. Другие противовоспалительные молекулы, такие как бутират, также могут способствовать иммунной толерантности и ограничивать повреждение тканей (43, 44). Еще одним эффектом короткоцепочечных жирных кислот, продуцируемых бактериями, является повышение эффективности преобразования пищи. Компоненты пищи, такие как полисахариды, которые плохо усваиваются хозяином, разлагаются бактериями и используются хозяином, что приводит к лучшему восстановлению энергии из рациона.Дифференциальная экспрессия генов сытости может быть еще одним фактором, способствующим увеличению веса и ожирению у животных, колонизированных R. hominis .

Таким образом, колонизация кишечника R. hominis вызвала индукцию специфических подмножеств генов как на бактериальной, так и на хозяйской стороне взаимодействия. В этом исследовании мы сосредоточились на передаче сигналов среди других молекулярных механизмов, чтобы объяснить природу этого перекрестного разговора. Передача сигналов TLR5 / флагеллина потенциально может управлять экспансией Treg-клеток через TLR5-зависимый механизм, и наши результаты предполагают потенциальную терапевтическую пользу R.hominis при лечении ЯК, который характеризуется потерей этой бактерии из кишечника (16).

Заявление об этике

Управление и экспериментальные процедуры с животными были одобрены соответствующими местными комитетами по этике в Institut Micalis, INRA, Jouy-en-Josas, Франция, и Медицинским исследовательским центром, Университет Абердина, Соединенное Королевство.

Авторские взносы

Исследования, разработанные AP, IM и RA; AP, IM, AT, AL, NC-B, VG-R, KG, EL, MD, AC, EM, VF, RI, GG и RA провели исследования; Данные анализа AP, IM, AL, GG и RA; Рукопись написали AP, IM, GG и RA.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Эндрю Гевиртца (Университет штата Джорджия, Атланта, Джорджия, США) и Адама Каннингема (Университет Бирмингема, Эджбастон, Бирмингем, Великобритания) за щедрое предоставление стерильных и обычных мышей TLR5KO соответственно.Авторы также хотели бы отметить значительный вклад Дениз Келли в начало работы, экспериментальную работу, интерпретацию результатов и написание рукописи, а также поддержку со стороны RESAS (Сельская и экологическая наука и аналитическая служба) Правительство Шотландии. EM и VF были поддержаны стипендиями сети начального обучения Марии Кюри, финансируемой ЕС (грант № 215532). Авторы выражают признательность профессору Гарри Флинту и доктору Сильвии Дункан за щедрую поддержку в микробиологической части этой работы.Также выражаем признательность за квалифицированную техническую поддержку Джиллиан Кэмпбелл и Полин Янг из RINH Genomics.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fimmu.2017.01166/full#supplementary-material.

Сноски

Список литературы

1. Экбург П.Б., Бик Е.М., Бернштейн К.Н., Пурдом Э., Детлефсен Л., Сарджент М. и др. Разнообразие микробной флоры кишечника человека. Science (2005) 308 (5728): 1635–8. DOI: 10.1126 / science.1110591

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

2. Макферсон AJ, Hunziker L, McCoy K, Lamarre A. Ответы IgA в слизистой оболочке кишечника против патогенных и непатогенных микроорганизмов. Микробы заражают (2001) 3 (12): 1021–35. DOI: 10.1016 / S1286-4579 (01) 01460-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

3. Макферсон А.Дж., Мартиник М.М., Харрис Н.Функции Т-клеток слизистой оболочки в сдерживании местной комменсальной флоры кишечника. Cell Mol Life Sci (2002) 59 (12): 2088–96. DOI: 10.1007 / s000180200009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

4. Мазманян С.К., Лю С.Х., Цианабос А.О., Каспер Д.Л. Иммуномодулирующая молекула симбиотических бактерий направляет созревание иммунной системы хозяина. Cell (2005) 122 (1): 107–18. DOI: 10.1016 / j.cell.2005.05.007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

7.Gaboriau-Routhiau V, Rakotobe S, Lecuyer E, Mulder I, Lan A, Bridonneau C и др. Ключевая роль сегментированных нитчатых бактерий в скоординированном созревании ответов Т-хелперных клеток кишечника. Иммунитет (2009) 31 (4): 677–89. DOI: 10.1016 / j.immuni.2009.08.020

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

8. Иванов И.И., Атараши К., Манель Н., Броди Е.Л., Шима Т., Караоз У и др. Индукция кишечных клеток Th27 сегментированными нитчатыми бактериями. Cell (2009) 139 (3): 485–98.DOI: 10.1016 / j.cell.2009.09.033

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

9. Geuking MB, Cahenzli J, Lawson MA, Ng DC, Slack E, Hapfelmeier S, et al. Бактериальная колонизация кишечника вызывает мутуалистические регуляторные Т-клеточные ответы. Иммунитет (2011) 34 (5): 794–806. DOI: 10.1016 / j.immuni.2011.03.021

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

10. Atarashi K, Tanoue T., Shima T., Imaoka A., Kuwahara T., Momose Y, et al.Индукция регуляторных Т-клеток толстой кишки аборигенными видами Clostridium . Наука (2011) 331 (6015): 337–41. DOI: 10.1126 / science.1198469

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

12. Раунд Дж. Л., Ли С. М., Ли Дж., Тран Дж., Джабри Б., Чатила Т. А. и др. Путь toll-подобного рецептора 2 устанавливает колонизацию комменсалом человеческой микробиоты. Наука (2011) 332 (6032): 974–7. DOI: 10.1126 / science.1206095

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

13.Франк Д. Н., Сент-Аманд А. Л., Фельдман Р. А., Boedeker EC, Harpaz N, Pace NR. Молекулярно-филогенетическая характеристика дисбаланса микробного сообщества при воспалительных заболеваниях кишечника человека. Proc Natl Acad Sci U S. A (2007) 104 (34): 13780–5. DOI: 10.1073 / pnas.0706625104

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

14. Scanlan PD, Shanahan F, Marchesi JR. Независимый от культуры анализ десульфовибрионов в дистальном отделе толстой кишки у здоровых людей, больных колоректальным раком и полипэктомированных лиц. FEMS Microbiol Ecol (2009) 69 (2): 213–21. DOI: 10.1111 / j.1574-6941.2009.00709.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

15. Канг С., Денман С.Е., Моррисон М., Ю З., Дор Дж., Леклерк М. и др. Дисбиоз фекальной микробиоты у пациентов с болезнью Крона, выявленный с помощью пользовательского филогенетического микрочипа. Воспаление кишечника (2010) 16 (12): 2034–42. DOI: 10.1002 / ibd.21319

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

16.Machiels K, Joossens M, Sabino J, De Preter V, Arijs I., Eeckhaut V, et al. Уменьшение количества видов, продуцирующих бутират, Roseburia hominis и Faecalibacterium prausnitzii определяет дисбактериоз у пациентов с язвенным колитом. Кишечник (2014) 63 (8): 1275–83. DOI: 10.1136 / gutjnl-2013-304833

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

17. Геверс Д., Кугатасан С., Денсон Л.А., Васкес-Баеза И., Ван Треурен В., Рен Б. и др. Микробиом, ранее не получавший лечения, при впервые возникшей болезни Крона. Клеточный микроб-хозяин (2014) 15 (3): 382–92. DOI: 10.1016 / j.chom.2014.02.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

18. Hedin CR, McCarthy NE, Louis P, Farquharson FM, McCartney S, Taylor K, et al. Измененная кишечная микробиота и фенотип Т-клеток крови характерны для пациентов с болезнью Крона и их здоровых братьев и сестер. Кишечник (2014) 63 (10): 1578–86. DOI: 10.1136 / gutjnl-2013-306226

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

19.Тилг Х., Данезе С. Roseburia hominis : новый виновник патогенеза язвенного колита? Кишечник (2014) 63 (8): 1204–5. DOI: 10.1136 / gutjnl-2013-305799

CrossRef Полный текст | Google Scholar

20. Сокол Х., Пиньер Б., Ваттерлот Л., Лахдари О., Бермудес-Хумаран Л.Г., Гратаду Дж. Дж. И др. Faecalibacterium prausnitzii — это противовоспалительная комменсальная бактерия, выявленная при анализе микробиоты кишечника пациентов с болезнью Крона. Proc Natl Acad Sci U S. A (2008) 105 (43): 16731–6.DOI: 10.1073 / pnas.0804812105

CrossRef Полный текст | Google Scholar

21. Трэвис А.Дж., Келли Д., Флинт Г.Дж., Аминов Р.И. Полная последовательность генома кишечного симбионта человека Roseburia hominis . Объявление о геноме (2015) 3 (6): e1286–1215. DOI: 10.1128 / genomeA.01286-15

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

22. Дункан Ш., Аминов Р. И., Скотт К. П., Луис П., Стэнтон Т. Б., Флинт Х. Дж. Предложение Roseburia faecis sp.nov., Roseburia hominis sp. ноя и Roseburia inulinivorans sp. nov., на основе изолятов фекалий человека. Int J Syst Evol Microbiol (2006) 56 (Pt 10): 2437–41. DOI: 10.1099 / ijs.0.64098-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

23. Флорес-Лангарика А., Маршалл Дж. Л., Хичкок Дж., Кук С., Джобанпутра Дж., Бобат С. и др. Системная иммунизация флагеллином стимулирует CD103 + дендритные клетки слизистой оболочки и запускает Foxp3 + регуляторные Т-клетки и ответы IgA в мезентериальном лимфатическом узле. J Immunol (2012) 189 (12): 5745–54. DOI: 10.4049 / jimmunol.1202283

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

24. Zhan T, Cao C, Li L, Gu N, Civin C.I, Zhan X. MIM регулирует перенос клеток костного мозга посредством модуляции поверхностной экспрессии CXCR4. Лейкоз (2016) 30 (6): 1327–34. DOI: 10.1038 / leu.2016.39

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

25. Берг Д. Д., Дэвидсон Н., Кун Р., Мюллер В., Менон С., Холланд Г. и др.Энтероколит и рак толстой кишки у мышей с дефицитом интерлейкина-10 связаны с аберрантной продукцией цитокинов и CD4 (+) Th2-подобными ответами. J Clin Invest (1996) 98 (4): 1010–20. DOI: 10.1172 / JCI118861

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

26. Монтелеоне I, Платт А.М., Яэнссон Э., Агаче В.В., Моват А.М. IL-10-зависимая частичная рефрактерность к стимуляции толл-подобных рецепторов модулирует функцию дендритных клеток слизистой оболочки кишечника. Eur J Immunol (2008) 38 (6): 1533–47.DOI: 10.1002 / eji.200737909

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

27. Невилл Б.А., Шеридан П.О., Харрис Х.М., Кофлан С., Флинт Х.Дж., Дункан С.Х. и др. Провоспалительные белки флагеллина распространенных подвижных комменсальных бактерий в различных количествах присутствуют в кишечном микробиоме пожилых людей. PLoS One (2013) 8 (7): e68919. DOI: 10.1371 / journal.pone.0068919

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

28. Цинь Дж., Ли Р., Раес Дж., Арумугам М., Бургдорф К.С., Маничан С. и др.Каталог микробных генов кишечника человека, созданный путем метагеномного секвенирования. Nature (2010) 464 (7285): 59–65. DOI: 10.1038 / nature08821

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

29. Скотт К.П., Мартин Дж. К., Чассар К., Клергет М., Потрикус Дж., Кэмпбелл Дж. И др. Субстратно-зависимая экспрессия генов в Roseburia inulinivorans : важность индуцируемых ферментов в использовании инулина и крахмала. Proc Natl Acad Sci U S A (2011) 108 (Дополнение 1): 4672–9.DOI: 10.1073 / pnas.10000

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

30. Укена С.Н., Сингх А., Дрингенберг Ю., Энгельхардт Р., Зайдлер Ю., Хансен В. и др. Пробиотик Escherichia coli Nissle 1917 подавляет проницаемость кишечника, улучшая целостность слизистой оболочки. PLoS One (2007) 2 (12): e1308. DOI: 10.1371 / journal.pone.0001308

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

31. Уллувишева Д., Андерсон Р.К., Макнабб В.К., Моуган П.Дж., Уэллс Дж.М., Рой Н.К.Регулирование проницаемости плотных стыков кишечными бактериями и пищевыми компонентами. J Nutr (2011) 141 (5): 769–76. DOI: 10.3945 / jn.110.135657

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

32. Нарушима С., Сугиура Ю., Осима К., Атараси К., Хаттори М., Суэмацу М. и др. Характеристика 17 штаммов индуцирующих регуляторные Т-клетки человеческого происхождения Clostridia . Кишечные микробы (2014) 5 (3): 333–9. DOI: 10.4161 / gmic.28572

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

33.Аминов Р.И., Уокер А.В., Дункан С.Х., Хармсен Х.Дж., Веллинг Г.В., Флинт Х.Дж. Молекулярное разнообразие, культивирование и улучшенное обнаружение с помощью флуоресцентной in situ гибридизации доминантной группы кишечных бактерий человека, родственных Roseburia spp. или Eubacterium rectale . Appl Environ Microbiol (2006) 72 (9): 6371–6. DOI: 10.1128 / AEM.00701-06

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

34. Ван ден Аббеле П., Белзер С., Гуссенс М., Клееребезем М., Де Вос В.М., Тас О. и др.Виды кластера XIVa Clostridium , продуцирующие бутират, специфически колонизируют муцины в модели кишечника in vitro . ISME J (2013) 7 (5): 949–61. DOI: 10.1038 / ismej.2012.158

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

36. Чой Ю.Дж., Им Э., Чанг Х.К., Поулакис Ц., Ри Ш. TRIF опосредует индуцированную толл-подобным рецептором 5 передачу сигналов в эпителиальных клетках кишечника. J Biol Chem (2010) 285 (48): 37570–8. DOI: 10.1074 / jbc.M110.158394

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

37.Singh V, Yeoh BS, Carvalho F, Gewirtz AT, Vijay-Kumar M. Склонность мышей с дефицитом TLR5 к развитию колита зависит от микробиоты. Кишечные микробы (2015) 6 (4): 279–83. DOI: 10.1080 / 194.2015.1060390

CrossRef Полный текст | Google Scholar

38. Пракаш Т., Осима К., Морита Х., Фукуда С., Имаока А., Кумар Н. и др. Полные последовательности генома сегментированных нитчатых бактерий крыс и мышей, мощный индуктор дифференцировки клеток Th27. Cell Host Microbe (2011) 10 (3): 273–84.DOI: 10.1016 / j.chom.2011.08.007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

39. Sczesnak A, Segata N, Qin X, Gevers D, Petrosino JF, Huttenhower C и др. Геном сегментированных нитчатых бактерий, индуцирующих клетки Th27, обнаруживает обширную ауксотрофию и адаптацию к кишечной среде. Клеточный микроб-хозяин (2011) 10 (3): 260–72. DOI: 10.1016 / j.chom.2011.08.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

40.Юн С.И., Курнасов О., Натараджан В., Хонг М., Гудков А.В., Остерман А.Л. и др. Структурная основа распознавания и передачи сигналов TLR5-флагеллина. Science (2012) 335 (6070): 859–64. DOI: 10.1126 / science.1215584

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

41. Креллин Н.К., Гарсия Р.В., Хадисфар О., Аллан С.Е., Штайнер Т.С., Левингс М.К. CD4 + Т-клетки человека экспрессируют TLR5, а его лиганд флагеллин увеличивает супрессивную способность и экспрессию FOXP3 в CD4 + CD25 + Т-регуляторных клетках. J Immunol (2005) 175 (12): 8051–9. DOI: 10.4049 / jimmunol.175.12.8051

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

42. Kinnebrew MA, Buffie CG, Diehl GE, Zenewicz LA, Leiner I., Hohl TM, et al. Продукция интерлейкина 23 дендритными клетками CD103 (+) CD11b (+) кишечника в ответ на бактериальный флагеллин усиливает врожденную иммунную защиту слизистой оболочки. Иммунитет (2012) 36 (2): 276–87. DOI: 10.1016 / j.immuni.2011.12.011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

43.Smith PM, Howitt MR, Panikov N, Michaud M, Gallini CA, Bohlooly-Y M, et al. Микробные метаболиты, короткоцепочечные жирные кислоты, регулируют гомеостаз Treg-клеток толстой кишки. Science (2013) 341 (6145): 569–73. DOI: 10.1126 / science.1241165

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

44. Фурусава Ю., Обата Ю., Фукуда С., Эндо Т.А., Накато Г., Такахаши Д. и др. Бутират комменсального микроба индуцирует дифференцировку регуляторных Т-клеток толстой кишки. Nature (2013) 504 (7480): 446–50.DOI: 10.1038 / природа12721

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

«Биолог» публикует данные о нематодах и симбионтах насекомых: UNM Newsroom

Любой, кто изучал биологию в средней школе, мог столкнуться с родом Drosophila . Это насекомое, также известное как плодовая муха или уксусная муха, ценится исследователями, потому что у них простой и плодовитый репродуктивный цикл, что позволяет легко изучать многие поколения за относительно короткое время.

Исследование Drosophila привело к лучшему пониманию молекулярных механизмов, лежащих в основе болезней человека, а также основных физиологических, иммунологических и неврологических свойств, сохраняемых между людьми и этими крошечными насекомыми. Но Drosophila имеет сложные отношения с другими организмами, которые обеспечивают его плодовитость, и новое исследование изучает эту связь, которая может происходить от сотен тысяч до миллионов лет назад.

Винс Мартинсон, доцент кафедры биологии ЕНД

В недавно опубликованном исследовании под названием Множественное происхождение облигатных нематод и симбионтов насекомых от клады бактерий, тесно связанных с патогенами растений , Винс Мартинсон, доцент кафедры биологии Университета Нью-Мексико, и его коллеги Стив Перлман, Райан Гаврилюк, Брент Гоуэн и Кейтлин Кертис из Университета Виктории и Джон Дженике из Университета Рочестера рассматривают Drosophila neotestacea и его связь с паразитами и симбионтами.

«Вкратце, мое исследование посвящено взаимодействию между животными (в основном насекомыми) и полезными микробными симбионтами. Многие беспозвоночные в своем выживании зависят от бактериальных мутуалистов, известных как облигатные симбионты, — объяснил Мартинсон. Например, тля зависит от бактериального симбионта ( Buchnera ), чтобы обеспечить незаменимыми аминокислотами, которые они не могут получить из своего растительного сока. Многие из этих фантастических историй о взаимоотношениях между насекомыми и бактериями были написаны Эдом Йонгом в его книге « Я вмещаю множество » 2016 года, в которой он показывает, насколько «повсеместно распространены и жизненно важны микробы… как люди разрушают эти партнерские отношения и каковы сейчас ученые. манипулируя ими в наших интересах.”

«Фактически, текущее исследование, опубликованное в PNAS, расширяет взаимодействие хозяина и микроба, известное в мухе Drosophila и системе паразитических нематод Howardula , которая была представлена ​​в I Contain Multitude », — добавил он. Обычно мухи, зараженные нематодами, обитающими в брюшке мух, имеют почти нулевую плодовитость. Тем не менее, муха приобрела бактериальный симбионт Spiroplasma , который специально нацеливается на нематод с помощью токсина, защищая муху от нематод.Таким образом, мухи, укрывающие Spiroplasma , имеют гораздо более высокую способность производить живое потомство, если на них паразитирует нематода.

В текущей статье PNAS Мартинсон и его коллеги обнаружили, что паразитическая нематода Howardula также имеет симбиотическую бактерию, которая кажется относительно молодой по отношению к другим отношениям между хозяином и симбионтом. Функция этого симбионта в настоящее время неизвестна, но проведенные ими эксперименты показали, что нематода не может жить без симбионта.Другими словами, это обязательные отношения.

«В то время как наиболее обязательные отношения симбионта и хозяина являются древними — сотни миллионов лет», по нашим оценкам, этот симбионт нематод очень молодой — возраст менее 500 тысяч лет. Это дает представление о ранних стадиях эволюции симбионта-хозяина », — пояснил Мартинсон. «Кроме того, мы обнаружили, что этот симбионт нематод является членом ранее неизвестной, но очень широко распространенной группы бактерий, связанных с беспозвоночными. Внутри этой бактериальной группы облигатный симбиоз с насекомыми-хозяевами независимо развивался, по крайней мере, еще три раза.”

Мартинсон сказал, что открытие этой широко распространенной группы симбиотических бактерий является первым шагом в исследовании лучших способов борьбы с болезнями как у людей, так и у сельского хозяйства. Symbiopectobacterium связаны с насекомыми, которые вызывают повреждение сельскохозяйственных культур и питаются кровью людей. Кроме того, они тесно связаны с бактериями, вызывающими мягкую гниль, которые являются массовыми патогенами растений во всем мире. Дальнейшие исследования этой группы бактерий могут выявить 1) способы борьбы или предотвращения повреждения растений бактериями мягкой гнили и 2) способы манипулирования или уничтожения беспозвоночных переносчиков болезней человека и растений.В целом, микробные симбионты обладают невероятным потенциалом в биотехнологии, потому что у них сложились тесные отношения с насекомыми и нематодами, которые оказывают огромное влияние на передачу болезней людям и растениям, отметил он.

«Мы уверены, что наша статья будет интересна исследователям, изучающим симбиоз и патогенность. Symbiopectobacterium — захватывающая модель для изучения эволюции симбиоза, поскольку он и его близкие родственники охватывают весь континуум взаимодействий паразит-хозяин, от свободно живущих, хорошо изученных, генетически поддающихся лечению патогенов, до культивируемых факультативно наследуемых симбионтов. способ обязать симбионтов.Кроме того, до сих пор описано лишь несколько облигатных симбиозов нематод », — заключил Мартинсон.

Martinson VG, Gawryluk RMR, Gowen BE, Curtis CI, Jaenike J, Perlman SJ. (2020) Множественное происхождение облигатных нематод и симбионтов насекомых от клады бактерий, тесно связанных с патогенами растений. Труды Национальной академии наук. PNAS впервые опубликован 30 ноября 2020 г .; https://doi.org/10.1073/pnas.2000860117

Изучение интегрированного действия и выражения человека и машины — Медиа-лаборатория Массачусетского технологического института

На протяжении всей истории мы увеличивали наши физические возможности с помощью машин.Концепции летательных аппаратов и идеи, лежащие в основе сегодняшних экзоскелетов, были записаны еще в 13 веке. Сегодня, когда технологии пронизывают все аспекты нашей жизни, легко представить себе более тесную интеграцию машин в задачи, которые мы выполняем. Этот тезис исследует видение людей и машин, которые симбиотически работают вместе над задачей посредством взаимодействия и сотрудничества. Это видение открывает множество возможностей между крайностями автономных роботов и систем «главный-подчиненный» через более сложные системы, в которых человек и машина взаимодействуют для выполнения действий и управления расширениями роботов.

В этой диссертации также сообщается о трех обширных экспериментах, каждый из которых состоит из нескольких итераций реальных, протестированных конструкций: серия роботов с дополнительным числовым управлением пальцами для повышения ловкости рук, серия совместных систем рисования человека и дрона, обеспечивающих новые выразительные способности, и серию полуавтоматических гитарных систем, обеспечивающих расширенное музыкальное выражение, а также новые возможности обучения инструментам. Исследования, проведенные с этими прототипами, дают представление о влиянии такой роботизированной интеграции на человека-пользователя: пользователя подталкивают к адаптации к новым условиям и повторной калибровке ожиданий, связанных с определенными входными действиями; разделение ролей позволяет пользователю исследовать и понимать опыт, выходящий за рамки его навыков или физических ограничений; а роботизированное расширение вдохновляет на активность, выходящую за рамки обычной практики пользователя.

Наконец, диссертация также определяет пространство дизайна и соответствующую терминологию для определения различных технических и дизайнерских решений для этих новых форм интеграции человека и робота. Я классифицирую некоторые из существующих подходов в зависимости от того, как координируются действия человека и робота и как управляются движения роботов. Я также предлагаю способы качественного описания взаимодействия между человеком и машиной с точки зрения того, как роботизированное расширение может повлиять на познание и поведение своего пользователя.Эксперименты с прототипами подтверждают и анализируются с помощью этих определений, а также обсуждают, как мы могли бы достичь новых или синергетических результатов с помощью роботизированных дополнений.

Симбионт Trill | Память Alpha

Трель симбионт

Дакс, симбионт трилл в 2370 году

Одан, симбионт трилл в 2367

« Она пришла навестить меня на Трилле, и я все еще был немного сбит с толку. Когда она вошла в мою комнату, я широко улыбнулся, посмотрел ей прямо в глаза и сказал: ‘Привет, мама, это я, Керзон .«Дела пошли под откос. «

Симбионт Трилл был разумной червеобразной формой жизни с планеты Трилл. В основном они жили в симбиозе внутри носителей, известных как триллы, гуманоидных существ, также обитающих на этой планете. Благодаря опыту, полученному от нескольких хозяев, многие симбионты приобрели выдающуюся репутацию по сравнению с другими видами, как триллы. Они были долгожителями по сравнению с большинством гуманоидных видов и могли легко прожить более 550 лет.

Физиология

Симбионты Триллы имели форму слезы и могли плавать в своих естественных водоемах, таких как Пещеры Мак’ала.Симбионты общались друг с другом с помощью электрических импульсов, передаваемых через молочную воду, в которой они обитали. У них также была ограниченная форма общения с некой Трилл, пока они не присоединились. (DS9: «Равновесие»)

Симбионт Trill соединился с новым хозяином посредством хирургической процедуры, в ходе которой он помещается в брюшную полость, где через узкую часть своего тела он соединяется с телом хозяина. После того, как симбионт соединялся более чем на девяносто три часа, симбионт становился зависимым от своего хозяина-трилла, и наоборот; без симбионта трилл умрет в течение нескольких часов, а симбионт не сможет ни вернуться в Пещеры Мак’ала (если присоединиться к нему впервые), ни пережить значительный период времени вне хозяина.(ДС9: «Дакс», «Инвазивные процедуры») Если предположить, что симбионт пережил неожиданную смерть носителя вдали от Трилла, он будет удален и стабилизирован для транспортировки неотложной медицинской помощи обратно в Трилл, чтобы соединить с другим подходящим хозяином. Однако, если состояние симбионта ухудшится до такой степени, что он умрет в пути, единственным способом спасти его жизнь будет присоединение к ближайшей не присоединившейся Трилле. (DS9: «Слезы пророков», «Тени и символы»; DIS: «Не забывай меня»)

После и во время присоединения симбионты забрали с собой все воспоминания своих предыдущих хозяев-трилл, так что после присоединения новый хозяин-трилл получил эти воспоминания.Мозг симбионта и хозяина мог общаться и, действительно, не функционировал отдельно. Анализ волновых паттернов мозга симбионта отдельно от хозяина был возможен, и до некоторой степени паттерны симбионта существенно не меняются от хозяина к хозяину. (ДС9: «Дакс») В случае Адиры, после завершения соединения с симбионтом Тала, сознание их любовника Грея, предыдущего хозяина симбионта, впоследствии постоянно появлялось для них как отдельная сущность.В сложной голопрограмме сознание Грея было распознано компьютером как отдельная сущность и способно проявиться как голограмма, видимая всем участникам программы. Перед закрытием программы Грей заявил, что они с Талом «застряли». (DIS: «Мусорщики», «Эта надежда — это ты, часть 2»)

Хотя людей можно было использовать в качестве хозяина для симбионта, симбионт не мог долго оставаться в их телах, не нанося физического вреда человеческому хозяину. (TNG: «Хозяин») Однако симбионт мог нормально выжить в частично трилловом хозяине.(ДС9: «Дети времени»)

К 31 веку стало возможным навсегда объединить людей и симбионтов. Это была практика, которая вызвала сопротивление и крайнее неодобрение, иногда жестокое, со стороны некоторых сторон общества Трилл, как это испытала Адира Тал. (DIS: «Не забывай меня»)

Общество

Симбионты Trill полагались на Trill, чтобы выжить через хозяев. Комиссия по симбиозу наблюдала за объединением червеобразных симбионтов и гуманоидных трелей.Через Комиссию о симбионтах заботились Стражи Трилл, и они имплантировались только в Триллы, которые прошли тщательный процесс тестирования, гарантируя, что новый хозяин обладает высоким интеллектом, уравновешенным характером и не отвергнет симбионта. (DS9: «Дакс», «Инвазивные процедуры», «Равновесие»)

В 24 веке около 500 симбионтов становились доступными для присоединения каждый год по сравнению с примерно 5 000 трилл, становящихся посвященными в год. Относительно небольшое количество симбионтов привело к тому, что общество триллов скрывало от своего основного населения тот факт, что практически 50% населения были пригодны для присоединения, и, следовательно, общее мнение в 24 веке заключалось в том, что только один из каждых 1000 трелей был пригоден для присоединения. .Это было сделано из-за беспокойства и страха за симбионтов, поскольку считалось, что разумные виды могут рассматриваться как просто призы или товары, за которые нужно бороться. (DS9: «Равновесие»)

Хотя около 500 симбионтов становились доступными каждый год для присоединения, это, естественно, не представляло бы всю популяцию симбионтов, так как по крайней мере некоторым из них пришлось бы оставаться несоединенными в Пещерах Мак’ала для размножения вида. Что касается того, как объединенный симбионт может воспроизводить потомство естественным образом вместе с себе подобными, Рональд Д.Мур заявил: « Мы установили, что симбионты действительно периодически возвращаются в подземные бассейны, и именно там они, вероятно, производят потомство. » ( AOL chat, 1997)

До середины 24 века не было широко известно, что триллы на самом деле являются объединенным видом, так как это считалось частным делом. Новым хозяевам часто приходилось выдвигать ложные истории о том, почему у него или у нее были определенные воспоминания о предыдущих хозяевах. Эта истинная природа стала известна Объединенной Федерации планет в 2367 году, когда мужчина-хозяин посла Одана в то время умер, вынудив Комиссию послать нового хозяина, Карила, на USS Enterprise -D для присоединения.Беверли Крашер стала первым доктором Звездного Флота, который изучил и осуществил этот процесс. (TNG: «Хозяин»)

В какой-то момент своей долгой жизни Сфера узнала о симбионтах и ​​их способности сливаться с гуманоидными носителями, и информация об этом была загружена в USS Discovery в 2257 году. Вскоре после путешествия в 32-й век и после того, как узнал, что это Адира присоединилась к симбионту Тала, капитан Сару получил доступ к данным Сферы, чтобы узнать больше об этом виде. (ДИС: «Люди Земли»)

Симбионты

Обряды и церемонии

Приложения

Игры

Справочная информация

Для TNG: «The Host» Майкл Уэстмор основал дизайн симбионта на теле гусеницы, прикрепленной к голове осьминога.(«Пришельцы Майкла Уэстмора: второй сезон», DVD DS9, сезон 2, специальный фильм) Было добавлено несколько извилин, чтобы устройство выглядело так, как будто у симбионта много мозгового вещества. В голову симбионта был вставлен воздушный пузырь, который начал пульсировать, создавая впечатление, что симбионт жив. Голова также была окрашена флуоресцентной краской, благодаря чему она светилась под воздействием черного света во время операции. ( Звездный путь: Пришельцы и артефакты , стр. 117)

Для второго появления симбионта в пилотном эпизоде ​​ Star Trek: Deep Space Nine «Эмиссар» Майкл Уэстмор значительно изменил дизайн.По его словам, симбионт был «все еще в том же духе по форме», хотя обновленная версия была меньше, чем его предшественник. ( Официальный Star Trek: Deep Space Nine Magazine , выпуск 1, стр. 28) « Одна [причина изменения симбионта] заключалась в том, чтобы придать ему более обтекаемый вид […] То, как эта [измененная версия] был разработан, он был почти как округлый треугольник с этими маленькими щупальцами, которые могли загибаться назад, — пояснил Уэстмор. « И если нанести на него много KY Jelly всякий раз, когда мы будем делать эффекты, он будет скользить намного легче. »(« Пришельцы Майкла Уэстмора: второй сезон », DVD DS9, сезон 2, специальный фильм)

Библия серии Star Trek: Deep Space Nine гласит: « Симбионт — это беспозвоночное, андрогинное существо, живущее внутри хозяина. Он выглядит как невысокая толстая змея. Много веков назад симбионты жили под землей [ …] [до присоединения к хозяевам] из-за экологической катастрофы. «[1]

В первом черновом варианте сценария «Trials and Tribble-ations» была установлена ​​гипотетическая эволюционная связь между трилльскими симбионтами и триблами, поскольку некоторые ксенобиологи, по-видимому, предположили, что симбионты произошли от триблеров.

лечение, симптомы, профилактика, статьи NITA-FARM

Под термином «нематодозы животных» объединяют гельминтозные болезни, причина которых – круглые гельминты, паразитирующие в организме животных, в частности, КРС, овец, свиней, птицы, лошадей. Часто наблюдаются у собак, кошек. Заболевания чрезвычайно опасны потенциальным заражением человека, значительно снижают продуктивность поголовья и чреваты гибелью инвазированных особей. Руководители хозяйств и ветеринарные врачи должны регулярно проводить профилактику нематодозов посредством дегельминтизации лекарственными препаратами и следить за здоровьем животных.

Источники заболевания

Источник нематодозов – яйца и личинки различных нематод (Dictyocaulus, Haemonchus, Ostertagia, Thelazia, Trichostrongylus, Nematodirus и т.д.), которые попадают в организм животного вместе с кормосмесью или водой на зараженных пастбищах. Переносчиками личинок могут быть также слепни, земляные черви.

Основное место в организме, где паразитируют нематоды, – ЖКТ, однако нередки заболевания, поражающие легкие, кожные покровы.

Распространенные нематодозы

Ученые насчитывают около 25 тыс. видов нематод. Многие из них вызывают тяжелые заболевания, среди которых у животных наиболее часто встречаются:

• 
  КРС и овцы – нематодоз, буностомоз, маршаллагиоз, гемонхоз, протостронгилез, диктиокаулез;
• 
  свиньи – трихинеллез, аскаридоз, трихоцефалез, метастронгилез;
• 
  лошади — альфортиоз, параскаридоз, трихостронгилез, диктиокаулез, оксиуроз, стронгилез, делафондиоз;
• 
  птицы – амидостомоз, эхинуриоз, гетеракидоз, аскаридиоз, тетрамероз.

Симптомы нематодозов

Существует ряд общих признаков, по которым определяют заражение животных нематодами:

• 
  Животное отрывисто кашляет, особенно при движении.
• 
  Из ноздрей выделяется слизь, нередко наблюдаются воспаления легких, бронхов.
• 
  За резким снижением аппетита следует такое же резкое снижение веса.
• 
  Нередко возникает рвота, понос сменяется запором.
• 
  Живот сильно вздувается, могут быть разрывы кишечника.
• 
  Животное выглядит угнетенным, истощенным, мало двигается.

• 
  У молодняка могут возникать нервные судороги, припадки, задерживается развитие.

В среднем личинки нематод, попадающие в организм, созревают в течение 10-15 дней, а спустя такой же период становятся половозрелыми. При заражении взрослыми нематодами первые признаки болезни появляются через 5-7 дней.

Диагностика

Чаще всего яйца и взрослых нематод обнаруживают при изучении кала животных под микроскопом.

При патологоанатомическом изучении в кишечнике обнаруживают нематод, в самих тканях – кровотечения и воспаления.

Препараты для лечения нематодозов

Для лечения нематодозов Компания NITA-FARM предлагает препарат Риказол – собственную разработку, прошедшую клинические исследования. Он доказал высокую эффективность дегельминтизации при нематодных и смешанных инвазиях, а также при таких трудноизлечимых заболеваниях, как фасциолез, парамфистоматоз, дикроцелиоз.

1. 
   В основе инъекционной формы – рикобендазол. Это активный метаболит альбендазола, одновременно оказывающий действие на всех гельминтов.
2. 
   Достаточно однократной инъекции. Максимальной эффективности препарат достигает спустя уже 8 часов.
3. 
   Действие распространяется на половозрелых и неполовозрелых нематод, а также цестод и половозрелых трематод.
4. 
   Риказол обладает 98-100% эффектом. Одинаково эффективен при нематодозах КРС, свиней, овец.
5. Препарат на 100% биодоступен, легко выводится вместе с желчью. Молоко коров можно использовать уже через 5 суток, мясо – через 30 суток после инъекции.

Профилактика нематодозов

• Необходимо проводить мелиорацию пастбищ и периодически менять их.
• Места содержания животных регулярно чистят и обрабатывают.
• 
  Навоз вывозить только после складирования и выдержки.


В профилактических целях рекомендуется использовать препарат Риказол дважды в год – весной и осенью.

Нематодозы — это… Что такое Нематодозы?

гельминтозы, вызываемые нематодами — круглыми червями класса Nematoda. Среди других гельминтозов Н. имеют наибольшее значение в патологии человека, большинство из них — геогельминтозы (см. Гельминтозы); развитие их яиц или личиночных форм происходит в почве. Филяриатозы — трансмиссивные биогельминтозы; передача их возбудителей связана с насекомыми-переносчиками (комарами, мотками, слепнями)
Аскаридоз и трихоцефалез (Трихоцефалёз) распространены в странах умеренного и теплого климата. Анкилостомидозы и Стронгилоидоз характерны для влажных субтропиков и тропической зоны, стронгилоидоз встречается и в зоне умеренного климата. Трихинеллез (Трихинеллёз) — биогельминтоз, при котором заражение чаще происходит через инвазированное личиночными стадиями трихонелл мясо свиней, — встречается повсеместно от полярных широт до экватора, как и Энтеробиоз — контактный гельминтоз человека.
В СССР наиболее часто наблюдаются следующие нематодозы: аскаридоз, энтеробиоз, трихоцефалез, Токсокароз, в отдельных регионах — Анкилостомидозы, трихинеллез, Стронгилоидоз. Аскаридозу, энтеробиозу, трихоцефалезу в основном подвержены дети в связи с недостаточными гигиеническими навыками и отсутствием или низким уровнем специфического иммунитета. У взрослых иммунитет нестерильный, проявляется главным образом относительно компенсированным клиническим течением инвазий и исчезает при излечении.
Перечисленные гельминтозы могут протекать с выраженной острой стадией с общими аллергическими проявлениями, при массивной инвазии — с органными поражениями аллергической природы (например, при аскаридозе, анкилостомидозе, стронгилоидозе, трихинеллезе). Хроническая стадия кишечных Н. характеризуется болями в животе неопределенного характера, диспептическими расстройствами. При анкилостомидозах, особенно при анкилостомозе, может развиться тяжелая железодефицитная анемия (см. Анемии). При стронгилоидозе вследствие аутосуперинвазии личинками паразита в хронической стадии сохраняется состояние аллергии. Трихинеллез, как правило, протекает только в острой форме. Токсокароз, при котором в организме человека существуют только личиночные стадии возбудителя, протекает только в острой форме с постепенным угасанием симптоматики в течение 1—3 лет. Продолжительность аскаридоза 1 год, трихоцефалеза, анкилостомидозов — 3—4 года. Острая стадия филяриатозов (вухерериоза, бругиоза, онхоцеркоза, лоаоза, дипеталонематоза (см. Филяриатозы) и др.) обычно проходит незаметно. Хроническая стадия с причнаками общих и местных аллергических явлений развивается в сроки от нескольких месяцев до 2—7 лет.
В зависимости от вида возбудителя филяриатозы преимущественно проявляются поражением лимфатической системы (вухерериоз, бругиоз) или подкожной клетчатки с образованием плотных узлов и глаз (онхоцеркоз). Глаза поражаются также при лоаозе — антропонозе, возбудители которого передаются слепнями (промежуточные хозяева). Встречается только на Африканском континенте, главным образом в Западной Африке. При лоаозе половозрелые гельминты располагаются в подкожной клетчатке, в серозных оболочках. под конъюнктивой глаза, где они хорошо видны (самец длиной 30—40 мм, самка — 50—70 мм) даже невооруженным глазом.
К числу Н., для которых человек является случайным (факультативным) хозяином, относятся трихостронгилоидозы, Н. мелкого и крупного рогатого скота. Трихостронгилоидозы распространены в Закавказье, однако случаи заболевания описаны также в средней полосе и даже на севере европейской части нашей страны, а также в Западной Сибири, на Дальнем Востоке. Болезнь проявляется тошнотой, потерей аппетита, иногда поносами, общей слабостью, потерей массы тела.
Еще более редким Н. человека является томинксоз. Для возбудителя Thominx aerophilus окончательными хозяевами являются кошки, собаки, дикие хищники, промежуточным — дождевой червь. Человек может заразиться при раздавливании червя руками и занесении инвазионной личинки в рот. Болезнь протекает тяжело в виде астматического бронхита с мучительным непрерывным кашлем, выделением слизисто-гнойной, иногда кровянистой мокроты. может осложняться бронхопневмонией. Встречаются казуистические случаи поражения человека нематодами птиц (куриных) — сингамидоз и крупного рогатого скота — телязиоз. Возбудители последнего — телязии — биогельминты. Переносчиками их являются мухи, через хоботок которых инвазионные личинки попадают на слизистую оболочку глаза окончательного хозяина. Появляется слезотечение, в течение нескольких дней развивается конъюнктивит, кератит, блефарит с гноетечением и образованием корок, нередко слипанием век.
В диагностике Н. большое значение имеет эпидемиологический анамнез, включающий сведения о профессии (работа с землей, со скотом, охота и др.), бытовых навыках (употребление в пищу кулинарно не обработанного мяса), для тропических Н. — филяриатозов — пребывание в тропиках, а также данные о гигиеническом уровне жизни населения.
Кишечные Н. (аскаридоз, трихоцефалез, анкилостомидозы) в хронической стадии имеют сходную клиническую картину. Стронгилоидоз отличается большей выраженностью аллергической симптоматики. Для диагностики и дифференциальной диагностики этих гельминтозов требуется исследование фекалий на яйца гельминтов, при стронгилоидозе — фекалий и дуоденального содержимого на личинки стронгилоид (см. Гельминтологические методы исследования (Гельминтологические методы исследований)). Диагноз трихинеллеза устанавливают на основании характерной клинической картины (см. Трихинеллез (Трихинеллёз)), серологических реакций со специфическим диагностикумом (реакция связывания комплемента, иммуноферментный анализ), иногда (при отсутствии возможности исследовать источник инвазии — зараженное личинками мясо) — биопсии скелетных мышц с трихинеллоскопией. Для постановки диагноза энтеробиоза необходимо исследование перианального соскоба. При томинксозе исследуют мокроту на яйца гельминтов. Токсокароз диагностируют на основании клинической картины очагового множественного поражения легких, нередко гепатоспленомегалии, гиперзозинофилии и серологических реакций (реакция непрямой гемагглютинации, иммуноферментный анализ). При филяриатозах лимфатической системы исследуют кровь на микрофилярии в разное время суток в зависимости от вида штамма предполагаемого Н. При онхоцеркозе, стрептоцеркозе микрофилярии обнаруживают в тонких срезах кожи, иногда при удалении узла — онхоцеркомы, в которой находятся зрелые паразиты. Яйца трихостронгилид обнаруживают в фекалиях, иногда в дуоденальном содержимом. Телязий вымывают струей физиологического раствора из конъюнктивального мешка или извлекают из слезных протоков.
Лечение большинства Н. не представляет трудностей. Универсальными препаратами для лечения кишечных Н. являются отечественный препарат медамин и зарубежный — мебендазол (вермокс). Последний не эффективен при стронгилоидозе. При аскаридозе, энтеробиозе, анкилостомидозах, трихостронгилидозах назначают также левамизол (декарис) и пирантела памоат. Лечение трихинеллеза проводят мебендазолом, токсокароза — мебендазолом и тиабендазолом (минтезолом).
Прогноз при кишечных нематодозах с массивной инвазией в случае несвоевременного лечения неблагоприятный, особенно у детей раннего возраста. Развитие осложнений при нематодозе ухудшает прогноз (например, слоновость при вухерериозе, поражение глаз — при анхоцеркозе).
Профилактика геогельминтозов сводится к гигиеническому воспитанию населения, трихинеллеза — к соблюдению правил кулинарной обработки мяса свиней, диких животных. При трансмиссивных биогельминтозах проводят борьбу с переносчиками возбудителей. Обязательными мероприятиями являются выявление и лечение больных; благоустройство жилых помещений, приусадебных участков; упорядочение коммунального хозяйства — водоснабжения, канализации, уборки нечистот; повышение культуры огородничества и скотоводства в коллективных и индивидуальных хозяйствах.

Библиогр.: Озерецковская Н.Н., Зальнова Н.С. и Тумольская Н.И. Клиника и лечение гельминтозов, с. 25, Л., 1985; Тропические болезни, под ред. Е.П. Шуваловой, с. 342, М., 1989.

Нематодозы у собак и кошек: особенности и виды, признаки Нематодозы у собак и кошек, диагностика и лечение | Патологии

Нематодозы – это заболевания животных, в том числе, кошек и собак, вызванное круглыми червями класса Nematoda.




Разновидности: капилляриоз, токсокароз, токсоскаридоз, трихоцефалез, анкилостомоз, трихенеллез,томинксоз, унцинариоз, спироцеркоз, диоктофимоз, дирофиряриоз.




Нематоды характеризуются удлиненным веретенообразным телом. Размеры их находятся в диапазоне от 1 мм достигая нескольких сантиметров. Тело глистов можно сравнить с трубкой в трубке, которое покрывает так называемая кутикула. Она защищает червя от агрессивной среды пищеварительного тракта, а также от механических воздействий. Под кутикулой — слой гиподермы, где активно происходят обменные процессы.




Все тело данного паразита покрывает кутикула. Структура кутикулы играет важную роль в дифференциации видов нематод. Так, например, одни могут иметь шипы или выросты, другие гребни, сосочки и т.д., в зависимости от того, какому роду и виду относится гельминт.




Жизненный цикл нематод может проходить либо полностью во внутренних органах животного, либо лишь частично. Например, острицы откладывают яйца на коже возле анального отверстия. В большинстве своем нематоды имеют разный пол. Как правило, самки большего размера, чем самцы. Хотя, довольно редко, но все же, среди нематод можно встретить гермафродитов.




Маленькие червячки способны вызывать действительно смертельные «побочные эффекты»: они могут пробивать внутренние органы, попадать даже в мозг и сердце, а большие клубки гельминтов часто просто разрывают кишечник щенков и котят, обрекая тех на мучительную смерть от перитонита. В более «легких» случаях они просто намертво забивают просвет кишок, вызывая полную непроходимость. Как результат – снова летальный исход от некроза, заворота и все того же перитонита.




Этиология




Нематоды вида Ancylostoma spp. и Uncinaria spp у собак и кошек имеют широкое распространение. Однако в сравнении с собаками, у кошек обнаруживаются чуть реже. Заразиться животное может с водой и пищей, либо через молоко матери. Личинки, которые только вылупились, легко проникают через кожу. Половозрелые особи обитают в просвете тонкого кишечника, прикрепляясь к его слизистой оболочке. В зависимости от вида, одни питаются слизистой оболочкой, другие кровью. Если говорить о тяжелой степени заражения, то нематоды обнаруживаются и в толстом отделе кишечника. Лечение может усложняться ввиду того, что личинки распространяются во все органы и ткани помимо кишечника.




Симптомы нематодозов




Возбудителей гельминтозов много, поэтому симптомы заболевания отличаются. Они также зависят от количества паразитов, вида заселенного ими органа и состояния здоровья животного.




Существует ряд общих признаков, по которым можно определить заражение животных нематодами:




• Появление глистов или яиц в кале;
• Изменение поведение кошек и собак;
• Животное отрывисто кашляет, особенно при движении;
• Из ноздрей выделяется слизь, часто наблюдаются воспаления легких, бронхов;
• У животного резко снижается аппетит, затем так же резко снижается вес;
• Довольно часто возникает рвота, понос сменяется запором;
• Живот сильно вздувается, могут происходить разрывы кишечника;
• Животное выглядит угнетенным, истощенным, мало двигается;
• У взрослых собак болезнь редко бывает вызвана только нематодами. Чаще они сопровождают другие болезни кишечника.

Диагноз




На основании вышеизложенных симптомов, назначаются исследования на выявление паразитов. Чтобы обнаружить гельминтов, проводят копрологические исследования. Данные анализы помогают обнаружить яйца нематод в фекалиях животного. Но если кошка, либо собака заразились гельминтами недавно, то при первой сдаче анализом можно не обнаружить яйца паразитов, ввиду того, что их просто еще незначительное количество. В таком случае, проводить данное исследование лучше 3-4 раза за месяц, что даст более точный результат




Могут ли нематоды передаваться человеку?




Toxocara cati и canis передаются людям при случайном проглатывании яиц с зараженными личинками. Это приводит, в свою очередь, к миграции висцеральных личинок, которые достигают глаз. Очень важно быть осторожным с детьми и понимать всю серьезность и надобность соблюдения графика дегельминтизации, чтобы предотвратить нематоз.




Лечение




Для лечения кошек и собак при нематодозе применяют:




• Гельмимакс-4 – для котят, кошек, мелких щенков и собак;
• Гельмимакс-10 – для взрослых кошек более 4 кг, собак и щенков средних размеров;
• Гельмимакс-20 – для крупных собак и щенков.

Если говорить о плановой дегельминтизации, то препарат задают однократно. При установленном диагнозе или обнаружении гельминтов в кале, требуется повторить дачу препарата через 14 дней в тех же дозах.




Эффективным средством для лечения цестодозов является «Празицид суспензия». Данное средство не требует предварительной подготовки животного, каких-либо ограничений в питании, приема слабительных медикаментов или витаминов.




Суспензию задают, подмешивая к корму в первой половине дня, либо принудительно вливают в открытую пасть на корень языка. В легкой форме достаточным будет однократное применение. Тяжелые формы глистных инвазий лечат на протяжении 3-х дней подряд.




В идеале, продолжать дегельминтизацию нужно каждые три месяца жизни. Более регулярной должна быть обработка, если у вас есть дети, а кошка и собака постоянно бывает на улице.

Гельминтозы органов пищеварения: кишечные нематодозы, трематодозы печени и ларвальные цестодозы (эхинококкозы) | Бронштейн А.М., Малышев Н.А.

ММА имени И.М. Сеченова

Клиническая инфекционная больница № 1, Москва

Гельминтозы широко распространены среди населения земного шара. Наиболее часто встречаются гельминтозы органов пищеварения, которыми, по оценкам Всемирной Организации Здравоохранения инфицирована четвертая часть населения Земли.

Патогенное воздействие гельминтов на организм человека связано не только с патологией тех органов, где они локализуются (табл. 1,2), но и с общим воздействием на организм человека. При гельминтозах отмечается уменьшение выработки инсулин–подобного фактора роста (IGF–1) и увеличение фактора некроза опухоли-a (TNT-a), а также уменьшение синтеза коллагена, что способствует снижению аппетита, уменьшению процессов всасывания в кишечнике, задержке роста и отставанию в умственном и физическом развитии. Существенное значение имеет также хроническая постоянная микрокровопотеря, в частности, из кишечника при анкилостомидозах и через желчные протоки при трематодозах печени, при которых также происходит и потеря с желчью аминокислот [3,6,7].

 

Новые данные, полученные группой авторов, показали, что кишечные гельминты способствуют высвобождению Th3 цитокинов, которые подавляют цитокины Th2, в связи с чем лица, инвазированные гельминтозами, более подвержены инфицированию, в частности, заболеванию туберкулезом после инфицирования M. tuberculosis. В связи с широким распространением штаммов M. tuberculosis, резистентных к антибиотикам, эти наблюдения подтверждают необходимость более активных мероприятий по борьбе с гельминтозами, распространенными в регионах, где среди населения высокий уровень пораженности туберкулезом. [2].

В наибольшей степени патогенное влияние гельминтозов отражается на беременных и детях из бедных слоев населения с неполноценным питанием. Инвазии ведут к снижению трудовой деятельности в старших возрастах и в целом наносят существенный медико–социальный и экономический ущерб.

Для Российской Федерации в этом отношении наиболее неблагополучными являются эндемичные по гельминтозам регионы Сибири и Дальнего Востока, где среди коренных народностей отмечается высокий уровень пораженности гельминтозами органов пищеварения (описторхоз, дифиллоботриоз, клонорхоз, метагонимоз, нанофиетоз, эхинококкозы) и туберкулезом на фоне широкого распространения алкоголизма и алкогольной патологии. Под действием комплекса экстремальных климато–метеорологических условий этих регионов патогенное влияние вышеуказанных факторов существенно усиливается.

Клинические проявления паразитозов характеризуются, как правило, неспецифичностью клинической симптоматики, хроническим течением с относительно медленным нарушением функции различных органов и систем за счет кумулятивного эффекта, часто латентным течением с субклиническими проявлениями болезни. Указанные особенности маскируют их негативный эффект и создают впечатление слабой патогенности по сравнению с другими заболеваниями. Наиболее часто паразиты обитают в органах пищеварения (табл.1,2) и имитируют заболевания этих органов. Поэтому наблюдаемые в клинической практике расстройства со стороны желудочно–кишечного тракта могут являться в ряде случаев замаскированными формами паразитарных болезней.

Клинические проявления паразитарных болезней органов пищеварения в начальных стадиях болезни обычно проявляются неспецифической неврологической симптоматикой – повышенная слабость, утомляемость, раздражительность, плохой сон. В дальнейшем, по мере увеличения длительности болезни развиваются симптомы, свидетельствующие о заболеваниях органов пищеварения: снижение аппетита, тошнота, боли в животе, неустойчивый стул.

Стоимость разработки новых лекарственных средств за последние десятилетия значительно возросла, и фармацевтические фирмы не относят работы по созданию новых антигельминтиков к числу приоритетных, поскольку в центре их внимания находятся другие заболевания. Ситуация с разработкой новых препаратов усугубляется тем, что паразитарные заболевания распространены в странах с низким социально–экономическим уровнем развития. В связи с этим фармацевтические фирмы не имеют достаточных экономических стимулов в исследованиях и производстве новых противопаразитарных препаратов.

Тем не менее за последние годы в результате синтеза новых препаратов роль химиотерапии в борьбе с некоторыми паразитарными заболеваниями значительно возросла и появилась реальная возможность в снижении заболеваемости путем проведения массовых химиотерапевтических мероприятий. Появившиеся за последние годы антигельминтики получены либо путем модификации известных соединений с антигельминтной активностью, либо в результате изучения новых классов химических соединений. В таблице 3 представлены наиболее широко используемые в настоящее время антигельминтики, спектр их действия и эффективность в отношении основных гельминтозов органов пишеварения.

 

Использование современных препаратов позволяет успешно лечить наиболее распространенные кишечные гельминтозы. Однако следует иметь в виду, что ни один из самых современных препаратов не может гарантировать 100% излечение после применения одного курса. Эффективность одного курса лечения обычно не превышает 90%, а полное излечение, как правило, достигается при повторных курсах.

В связи с наличием множества факторов, влияющих на эффективность лечения (высокая частота реинвазий, наличие географических штаммов, резистентных к стандартным схемам химиотерапии и др.), стандартные схемы (табл. 4) в ряде случаев требуют изменений с учетом опыта, накопленного в конкретном регионе.

 

Результаты многочисленных исследований, проведенных в различных регионах мира, свидетельствуют, что препаратом выбора для лечения большинства кишечных нематодозов является албендазол (Немозол) [4], а для лечения трематодозов – празиквантел [1].

Трематодозы печени. Существенную медико–социальную значимость для многих регионов мира составляют трематоды печени, относящиеся к семейству Opisthorchiidae (Opisthorchis felineus, Opisthorchis viverrini, Clonorchis sinensis), заражение которыми происходит при употреблении в пищу инвазированной рыбы (табл. 2). Ориентировочно трематодозами печени поражены около 17 млн. человек, а риску заражения подвержены 350 млн. жителей 13 стран [3]. Для населения России негативный эффект описторхоза усугубляется его преимущественным распространением в северных, в том числе приполярных районах, зонах нового промышленного освоения и проживания народностей Севера, где отмечается запаздывание социально–гигиенических мероприятий, относительно низкий уровень инфраструктуры здравоохранения, высокая детская смертность, распространены другие инфекционные заболевания, алкоголизм [1].

Особый аспект составляют паразитарно–онкологические ассоциации трематодозов печени с канцерогенезом. Например, в России наибольшая частота холангиокарциномы отмечается в интенсивных очагах описторхоза в Обь–Иртышском регионе. Развитие холангиокарциномы при трематодозах печени – многофакторный процесс, в котором паразиты играют роль стимуляторов злокачественного роста [5].

Основным патологическим процессом являются хронический пролиферативный холангит и каналикулит поджелудочной железы, сопровождающийся различной степенью фиброза этих органов. В ряде случаев течение болезни может быть тяжелым – с обструкцией желчных протоков, развитием желтухи, рецидивирующего холангита, абсцессов печени, острого панкреатита и желчного перитонита.

Лечение описторхоза и клонорхоза должно быть комплексным и наряду со специфическими препаратами включать патогенетическое лечение. В острой стадии при тяжелом течении проводится десенсибилизирующая и дезинтоксикационная терапия. Клиника хронической стадии обусловлена главным образом поражением органов дуоденохоледохопанкреатической зоны, и поэтому проводится комплексная терапия в соответствии с общими принципами лечения больных гастроэнтерологического профиля [1,3]. В настоящее время единственным средством для специфической терапии описторхоза и клонорхоза является празиквантел (табл. 3,4).

Эхинококкозы. Возбудителями эхинококкозов у человека являются гельминты семейства Taeniidae: Echinococcus granulosus и E. multilocularis. Инвазия E. granulosus вызывает у человека гидатидозный эхинококкоз, а инвазия E. multilocularis – альвеолярный эхинококкоз (альвеококкоз).

Гидатидозный эхинококкоз широко распространен во всем мире, особенно в странах Южной Америки, Средиземноморских странах, включая страны Европы, в ряде стран Азии и Северной Африки. В России и сопредельных государствах эхинококкоз регистрируется повсеместно.

Длительное время болезнь может протекать бессимптомно. Клинические проявления определяются локализацией, множественностью и размерами кист, а также возможными осложнениями в виде нагноения, разрывов, желтухи и др. Локализация эхинококковых кист возможна в любых органах, при этом нередко сочетание кист в различных органах у одного больного. Наиболее часто наблюдаются эхинококкоз печени. При сдавлении кистой крупных сосудов портальной системы и желчных протоков возможно развитие портальной гипертензии и механической желтухи. Одним из тяжелых осложнений является нагноение кисты и ее инфицирование. При распространении процесса на ткани печени может развиться гнойный холангит и абсцесс печени. Существенную опасность представляет разрыв кисты. Клиническая картина при перфорации кист определяется тем, в каком направлении и в какой орган произошел разрыв кисты. В этих случаях возможно развитие анафилактического шока, гнойного перитонита и плеврита, гнойного холангита, тампонады сердца. Разрывы кист ведут к диссеминации возбудителя и развитию вторичного множественного эхинококкоза.

Альвеококкоз, вызываемый E. multilocularis, регистрируется преимущественно в альпийских районах некоторых стран Европы. В России альвеококкоз встречается чаще в Якутии, Магаданской и Камчатской областях, а также в Красноярском крае, Новосибирской, Омской и Томской областях, в Поволжье, Хабаровском крае.

Особенностью E. multilocularis является инфильтративный рост и способность метастазировать. Наиболее часто первичные поражения отмечаются в правой доле печени, реже в левой. Альвеококкоз печени длительно, иногда многие годы протекает бессимптомно. Это обусловлено медленным ростом паразита. Клинические симптомы неспецифичны и определяются главным образом объемом и локализацией поражения. Наиболее частым осложнением альвеококкоза является механическая желтуха и портальная гипертензия. Вследствие способности к инфильтративному росту возможно прорастание альвеококка в близлежащие органы – диафрагму, почки, легкие, забрюшинное пространство и образование полостей распада в толще паразитарной опухоли. Также может отмечаться метастазирование в любые органы (чаще в легкие).

Лечение эхинококкозов проводится путем хирургического вмешательства и химиотерапии. В последние годы при гидатидозном эхинококкозе печени в случаях соответствующей локализации и относительно небольших размерах кист начали успешно применять дренирование эхинококковых кист путем чрескожной аспирации и обработки полости гипертоническим раствором с последующей химиотерапией.

Показания к консервативной терапии эхинококкозов: множественные поражения печени, легких и других органов, оперативное удаление которых сопряжено с высоким риском для жизни больного или технически невозможно, а также в качестве противорецидивного лечения, особенно показанного при разрыве эхинококковых кист.

Схемы химиотерапии эхинококкозов окончательно не разработаны. В настоящее время химиотерапия эхинококкозов проводится албендазолом. Используют различные схемы лечения албендазолом (Немозол): от 10 до 20 мг на 1 кг массы тела в сутки. Длительность одного непрерывного цикла лечения колеблется от 21 дней до нескольких лет; число циклов от 1 до 20 и более; интервалы между циклами от 21 до 28 дней или непрерывно в течение нескольких лет.

Эффективность лечения албендазолом гидатидозного эхинококкоза печени и легких колеблется от 41 до 72%; рецидивы отмечаются в среднем у 25%. Изменения в эхинококковых кистах (уменьшение размеров, кальцификация и др.) – относительно медленный процесс, и оценка эффективности лечения обычно возможна не ранее, чем через 6 мес.–1 год после завершения курса албендазола.

В процессе химиотерапии могут возникнуть осложнения, связанные со снижением жизнедеятельности и гибелью паразита: нагноение кист, спонтанные разрывы, возникновение полостей распада альвеолярного эхинококкоза с последующим абсцедированием. В связи с высокими дозами албендазола, используемыми для химиотерапии эхинококкозов, и длительностью курса лечения могут развиться осложнения, связанные с гепатотоксическим действием препарата – лейкопения и агранулоцитоз, токсический гепатит, лихорадка, алопеция и др., в ряде случаев ведущие к летальному исходу. Частота возникновения гепатоцеллюлярной токсичности при применения албендазола в дозе 10 мг/кг, по данным ряда авторов, достигает 15%.

Консервативное и хирургическое лечение эхинококкозов дополняет друг друга и требует индивидуального подхода. В частности, некоторым больным с хорошей эффективностью консервативной терапии может потребоваться хирургическое лечение осложнений, а другим – необходима консервативная терапия после успешного оперативного лечения.

Заключение. Всемирная Организация Здравоохранения сообщила о первых данных, свидетельствующих о возможности развития резистентности у кишечных нематод к антигельминтикам, в частности, при некаторозе к мебендазолу и при анкилостомозе – к пирантелу. Поэтому стратегия и тактика химиотерапии должны быть направлены на то, чтобы предотвратить развитие химиорезистентности. Должны назначаться наиболее эффективные антигельминтики и таким образом, чтобы риск развития химиорезистентности был минимальным. При назначении недостаточно эффективных препаратов в популяции гельминтов происходит отбор особей, имеющих резистентность к определенным препаратам или к группе препаратов сходной химической структуры. Идеальный антигельминтик должен быть высокоэффективным, хорошо переноситься больными и иметь низкую стоимость. Его антигельминтный спектр должен включать наиболее распространенные гельминтозы человека. В настоящее время этим требованиям соответствует и стал препаратом выбора для лечения гельминтозов органов пищеварения (кишечных нематодозов, трематодозов печени и ларвальных цестодозов) албендазол (Немозол), обладающий широким спектром действия и наиболее высокой эффективностью по сравнению с другими антигельминтиками, а также возможностью лечения большинства кишечных нематодозов путем назначения одной дозы.

 

 

Литература:


1. Бронштейн А.М., Лучшев В.И. Трематодозы печени: описторхоз, клонорхоз. Русский мед. журнал 1998; 3(63): 140–148

2. Beyers A, Helden P., Beyers N. Cross–regulation of Th2 and Th3 responses. The Wellcome Trust Rev 1999; 48–52.

3. Control of foodborne trematode infections. WHO Techn Rep Ser,1995, N 849.

4. Horton J. Albendazole: a review of anthelmintic efficacy and safety in humans. Parasitology 2000; 121 Suppl: S 113 – 132

5. Schistosomes, liver flukes and Helicobacter pylori. Lyon, International Agency for Research on Cancer, 1994 (IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, Vol. 61).

6. Stephensen L.S. Optimising the benefits of anthelmintic treatment in children. Paediatr Drugs 2001; 3: 495 – 508.

7. Stephensen L.S., Holland C.V., Cooper E.S. The public health significance of Trichuris trichiura. Parasitology 2000; 121 Suppl: S 73 – 95

 

Контактный адрес:


Александр Маркович Бронштейн

127015, Москва, ул. Писцовая 10, ГКБ № 24

Тел/факс (095) 285–2669

.

НЕМАТОДОЗЫ

 

НЕМАТОДОЗЫ

Нематодозами называют заболевания, вызываемые круглыми гельминтами — нематодами, паразитирующими в различных органах и тканях животных. Нематоды — наиболее распространенная группа гельминтов, они имеют веретенообразное тело, у которого на разрезе сохраняется круг. Они делятся на самцов и самок, которых нетрудно отличить друг от друга по хвостовому концу: у самок он прямой заостренный или притуплённый; у самцов загнут крючком или расширен в виде метелочки.

Развитие нематод происходит очень разнообразно. В основном их можно разбить на группы:

1) геонематоды, развивающиеся без промежуточного хозяина;

2) бионематоды, развивающиеся с промежуточным хозяином.

Наиболее опасными и распространенными нематодозами являются: аскаридозы животных, гемонхоз жвачных, диктиокаулезы жвачных и метастронгилез свиней.

 

Аскаридоз свиней. Аскаридоз свиней — широко распространенное заболевание, наносящее большой экономический ущерб свиноводческим хозяйствам. Болеют преимущественно поросята в возрасте от 2 до 6 месяцев.

Возбудитель — аскарида, крупный веретенообразной формы (рис. 167) гельминт (до 30 см длиной), паразитирующий в тонком отделе кишечника у свиней. По внешнему виду ничем не отличается от аскарид других животных, но ни в каком другом организме, кроме свиньи, развиваться не может.

Цикл развития. Аскарида паразитирует в тонком отделе кишечника. Во внешнюю среду с калом выделяется огромное количество яиц, которые дозревают в течение 15-30 дней (при температуре 18-38°). Свиньи заражаются, проглатывая их с загрязненным кормом и водой. Личинка по выходе из яйца прободает стенку кишечника, попадает в кровь, мигрирует по организму, вновь попадает в кишечник и через 2-2,5 месяца вырастает в половозрелую форму.

Признаки. Заражаются поросята еще в подсосный период. Через 5 дней после заражения наблюдается кашель, снижается аппетит, часто бывает рвота, состояние угнетенное. Позднее поросята плохо растут, у них снижается привес, расстраивается  пищеварение, нередко наблюдаются нервные явления в виде судорог, припадков и пр.

Диагноз. Диагноз ставят, исследуя кал на яйца аскарид.

Лечение. Для лечения применяют:

1) пиперазин — с кормом в дозе на один прием по 0,3-0,4 г на 1 кг веса животного два раза в день;

2) кремнефтористый натрий поросятам весом до 20 кг по 0,3 г, от 20 до 40 кг по 0,5 г, свиньям весом более 40 кг по 0,7 г в смеси с кормом 3 раза в день в течение 2 дней подряд;

3) фтористый натрий — в дозе 0,1 г на 1 кг веса животного;

4) сантонин — по 0,05 г на 1 кг веса животного.

Пиперазин и кремнефтористый натрий можно применять групповым методом с кормом.

Помещение, где проводилось лечение, подвергают обеззараживанию, а леченных животных не выпускают из свинарника в течение 10 дней.

Профилактика. В неблагополучных хозяйствах проводят поголовное плановое профилактическое лечение весной до выгона животных на пастбище и осенью после постановки на стойловое содержание. Поросят дсгельминтизируют через 10 дней после отъема и в 4-месячном возрасте. Супоросных маток подвергают лечению за месяц до опороса.

Свинарники тщательно очищают от навоза и не менее одного раза в 10 дней ошпаривают кипятком перегородки, стены, полы клетки, кормушки. Навоз вывозят, складывают в кучи и оставляют для самонагревания. Организуют смену пастбищных участков: в жаркое время (июль, август) — через каждые 10 дней; при снижении температуры сроки выпаса на одном участке можно удлинять.

 

Параскаридоз лошадей. Параскаридозом болеют только лошади, ослы и мулы. Это заболевание встречается повсеместно.

Возбудитель — параскарида, паразитирует в тонком отделе кишечника. Она представляет собой большую толстую веретенообразной формы нематоду с заостренными концами, имеющую 40 см в длину. На переднем конце у самцов и самок можно увидеть три бугорка — губы. У самца задний конец загнут в виде крючка. Заболевают преимущественно жеребята текущего года рождения, взрослые лошади заражаются в меньшей степени и болеют реже, чем молодняк.

Цикл развития. Находясь в кишечнике, параскариды выделяют громадное количество яиц. Выделенные с калом яйца неопасны, ими лошади заразиться не могут. Опасен для заражения полежавший кал, в котором находятся яйца с созревшей в них личинкой. При теплой погоде личинка созревает в яйце через 7-10 дней, при холодной развитие ее задерживается или прекращается. Лошади заражаются, проглатывая такие яйца с кормом или водой. Личинка, как у свиной аскариды, мигрирует по организму.

Таким образом, заражение может происходить и в конюшне, и на пастбище, и в местах водопоя, — всюду, где имеются созревшие яйца параскарид. Основным источником заражения являются конюшни. Яйца очень устойчивы к неблагоприятным условиям и сохраняются во внешней среде до 3 лет.

Признаки. Клинические признаки зависят от возраста животного и количества параскарид, паразитирующих в его организме. При сильном заражении вначале отмечаются кашель, истечение из носа, затем появляются поносы, сменяющиеся запорами, живот увеличивается, наблюдаются нарастающее истощение, малокровие, нервные явления, сопровождающиеся различными припадками. Рост и развитие жеребят задерживаются. У взрослых лошадей снижается работоспособность. Могут быть разрывы кишечника.

Диагноз. С целью установления диагноза исследуют кал животного. По обнаружении яиц параскарид в кале или самих гельминтов при вскрытии делают заключение о заболевании.

Лечение. Применяют четыреххлористый углерод, сероуглерод (и тот и другой в желатиновых капсулах) и пиперазин. Четыреххлористый углерод дают в дозах от 8-10 до 25-40 мл (с 3-месячного возраста), сероуглерод — от 5 до 12-15 мл (с 5-месячного возраста), пиперазин — от 8-10 до 20-25 г (с 7-месячного возраста) в зависимости от возраста лошади. Перед лечением животных выдерживают на 10-18-часовой голодной диете. Слабительное не дается. В дни лечения суточную норму концентратов надо уменьшать вдвое.

Профилактика. При конюшенном содержании необходимо ежедневно проводить очистку конюшни от навоза. Навоз следует вывозить и складывать в кучи для самонагревания на 1-2 месяца, чтобы погибли все имеющиеся в нем яйца. Два раза в месяц стены станков, полы, предметы ухода ошпаривать крутым кипятком. Не допускать скармливания сена с пола. Поить лошадей надо чистой колодезной или речной водой из чистой посуды. Плановые профилактические мероприятия проводят 2 раза в год: первый раз — перед выгоном на пастбище в марте — апреле; второй раз — в августе — сентябре. Молодняк текущего года рождения надо дегельминтизировать в августе — сентябре и в ноябре — декабре, жеребых кобыл — осенью в первой половине беременности и весной не ранее чем через 2 недели после выжеребки.

 

Аскаридоз кур. Аскаридозом болеют куры, индюшки, цесарки. Заболевание распространено повсеместно; болеют преимущественно молодые цыплята до года. Заражению способствует недостаток витаминов в кормах. Возбудитель — аскарида, круглый гельминт, веретенообразной формы, достигающий 11 см в длину. На головном конце, как у всех аскарид, имеются 3 губы. Паразитирует в тонком отделе кишечника.

Цикл развития. С калом зараженных птиц аскариды попадают во внешнюю среду, где через 10-30 дней в них уже созревает личинка. Куры заражаются, проглатывая эти яйца, и через 35-50 дней в их кишечнике вырастают половозрелые паразиты.

Признаки. Клинические признаки у цыплят отмечают через 9-10 дней после заражения. Появляются общая вялость, отсутствие аппетита, побледнение гребня, слизистых оболочек, понос, прогрессирующее истощение и падеж. Куры снижают кладку яиц.

Диагноз ставят при микроскопическом исследовании кала птиц на наличие яиц аскарид; при вскрытии — по обнаружению возбудителя.

Лечение. Наиболее эффективны и удобны в применении препараты: 1) пиперазпн — в дозах 0,3-0,5 г цыплятам в возрасте 2-3 месяцев, 1 г взрослой птице; 2) фенотиазин — по 2,5-3 г цыплятам с 15 до 60-дневного возраста (на голову) и по 2-2,2 г на 1 кг веса птице старше двух месяцев; 3) четыреххлористый углерод — по 1 мл цыплятам в возрасте 2-10 месяцев, 2-3 мл взрослым курам. Фенотиазин и пиперазин дают с кормом. После лечения птицу нельзя 2 дня выпускать на выгулы, а после уборки помета помещение в теплое время ошпаривают кипятком. Помет лучше всего сжигать или зарывать в землю.

Профилактика. Проводится плановая профилактическая дегельминтизация в ноябре — декабре. Молодняк, поступающий в маточное стадо, дегельминтизируют в конце июля или начале августа. Цыплят лучше содержать отдельно от взрослых кур. Рекомендуется перепашка выгульных двориков 1-2 раза в год, а при полевом содержании кур — смена выгула через каждые 15-30 дней. Помещение и выгульные дворики должны содержаться в чистоте. Хорошие результаты дает длительное вольное скармливание мелких доз фенотиазина (0,1-0,3 г на 1 кг веса), начиная с месячного возраста, на юге в течение 25-30 дней и повторно через 2 месяца в течение такого же срока; в северной и средней зонах эту дозу фенотиазина дают раз в неделю в течение всего теплого времени года.

 

Диктнокаулез жвачных. Диктиокаулез — очень опасное и широко распространенное заболевание бронхов жвачных. Наиболее часто наблюдается у овец и крупного рогатого скота, встречается и у лошадей. Приносит большой экономический ущерб хозяйствам, так как нередко сопровождается массовыми падежами и резким снижением продуктивности у переболевших животных. Тяжело болеет преимущественно молодняк крупного рогатого скота от 4 до 18 месяцев. Взрослые болеют редко. Диктиокаулез овец тяжело протекает как у молодняка, так и у взрослых.

Возбудители — диктиокаулюсы, круглые, нитевидные, белые гельминты до 15 см в длину, с расширенным в виде мешка хвостовым концом у самца. Паразитируют в крупных и средних бронхах, трахее. У каждого вида животного имеется свой возбудитель, не способный заражать других животных, хотя внешне они неотличимы. Поэтому овцы не могут заражаться от телят, телята от овец и т. д.

Цикл развития. Самка выделяет яйца с готовой уже личинкой; при откашливании вместе с бронхиальной слизью личинки проглатываются животным. В кишечнике личинки выходят из яйца и с калом выбрасываются наружу. Здесь они продолжают свое развитие п становятся инвазионными, т. е. способными заразить животное при благоприятных условиях (тепло, влага) у овец через 6-7 дней; у крупного рогатого скота — через 3-4 дня и позже. Такие личинки долго сохраняются во внешней среде. Животные заражаются, проглатывая эти личинки с кормом или водой.

Признаки. Болезнь может протекать в легкой или тяжелой форме, все зависит от количества паразитов и главное от упитанности животных. Обычно у больных наблюдают угнетение, сухой, короткий, болезненный кашель, усиливающийся при движении, затрудненное дыхание, истечение из ноздрей, нарастающее истощение, малокровие, появляются отеки конечностей, подчелюстного пространства. У телят часто диктиокаулез осложняется воспалением легких. Течение длительное, иногда несколько месяцев.

Диагноз ставят по клиническим признакам и исследованию кала на наличие личинок диктиокаулюсов. Кал в летнее время исследуют не позднее 12 часов после взятия пробы из прямой кишки. При вскрытии нетрудно поставить диагноз, обнаружив большое количество диктиокаулюсов в бронхах.

Лечение. Применяется водный раствор йода. Раствор готовят в день лечения в темной стеклянной посуде: йода кристаллического — 1 г; калия йодистого — 1,5 г; воды дистиллированной или кипяченой — 1500 мл. Перед введением раствор подогревают до температуры тела. Дозы раствора: телятам в возрасте от 2 до 6 месяцев — 20-50 мл, от 6 месяцев до 1 года — 50-75 мл. Взрослым овцам 15-20 мл, годовикам 10 мл, ягнятам 5-8 мл. Раствор вводят, положив животное на спину, под углом 30-40°, в верхнюю часть трахеи шприцем с иглой 3 см длины. Сначала вводят в правое легкое, повернув животное при введении на правую сторону, потом в левое, повернув в левое спиннобоковое положение. С профилактической целью раствор в правое и левое легкое вводят одновременно, одно за другим, с лечебной — с перерывом в сутки: сначала — в правое, а через сутки — в левое легкое. Если заболевание осложняется воспалением легких, вводить препарат в трахею нельзя.

Профилактика. Чтобы предохранить телят от диктиокаулеза, надо их содержать н пасти отдельно от взрослых и молодняка старше года, отводя для телят участки пастбищ, на которых осенью не пасли крупный рогатый скот. Очень хорошие результаты дает лагерно-стойловое содержание. В овцеводческих хозяйствах животных выпасают, сменяя пастбище через каждые 6 дней в самый жаркий период лета, с повторным использованием этой территории не ранее чем через 2-2,5 месяца. С успехом применяют длительное скармливание фенотиазина с солью или кормом. Профилактическую плановую дегельминтизацию проводят в период зимнего стойлового содержания всему поголовью овец (кроме ягнят зимнего окота) и телятам годовикам, если они слабые, кашляют или если у них при исследовании кала обнаружены личинки диктпокаулюс. В случае надобности дегельминтизацию повторяют несколько раз, через каждые 25 дней.

Необходимо обеспечить надлежащие зоогигиенические условия содержания, водопоя, кормления молодняка. Животных следует обеспечить хорошими полноценными кормами, богатыми витаминами и белками. При хорошем кормлении и содержании диктиокаулеза в хозяйствах не бывает.

 

Метастронгилез свиней. Метастронгилез — широко распространенное заболевание свиней, поражающее преимущественно молодняк в возрасте 2-6 месяцев, нередко сопровождается значительной смертностью поросят.

Возбудители — метастронгилюсы, тонкие белые нематоды до 5 см в длину, с мешковидным расширением заднего конца у самца. Паразитируют в крупных и средних бронхах задних долей легкого.

Цикл развития. Развитие паразита связано с участием промежуточных хозяев — дождевых червей. Свиньи заражаются, поедая дождевых червей с инвазионными Дичинками. Личинки сохраняются в дождевом черве до трех лет, следовательно, пастбище и выгульные дворики будут опасными для заражения тоже в течение трех лет.

Признаки. При сильном заражении первые признаки появляются на 6-8-й день, нарастают в течение 1-1,5 месяца. Заболевание заканчивается постепенным выздоровлением или падежом. У больных наблюдаются затрудненное дыхание, сильный кашель приступами, усиливающийся при движении, истечение из ноздрей, потеря аппетита, исхудание, поносы и отставание в росте.

Диагноз. Диагноз ставят по указанным признакам и результатам исследования кала на наличие янц метастронгилид, а также при вскрытии легких и обнаружении в них гельминтов.

Лечение. Применяют водный раствор йода непосредственно в трахею из расчета 0,13 мл на 1 кг веса животного. Приготовление раствора и метод введения, как при диктиокаулезе, причем свинье придают спинное положение, приподняв на 30° переднюю часть тела. Можно раствор вводить в трахею и медицинскими желудочными зондами с применением зевника. После лечения свиней надо выдержать в изоляторе 2-3 дня с последующим обеззараживанием помещения и навоза.

Профилактика. Проводят профилактические плановые поголовные дегельминтизации осенью через 3-4 недели после прекращения пастьбы и выборочно — до выгона на пастбище. Молодняк текущего года рождения весной не дегельминтизируют. Кроме того, необходимо свинарники, выгульные дворики содержать в чистоте, очищать от навоза, который обеззараживают самонагреванием. Не выпасать на сырых низменных местах и сразу после дождей. Молодняк текущего года рождения выпасают отдельно от взрослых на пастбищах, где свиньи не выпасались 3 года.

 

Телязиоз крупного рогатого скота. Телязиоз — гельминтозное заболевание глаз крупного рогатого скота. Имеет повсеместное распространение, кроме северных областей. Заболевание сезонное, появляется в летнее время. Наиболее ткжзло протекает у телят от 4 месяцев и старше. Причиняет животноводству большой экономический ущерб, так как ослепших животных приходится отправлять на убой.

Возбудители — т е л я з и и, круглые черви, светло-соломенного цвета, достигают 1-2 см в длину. Передний конец зазубренный. Паразитирует в конъюнктиве глаза и под третьим веком.

Цикл развития. Развитие происходит при участии промежуточных хозяев — мух-коровниц. Самки телязий в апреле выделяют живых личинок, которые проглатываются вместе со слезой мухой-коровницей. В организме мухи через месяц созревают инвазионные личинки, скопляясь в ее хоботке. Когда муха садится на голову животного около глаза, личинки выделяются из хоботка и заражают животное. Заражение происходит днем на пастбище и у мест водопоя.

Признаки. Вначале появляются слезотечение, светобоязнь, покраснение слизистой оболочки глаза, затем истечение становится гнойным, начинается помутнение глаза, появляются язвы. Веки опухают, гной склеивает их, и глаз закрывается. Одновременно отмечаются беспокойство, мотание головой, исхудание. Если вовремя не принять мер, наступает слепота. Болезнь длится 4-8 недель.

Диагноз ставят при обнаружении возбудителя (паразита), извлекая его из глаза промыванием 3%-ным раствором борной кислоты сильной струей из спринцовки, подставив темного цвета ванночку, чтобы лучше разглядеть паразита на темном фоне. Иногда, раскрыв глаз животного, можно увидеть ползающих телязий, которых собирают влажным тампоном.

Лечение. Для лечения применяют подогретый до 38-39° водный раствор йода (1 : 2000), 3%-ный раствор борной кислоты, 0,5%-ный раствор лизола. При язвах роговицы применяют пенициллин и сульфаниламидные препараты. После употребления спринцовку необходимо дезинфицировать 3 %-ным раствором карболовой кислоты или кипячением.

Профилактика. Проводят профилактические плановые дегельминтизации всему пог Яовью в декабре-марте. Недегельминтизированные животные на пастбище не допускаются. С июня по сентябрь необходимо проводить поголовный ежемесячный осмотр глаз и при обнаружении заболевания немедленно лечить. Борьбу с мухами ведут* путем обработки головы животного летом через каждые 7 дней 0,25%-ной суспензией гексахлорана.

 

Трихинеллез свиней. Трихинеллез — гельмннтозное заболевание, встречающееся повсюду у очень многих видов Нливотных. Болеет трихинеллезом и человек. Поражаются главным образом поперечнополосатые мышцы. Наиболее часто встречается у свиней, крыс, медведей, собак, лисиц, мышей, кошек. Заражаются животные всех возрастов. Экономический ущерб очень велик, пораженные трихинеллезом туши часто полностью уничтожаются. Государство тратит большие средства на исследование мяса на трихинеллез, чтобы предохранить людей от этого опасного заболевания. У людей это заболевание может возникать там, где поражены трихинеллезом свиньи.

Возбудитель — трихинелла, очень мелкая нематода, 0,3-0,4 см в длину, паразитирует в тонких кишках животных и человека в своей половозрелой стадии. Личинка трихинеллы паразитирует в мышцах (рис. 168).

Цикл развития. Одно и то же животное является и промежуточным, и окончательным хозяином паразита. Животные заражаются, поедая кухонные и боенские отходы, зараженные тушки и трупы крыс, собак, кошек, грызунов, лисиц и других пушных зверей. Человек заражается, съедая пораженное личинками необезврежениое мясо свиней и изделий из него. Мясо в кишечнике переваривается, а личинки через 30-40 часов развиваются во взрослых гельминтов. Самка выделяет живых личинок прямо в слизистую оболочку кишечника, и они током крови и лимфы разносятся по всему организму, поселяются преимущественно в мышцах туловища, сворачиваются спирально и покрываются капсулой. Личинки могут оставаться живыми в мышцах до 25 лет, а взрослые гельминты дольше 45 дней в кишечнике не живут.

В свиноводческих хозяйствах основным источником заражения свиней являются крысы, пожираемые свиньями; крысы же заражаются, пожирая других больных крыс и трупы зараженных трихинеллезом свиней.

Признаки. Признаки заболевания появляются на 3-4-й день после заражения; животные вялые, отказываются от корма, у них наблюдаются понос, рвота, повышенная температура; через

12-15 дней животное может погибнуть. Нередко свиньи выживают, и тогда появляются признаки заболевания мышц — боли в мышцах, истощенные ншвотные лежат без движения с вытянутыми конечностями. При этом наблюдаются поверхностное дыхание, нередко отеки век и конечностей. Длится заболевание 1-1,5 месяца. После этого никаких признаков заболевания не замечают. У человека характерными считаются кишечные расстройства и отек лица и век (одутловатость). Болезнь напоминает брюшной тиф.

Диагноз. Туши свиней и мясопродукты подвергают специальному исследованию на трихинеллез под микроскопом или трихинеллоскопом. Техника очень проста и может быть выполнена в любых условиях. Если в совхозе и колхозе нет условий для трихинеллоскопии, то кусочки мяса надо отправить для срочного исследования в лабораторию.

Профилактика. Проводят тщательный осмотр каждой свиной туши на трихинеллез. Пораженные туши утилизируют или уничтожают согласно правилам ветеринарно-санитарной экспертизы мяса. Категорически запрещается скармливать свиньям и пушным зверям боенские конфискаты, трупы и тушки каких бы то ни было животных. Необходимо вести борьбу с бродяжничеством свиней, уничтожать крыс и мышей повсюду и особенно в животноводческих хозяйствах и зверосовхозах.

 

Строигилоидоз. Возбудители — круглые черви — стронгил о и д е с ы, паразитирующие у телят, жеребят, поросят до одного года, а у овец и коз — в любом возрасте. В каждом животном паразитирует свой специфический вид гельминта.

Цикл развития. Паразит развивается без промежуточного хозяина. Самки выделяют в кишечник яйца, из которых во внешней среде выходят личинки. Через 2-3 дня они становятся инвазионными. Молодняк заражается в стойлах, свинарниках, телятниках в первые же дни после рождения.

Признаки. Хронические упорные поносы, истощение, иногда экзема, у жеребят легкие, повторяющиеся колики, увеличение объема живота, у поросят нередко рвота и часто воспаление легких.

Диагноз. Установить болезнь можно по яйцам, обнаруженным в свежем кале, а также по личинкам, найденным в полежавших фекалиях. Кал следует посылать на исследование свежий.

Лечение. Для лечения свиней применяют генцианвиолет (0,05 г на 1 кг веса животного).

Профилактика. Следует часто и регулярно очищать и обеззараживать выгульные дворики, помещения, кормушки, поилки; ежедневно менять подстилку. Навоз подвергают биотермическому обеззараживанию. Не допускать сырости в помещениях; пол должен быть плотным, с хорошим стоком для навозной жижи. Больных изолируют от здоровых. Не рекомендуется рано отнимать молодняк от матерей. Летом молодняк переводят в лагеря.

---

Похожий материал по теме:

• ЭНТОМОЗЫОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПАРАЗИТОВ, ВЫЗЫВАЮЩИХ ЭНТОМОЗЫ
  Энтомозами называют группу заболеваний, вызываемых насек…

• ЦЕСТОДОЗЫ
  Цестодозами называют заболевания, вызываемые цестодами (ленточными червями), которые могут паразитировать …

• ТРЕМАТОДОЗЫ
  Возбудители трематодозов — сосальщики , или трематоды, — плоские листовидной формы гельминты с двумя при…

• ПРОТОЗОЙНЫЕ БОЛЕЗНИ ЖИВОТНЫХ
  Протозойные болезни домашних животных вызываются одноклеточными простейшими, или как их…

• ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИНВАЗИОННЫХ БОЛЕЗНЯХПОНЯТИЕ ОБ ИНВАЗИОННЫХ БОЛЕЗНЯХ
  Инвазионными болезнями животных называют забол…

Лечение гельминтозов (нематодозов) в терапевтической практике / Страна Врачей

Как известно, у человека зарегистрировано паразитирование более 250 видов гельминтов. Сегодня в терапевтическом сообществе довольно много говорится о лечении гельминтозов, однако при обсуждении этой проблемы речь обычно идет о клинике и осложнениях самых распространенных заболеваний, вызванных гельминтами. Действительно, в Украине чаще всего отмечаются гельминтозы из группы нематодозов – энтеробиоз и аскаридоз. Однако в практике врача нематодозов (заболеваний, вызываемых паразитированим круглых червей) может встретиться намного больше.

Лечение гельминтозов: нематодозы как обширная группа глистных инвазий

Нематодозы – самые часто встречающиеся гельминтозы. Из них самые типичные и распространенные – аскаридоз и энтеробиоз. Однако в группе нематодозов намного больше заболеваний – более 40. К нематодозам относятся анкилостомидоз, некатороз, трихинеллез и пр. Все нематодозы объединены тем, что вызваны они круглыми червями – нематодами. Естественно, у всех нематодозов есть некие общие характеристики, связанные с групповой принадлежностью возбудителей. Так, например, биологической особенностью нематод является их разнополость. Яйца и личинки нематод чувствительны к температуре, а для их сохранения в окружающей среде необходима высокая влажность и достаточно кислорода.

Человек заражается нематодозами, как правило, через рот: вместе с частицами почвы, с водой или продуктами питания человек может проглотить яйца или личинки нематод. Однако такие нематоды, как стронгилоиды и анкилостомы проникают внутрь организма через кожу, в том числе неповрежденную. Есть и нематодозы, заражение которыми происходит половым путем или является результатом укуса насекомых.

Лечение гельминтозов: энтеробиоз

Энтеробиоз – широко известное и довольно простое гельминтное заболевание, однако и у него есть свои особенности, которые надо учитывать, назначая лечение.

Вызывают энтеробиоз острицы – белые круглые черви длиной до 1 см. Яйца их бесцветные, овальной формы. Обитают острицы в слепой кишке, где прикрепляются одним из своих концов к стенке кишки. Питаются содержимым кишечника.

В организм человека острицы попадают в виде яиц, проникая через рот в кишечник, где из них в течение 2-4 недель образуются зрелые самки и самцы. После оплодотворения самка продвигается по кишечнику (преимущественно в вечерне-ночное время), выползает через анальный проход и откладывает 10-15 тысяч незрелых яиц в перианальной области и даже в области ягодиц и бедер. В это время возникает зуд, и человек, расчесывая зудящие зоны, переносит яйца на руки, а затем на окружающие предметы, результатом чего нередко является реинвазия (повторное заражение, самозаражение) острицами.

Энтеробиоз традиционно считается детским заболеванием. Это не совсем верно: от заражения острицами страдают как дети, так и взрослые. Просто дети мучительнее переносят зуд и ярче демонстрируют беспокойство. Именно на этом базируется отличие течения энтеробиоза у взрослых и детей: при отсутствии выраженного зуда и раздражения кожи, данный гельминтоз может оставаться нераспознанным длительное время, неоднократно повторяясь благодаря существованию механизма самозаражения. Недаром в последнее время гинекологи все чаще назначают профилактическое лечение энтеробиоза пациенткам с неспецифическими и аллергическими вагинитами, вагинозами, молочницей. И. как свидетельствуют имеющиеся данные, такой подход достаточно эффективен.

Лечение гельминтоза, вызываемого острицами, относительно несложно: достаточно одной таблетки современного противогельминтного средства. Тем более что такие препараты очень просты в применении – они не требуют клизм и диет. Но сказанное верно при одном условии: исключении реинвазии. Иными словами, назначение медикаментозной терапии энтеробиоза не исключает опасности самозаражения острицами. Поэтому перед началом лечения необходимо сменить постельное и нательное белье (нательное белье настоятельно рекомендуется надевать на ночь и менять утром, предварительно выстирав и/или прогладив горячим утюгом), не забывая тщательно мыть с мылом поверхность промежности и бедер. Необходимо также следить за чистотой рук и ни в коем случае не расчесывать промежность в случае зуда. Кроме того, важной профилактикой энтеробиоза является влажная уборка помещений (яйца остриц нередко обнаруживаются в домашней пыли) и борьба с мухами-переносчиками яиц.

Нельзя также не сказать о том, что надежная элиминация возбудителя энтеробиоза предполагает назначение антигельминтной терапии всем членам семьи, у представителя которой обнаружены острицы.

Во многих случаях энтеробиоз выявляется при обнаружении зрелых остриц в фекалиях пациента. К методам прямой диагностики также относится анализ кала или соскоба с перианальной области на наличие яиц гельминтов. Однако в подавляющем большинстве случаев подозрения на заражение острицами (по совокупности симптомов) врачи предпочитают сразу же назначить противогельминтное лечение, успех которого становится эмпирическим подтверждением диагноза «энтеробиоз».

Лечение гельминтозов: аскаридоз

Аскаридоз – еще один из наиболее распространенных в нашей стране нематодозов. В отличие от энтеробиоза, самозаражения при этом гельминтозе не бывает: возбудитель аскаридоза имеет сложный жизненный цикл, в котором есть обязательное 3-4-недельное созревание яиц в теплой почве. После этого личинка, попав через рот в кишечник, начинает сложную миграцию в организме по пути: кишечник – печень – ток крови и лимфы – полости сердца – легкие – бронхи – трахея – ротовая полость – повторное заглатывание – кишечник. Повторное попадание возбудителя в кишечник – этап развития взрослых аскарид. Они продуцируют сотни тысяч яиц, которые выделяют с калом в окружающую среду.

Длительная миграция паразита (особенно при массивном заражении), естественно, аллергизирует организм, попутно вызывая воспалительные изменения в тех органах и тканях, через которые проходит личинка аскариды. Поэтому не стоит сбрасывать со счетов глистные инвазии и, в первую очередь, аскаридоз при неспецифических заболеваниях печени, аллергических заболеваниях, кашле и субфебрилитете, клинике синдрома раздраженной толстой кишки, синдроме хронической усталости. Надо также помнить о том, что личинки аскарид могут заноситься током крови практически в любой орган. Поэтому врачам всех специальностей необходимо учитывать возможность гельминтоза (и, в частности, аскаридоза) при дифференциальной диагностике.

Иными словами, учитывая высокую распространенность аскаридоза, при всех состояниях, при которых возможно заподозрить данный нематодоз, его необходимо либо исключить, либо лечить.

В случае подозрения на аскаридоз, важную роль в постановке окончательного диагноза, безусловно, может сыграть лабораторная диагностика, в частности, анализ кала. Однако вероятность обнаружения яиц аскарид при выполнении копрограммы относительно невелика – как правило, для исследования берется небольшая порция кала, а обсеменение фекальных масс яйцами глистов неравномерно.

Более достоверны серологические методы – определение уровня антител к взрослым аскаридам и их личинкам. Но и тут есть свои минусы – довольно высокая стоимость и продолжительность исследования. Так, в среднем, период от сдачи анализа до получения результата составляет не менее 2 недель. И так как цена исследования может более чем в 10 раз превышать стоимость лечения, есть смысл информировать пациента обо всех этих моментах, чтобы совместно разработать индивидуальную схему диагностики и лечения.

Таким образом, на практике врачи и пациенты зачастую приходят к назначению эмпирического лечения гельминтоза (аскаридоза).

Лечение гельминтозов: анкилостомоз и некатороз

С падением пресловутого «железного занавеса» наши сограждане начали путешествовать, и спектр гельминтозов расширился. Так из Азии, Африки и юга Европы к нам попали такие нематоды, как кривоголовка (Ancylostoma duodenale) и некатор (Necator americanus) из группы анкилостомид, в результате чего вызываемые ими гельминтозы анкилостомоз и некатороз (общее название – анкилостомидозы) тоже стали обычными для нашего региона заболеваниями.

Личинки кривоголовки и некатора могут длительное время находиться во влажной почве или песке. Они способны проникать через кожные покровы: человек может заразиться анкилостомидозом при работе с землей или ходьбе босиком по песку. Недаром в свое время эти гельминтозы были известны под такими «говорящими» названиями как «земляная чесотка» или «сыпь рудокопов». Анкилостомидозом также можно заразиться в результате употребления фруктов и овощей, обсемененных личинками. Важно знать, что источником анкилостомидоза могут быть и домашние животные (собаки и кошки) – их шерсть легко загрязняется частицами почвы, в которых могут содержаться личинки глистов.

Дальнейшая миграция личинок анкилостомид в организме человека схожа с таковой при аскаридозе. Половозрелые анкилостомы могут жить в тонкой кишке до 5 лет, продуцируя личинки и выделяя их с калом. Продолжительность жизни некатора в организме человека может составлять до 10 –15 лет.

Чаще всего анкилостомидоз протекает бессимптомно или имеет такие же неспецифические проявления (в частности, развитие железодефицитной анемии), как и аскаридоз. Нередко проявляется нарушениями, приводящими больных на прием к гастроэнтерологу: изжогой, тошнотой, рвотой, колебаниями и/или извращением аппетита, болями в подложечной области и/или печени.

Лечение гельминтозов (нематодозов): Альдазол и преимущества его применения

В 2008 году на базе Луганского медицинского университета было проведено клиническое исследование эффективности первого отечественного антигельминтного препарата, содержащего альбендазол в лечении гельминтозов из группы нематодозов. В клиническом исследовании приняли участие 86 больных нематодозами( аскаридоз, энтеробиоз) в возрасте от 18 до 65 лет, которые были разделены на основную и контрольную группу. Это исследование показало высокую терапевтическую эффективность и хорошую переносимость препарата Альдазол (таблетки, покрытые оболочкой, по 400 мг) производства ПАО «Киевский витаминный завод» в лечении нематодозов.

Побочных явлений при лечении препаратом Альдазол выявлено не было, что, наряду с отсутствием нежелательных изменений лабораторных показателей крови, мочи и т.д. свидетельствует о безопасности применения данного лекарственного средства у больных нематодозами возрастной группы 18-65 лет. Результаты этого клинического исследования позволили рекомендовать препарат «Альдазол» (таблетки 400 мг, покрытые оболочкой) производства ПАО «Киевский витаминный завод» для клинического применения при лечении гельминтозов (нематодозов).

Для справки: Альдазол – антигельминтный препарат, действующим веществом которого является альбендазол (400 мг в одной таблетке). Взрослым и детям старше 3 лет при энтеробиозе, аскаридозе, анкилостомозе и некаторозе Альдазол обычно назначается по 1 таблетке однократно, без каких-либо специальных дополнительных условий (клизм, диеты и пр.). Повторный прием через 3 недели. Впрочем, взрослому пациенту в случае лабораторно подтвержденного аскаридоза, анкилостомоза и некатороза препарат может быть назначен в более агрессивной схеме: 1 таблетка 1 раз в сутки после еды, длительность лечения 3 дня, следующий прием препарата – через 2 недели (подробнее об опыте такого применения Альдазола и его результатах можно прочитать в статье Лечение гельминтозов: применение противоглистного препарата Альдазол в комплексной терапии гинекологических заболеваний)

Альдазол эффективен как в отношении зрелых гельминтов, так и в отношении личинок. Особенностью альбендазола, о чем следует предупреждать пациентов, является его способность влиять на скорость реакции, поэтому на время лечения надо воздерживаться от управления транспортными средствами и выполнения работы, которая требует повышенного внимания и скорости реакции. Также альбендазол не назначается беременным и кормящим женщинам.

Препарат Альдазол имеет удобную упаковку (3 таблетки), что упрощает и делает экономически более доступным лечение всех членов семьи.

Нематодозы у собак. Нематодозы – это комплекс заболеваний кошей, собак и прочих домашних животных

Нематодозы – это комплекс заболеваний кошей, собак и прочих домашних животных, возбудителями которых являются гельминтами класса Nematoda, характерной чертой которых является круглое сечение.

Эти гельминты обладают веретенообразным телом, с выраженной удлиненностью. Взрослые особи могут вырастать от 1 миллиметра до нескольких сантиметров. Отличительным признаком являются кутикулы, присутствующие по всей поверхности тела червя. В зависимости от особенностей кутикул (имеют наросты в виде гребней или шипов, сосочки и т.д.) выделяются различные виды нематод.

Характеризуются развитой анатомией. Они разнополые, причем самка всегда крупнее самца. Присутствует нервная, пищеварительная, половая и выделительная системы. По типу биологического развития, они делятся на две категории:

• Биогельминты– развитие проходит с участием промежуточных носителей;
• Геогельминты– развитие без промежуточных хозяев.

Проживают в различных органах животных, а также тканях. Выделение личинок или яиц наружу происходит вместе с дефекацией. На открытом пространстве они линяют, в результате чего становятся способными к заражению других хозяев, то есть, становятся инвазионными. Разновидность нематод – аскариды, вылупливание из яиц не осуществляется.

Попадание возбудителей в организм становится возможным, если питомец съел зараженный корм или выпил зараженную воду. Личинки некоторых бактерии могут самостоятельно попадать в организм, внедряясь через кожный покров.

Диагностика в живом носителе осуществляется либо с помощью овоскопии, либо ларвоскопии..

Чтобы надежно позаботиться о здоровье своего любимца, его следует доверить профессиональным врачам. Только так можно гарантировать, что с ним будет все в порядке. Самостоятельно пытаться избавиться от того или иного недуга – пустая трата времени. У простого человека недостаточно знаний и навыков, к тому же нет специализированного оборудования.

Обращайтесь в ветклинику «Ветчип», если хотите сохранить жизнь питомца на долгие годы. Мы произведем диагностику, и абсолютно точно определим его диагноз. Это достигается благодаря наличию передового медицинского оборудования. Наши квалифицированные ветврачи назначат реабилитационно-профилактические меры, и дадут ценные рекомендации, касательно того, как уберечь мохнатого пациента от возможных болячек.

Что такое нематоды? Эти крошечные черви могут помочь или навредить вашему саду

Д. Кухарский + К. Кухарская / Shutterstock

Хотя большинство из тысяч видов нематод на Земле не являются вредными, некоторые из них вызывают болезни у людей и других животных или атакуют живые растения и питаются ими. К счастью, есть способы удержать этих надоедливых вредителей от разрушения почвы в саду.

Немногочисленные паразитические виды этих полупрозрачных несегментированных червей имеют длину около 1/50 дюйма и вызывают корневые узлы или галлы, поврежденные кончики корней, чрезмерное ветвление корней, галлы листьев, поражения или отмирание ткани, а также скрученные деформированные листья.Наиболее часто поражаются корни растений, включая помидоры черри, картофель, перец, салат, кукурузу и морковь. Растения, страдающие травмой листовой и стеблевой системы, включают хризантемы, лук, рожь и люцерну.

Что такое нематоды?

Нематоды, которых часто называют круглыми червями, не имеют близкого родства с настоящими червями. Это многоклеточные насекомые с гладким несегментированным телом. Виды нематод, которые питаются растениями, настолько крошечные, что вам понадобится микроскоп, чтобы их увидеть. Взрослые особи часто выглядят длинными и стройными, хотя некоторые виды выглядят грушевидными.Эти паразиты растений , а не круглые черви, как филяриатные нематоды, которые заражают человеческий организм, распространяют болезни и наносят ущерб иммунной системе.

Некоторые нематоды питаются внешней поверхностью растений, а другие зарываются в ткани. Нематоды, обитающие в почве, являются наиболее распространенными виновниками, но некоторые виды могут повреждать корни, стебли, листву и цветы растений.

Независимо от того, где они кормятся, эти крошечные черви могут серьезно повредить посевы своим острым ртом, пробивая стенки клеток.Настоящее повреждение происходит, когда нематода вводит слюну в клетку изо рта, а затем высасывает ее содержимое. Растение реагирует на паразитических червей опуханием, искажением роста и мертвыми участками. Нематоды также могут переносить вирусы, а бактериальные заболевания вводят их в растения. Раны, которые они наносят, также являются легким местом проникновения бактерий и грибков.

Полезные нематоды, обогащающие почву, могут питаться разлагающимся материалом, насекомыми или другими нематодами.

Как выглядят нематоды

В отличие от большинства других болезнетворных организмов нематоды, паразитирующие на растениях, редко вызывают какие-либо характерные симптомы.Большинство симптомов, которые действительно появляются, расплывчаты и часто напоминают симптомы, вызванные другими факторами, такими как вирусы, недостаток питательных веществ или загрязнение воздуха. Нематоды, питающиеся над землей, могут вызывать скрученные и деформированные листья, стебли и цветы.

Корневые узелки, пораженные нематодами.

Getty Images

Если нематоды питаются корнями, растение может выглядеть пожелтевшим, увядшим или чахлым, а инфицированные пищевые культуры обычно не дают урожая.Если вы подозреваете, что червь повредил корни, осторожно поднимите одно из зараженных растений и промойте корни для облегчения осмотра. Если нематоды вызывают повреждение, вы можете увидеть небольшие галлы или поражения, поврежденные кончики корней, корневую гниль или чрезмерное ветвление корня.

Как они распространяются

Питаются ли они над землей или под землей, большинство нематод проводят в почве по крайней мере часть своего жизненного цикла. Хотя они не могут двигаться очень далеко самостоятельно, они могут свободно плавать в воде и двигаться быстрее во влажной почве, поэтому рекомендуется сохранять почву хорошо дренированной.Они также распространяются через все, что может переносить частицы зараженной почвы, включая инструменты, обувь, животных и зараженные растения.

А как насчет полезных нематод?

Полезные нематоды могут иметь длину от 1/25 до нескольких дюймов и иметь тонкие, полупрозрачные, несегментированные тела. Их роли в саду различаются. Некоторые из них являются обитателями почвы, которые разрушают органические вещества, особенно в компостных кучах. Вы можете легко обнаружить эти разложения длиной 1/4 дюйма.

Эти типы фактически борются с множеством видов вредителей, включая долгоносиков, яснокрылых, совок, дерновых паутинных червей, клопов и белых личинок.Нематоды нападают и убивают этих насекомых, вводя смертельные бактерии или проникая в хозяина, паразитируя, а затем питаясь им.

При покупке и применении их в своем саду очень важно выбрать правильный вид, потому что разные виды нематод эффективны против разных вредителей. Кроме того, нематодам необходимы влажные, влажные условия и достаточно теплая почва, чтобы хорошо выполнять свою работу. Поливайте все места нанесения до и после распространения нематод и внимательно следуйте инструкциям по нанесению.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

хороших, плохих и уродливых.

Фрэнк С. Хэй
Университет Тасмании

Хотели бы вы чего-нибудь похожего на червяка, длиной восемь метров и толщиной, как садовый шланг, вьющимся у вас в животе (рис. 1)? Хорошо подумайте о кашалоте, потому что это именно то, с чем он должен мириться! Вид гигантской нематоды ( Placentonema gigantissimum ) поселяется в плаценте кашалота.Этого хватило бы, чтобы у вас перевернулось живот! Люди также могут быть заражены нематодами. Хорошая новость в том, что они намного меньше, чем Placentonema ! Плохая новость в том, что эти захватчики могут вызывать серьезные заболевания. Нематода Wuchereria bancrofti , например, поражает более 100 миллионов человек в тропических регионах мира. Он может вырасти до 10 см, распространяется от укуса комара, повреждает лимфатическую систему и вызывает большие изнуряющие опухоли в различных частях тела, называемые «слоновостью».Другие нематодные паразиты человека передаются при употреблении в пищу недостаточно обработанного мяса или при контакте с фекалиями или водой, загрязненной фекалиями, от людей или животных. Так что мойте руки и смотрите, что вы едите и пьете! Некоторые виды нематод живут в желудке животных и не позволяют им усваивать достаточное количество питательных веществ для нормального роста. Фермеры обычно обрабатывают свой скот химическими веществами, называемыми «смачивающими средствами» или «глистогонными средствами», чтобы убить такие заражения нематодами. Точно так же владельцы домашних животных часто лечат своих питомцев таблетками от глистов.

Рисунок 1. Caenorhabditis elegans не такой большой, как гигантская нематода кашалота, но это нематода огромного значения для науки. В статье дается краткий обзор нематод в целом и объясняется важность нематод, паразитирующих на растениях. Как вы думаете, эта нематода — паразит растений? Как вы можете сказать? (читайте статью, ответ в самом низу) Ролик от лаборатории Гольдштейна. Щелкните фильм по адресу http: // www, чтобы увидеть его в увеличенном виде.bio.unc.edu/faculty/goldstein/lab/movies.html, используется с разрешения. Информация об авторских правах на: уменьшенную версию и большую версию

Некоторые нематоды питаются растениями и обычно называются «угрями» в британоязычном мире. Большинство нематод растений имеют длину менее 1 мм и почти не видны глазу. Они могут не впечатлить вас так, как нематода кашалотов, но они несут ответственность за около 15% потерь урожая в год во всем мире, что составляет около 78 миллиардов долларов США! У нематод, питающихся растениями, во рту есть острая игольчатая структура, называемая «стилетом» (рис. 2A, 2B).Стилет действует как очень маленькая игла для подкожных инъекций и используется для прокалывания клеточных стенок и высасывания их содержимого. Примером потерь, вызванных угряными червями, является нематода соснового увядания ( Bursaphelenchus xylophilus ), которая была связана с гибелью десятков миллионов сосен в Японии. Как может что-то менее 1 мм стать причиной такого разрушения? Ответ заключается в воспроизводстве, когда нематоды достигают миллиардов популяций на дереве. Сколько голодных ртов!

Рисунок 2а (нажмите, чтобы увеличить)	Рисунок 2b (щелкните, чтобы увеличить)

Большинство нематод, питающихся растениями, живут в почве и питаются корнями растений, тем самым снижая потребление растениями воды и питательных веществ и снижая устойчивость к другим стрессам, таким как засуха.Некоторые передают растениям другие болезнетворные агенты (например, вирусы) во время кормления. Когда количество угрей в почве становится слишком большим, фермеры иногда применяют в почву химические вещества, называемые фумигантами или нематицидами, для борьбы с ними. Однако эти химические вещества обычно очень токсичны и опасны для здоровья человека и окружающей среды. Некоторые нематоциды были запрещены, потому что было обнаружено, что они легко вымываются через почву и загрязняют питьевую воду в водоносных горизонтах.

К счастью, большинство видов нематод не оказывают или оказывают благотворное влияние на людей и их деятельность.Многие виды нематод «свободноживущие», обитающие в почве, море и пресной воде. Они питаются бактериями, грибами, простейшими и даже другими нематодами и играют очень важную роль в круговороте питательных веществ и высвобождении питательных веществ для роста растений. Другие нематоды нападают на насекомых и помогают бороться с насекомыми-вредителями. Фактически, некоторые нематоды, атакующие насекомых-вредителей, выращиваются в коммерческих целях и выпускаются для борьбы с некоторыми насекомыми-вредителями в качестве биологического инсектицида. Нематода, выпущенная для борьбы с древесной осой Sirex, спасает лесной промышленности Австралии до 80 миллионов долларов США в год.

Нематоды важны и в других отношениях. Нематода Caenorhabditis elegans была первым многоклеточным организмом, ДНК которого полностью секвенировали. Это привело к множеству захватывающих достижений в биологических и медицинских науках за последние несколько лет. Эта нематода также известна тем, что некоторые люди, перенесенные на борт в рамках эксперимента, пережили катастрофу космического корабля «Колумбия» в 2003 году!

Нематоды водятся от глубин океана до горных вершин.В одной лопате почвы может содержаться более миллиона нематод! Поскольку нематод настолько многочисленны и встречаются во многих средах обитания, было высказано предположение, что если мы удалим с нашей планеты все, кроме нематод, большая часть топографии Земли все равно будет узнаваема как пленка нематод!

Итак, хотя нематоды, как правило, маленькие и часто незаметные, они оказывают огромное влияние на нас и наш мир. Берегитесь их!

Дополнительные ресурсы:

Для получения дополнительной общей информации о нематодах перейдите по этой ссылке: http: // www.apsnet.org/edcenter/K-12/TeachersGuide/Nematode/Pages/MaterialsandMethods.aspx

Для получения дополнительной информации о нематодах, паразитирующих на растениях, перейдите по этой ссылке: http://www.apsnet.org/edcenter/intropp/PathogenGroups/Pages/IntroNematodes.aspx

Дополнительную информацию о секвенировании генома Caenorhabditis elegans можно найти по адресу:
http://www.apsnet.org/publications/apsnetfeatures/Pages/Celegans.aspx

Ответ на вопрос о рисунке 1: Caenorhabditis elegans не является нематодой, паразитирующей на растениях; у него НЕТ стилета, подобного показанному на Рисунке 2

---

Полезные нематоды

Полезные нематоды

Расширение Университета Вермонта

Кафедра растениеводства и почвоведения

Летние новости
Статья .

ВЫГОДНЫЕ НЕМАТОДЫ

ДокторЛеонард Перри, профессор-консультант
Университет Вермонта

Нематоды очень маленькие,
микроскопические «черви», которые в основном живут в почвах, хотя и «некорневые»
нематоды живут
в листьях. Хотя некоторые виды вредят растениям
корни, другие полезны, нападая и убивая вредителей, таких как
личинки в
наши газоны и сады. Они легко
применяется, но для этого необходимы правильные сроки и условия.
быть
эффективный.

Выгодный
нематоды становятся все более популярными для борьбы с почвенными вредителями. Они
питаться
более 200 вредителей из до 100 семейств насекомых.
Эти вредители либо непосредственно повреждают желаемый газон, либо
растения или незрелые личинки насекомых, прежде чем они созреют
взрослые, которые
нанести урон.

Естественные, полезные нематоды
безопасны для использования рядом с людьми, детьми и домашними животными.Будучи естественным,
они также безопасны для почв и
не повредит нецелевые организмы, такие как пчелы или опылители. Они
легко наносится (без защитного снаряжения)
необходимо), быстрая работа (часто в течение пары дней) и стоимость
эффективный. Хотя вам может потребоваться около 20000 для лечения
квадратный фут, они настолько малы, что менее чем за 20 долларов вы должны получить
около 5
миллиона — достаточно, чтобы обработать 1500 квадратных футов.

В
«Способ действия» полезных нематод похож на что-то из
фильм ужасов
(по крайней мере, для целевых вредителей).Один раз
При этом крошечные молодые стадии ищут свою конкретную добычу. Один
тип ( Steinernema )
использует стратегию засады, ожидая, пока жертва приблизится, прежде чем
атакующий. Другая нематода ( Heterorhabdtis ) использует
«Крейсерский»
стратегия, поиск и уничтожение вредителей.
Они либо идут по следу экскрементов вредителя, либо ищут его.
через изменения
по температуре и уровням углекислого газа.

Один раз
обнаружено, полезные нематоды проникают в личинку или другого вредителя через
отверстия тела, такие как рот или отверстия для дыхания
трубочки («дыхальца»). Эти молодые
переносят бактерии (безопасные для растений и окружающей среды), которые они
выпустить в
кровь вредителя. Эти бактерии размножаются,
уничтожение вредителя за два дня или чаще и преобразование хозяина
ткань для
корм для нематод.Поскольку эти
бактерии работают, чтобы помочь своему хозяину — нематодам — ​​их называют
«Симбиотический».

Личинки
меняют цвет с бежево-белого на красновато-коричневый при заражении, умирают и
становиться слизистым,
и скоро их трудно даже найти. В
нематоды питаются мертвыми вредителями изнутри (отсюда их и называют
«Энтомопатогенный»), и может проходить через несколько поколений
взрослые в
пару недель.Как только их источник пищи
ушли, они уходят и переходят к новой добыче.

Там
— это пара основных видов нематод ( Steinernema,
Heterorhabdtis ) и несколько или более видов
каждый. Каждый нацелен на определенных вредителей, поэтому он
помогает узнать, какие вредители у вас есть, чтобы правильно купить
нематода. Например, один вид первого ( S.
carpocapsae ) эффективен против личинок
стадии совки, долгоносиков, таких как черная лоза, гусеницы,
совка и дерн
веб-червь.Другой вид ( S. feltiae ) используется для личинок
капустная личинка, луковая личинка, малиновый малиновый мотыль и трипсы.
Оба вида эффективны против личинок трески.
моль, кукурузный червь и огуречный жук. Вам нужен вид ( H.
bacteriophora ) другой нематоды
для личинок древоточцев и мотыльков, жука европейского, картофеля колорадского
жук
кукурузный червь, блошки и личинки, в том числе
Японский жук
и повреждающие газоны.

Ваш местный садовый центр, мастер-садовник
программы, онлайн-ресурсы, книги и диагностика расширения штата
клиники (www.nepdn.org)
все это хорошие ресурсы для выявления целевых вредителей. Этикетки и онлайн
описания будут тогда
направит вас к подходящему продукту для борьбы с нематодами.
Если вы не знаете, какой у вас вредитель, вам может потребоваться
пара
различные продукты от нематод.

Пачкаться
тип может повлиять на нематод.Некоторые работы
лучший в обрабатываемой почве ( Steinernema )
в то время как другие лучше всего работают на ненарушенных почвах ( Heterorhabdtis ).
Пока один
вид лучше всего работает в глине или иле ( S.
feltiae ), другой лучше всего работает на песчаных почвах ( S. carpocapsae ).
Тип почвы
не имеет решающего значения для другой основной полезной нематоды ( Heterorhabdtis ).

Один раз
вы выбрали правильный продукт, чтобы быть эффективным, вы должны применить его
правильно.Время сезона
важно, так как должны присутствовать стадии заражения вашего целевого вредителя на почве
для
нематоды, чтобы работать с ними. Позднее лето
ранняя осень — хорошее время для многих личинок растений, сельскохозяйственных культур и
газоны. Это прекрасное время для газонных личинок, так как тогда
они обычно маленькие, с тонкой кожицей нематоды могут проникать,
и
они питаются корнями травы у поверхности почвы. Это когда
армейские черви падают на землю, чтобы
сменить стадии (окукливание).

Воспоминание
что нематоды — живые организмы, поэтому следует применять очень
вскоре после
вы их получите. Они любят влагу, поэтому если
дождя не было, поливать как до, так и после
применение. Можно наносить и во время дождя. Если они придут
влажной губкой, смойте их от
это в прохладную воду. Затем используйте это как
концентрируйте в воде или распылите в соответствии с указаниями на этикетке.
Затем держите почву влажной от недели до 10.
через несколько дней, если не пойдет дождь.

Дождливый,
пасмурная погода хороша еще по одной причине — нематоды довольно
чувствительны к
УФ-лучи при солнечном свете, и могут быть убиты в течение минуты или двух, если
подвергать
Это. Так что вы часто увидите, что вам рекомендуют
применять рано утром или поздно вечером.
Они тоже чувствительны к температуре, с идеальными температурами.
между 45
и 100 градусов (F).

Для
профилактику можно применять 2-3 раза в год, например весной,
лето и
падение. Для борьбы с существующими вредителями,
применять каждые 2 недели, пока заражение не уменьшится или не исчезнет.


---

Вернуться в
Многолетник Перри
Страницы, статьи

нематод | Garden Organic

Нематоды — биологическое оружие производителей органических продуктов.Они убивают вредителей, таких как слизни, долгоносик и муравьи, без использования вредных токсичных химикатов.

Какие они?
Нематоды — микроскопические существа, паразитирующие на других насекомых. Они выпускают бактерии в организм хозяина, чтобы убить их. Затем нематода поедает хозяина.
Для производителей органических продуктов это биологическая, а не химическая борьба с вредителями. В отличие от химического спрея, которое может улететь от цели, нематоды специфичны для вредителей-хозяев, поэтому другие дикие животные не пострадают.

Вы можете купить нематод в Интернете. Однако они не обязательно дешевые, и вам нужно следовать очень точным инструкциям по их использованию.

Как использовать нематоды
Важно выбрать правильную нематоду для правильного вида вредителя. И использовать их в правильных условиях.

1. Почва должна быть выше 5 _^C (и останется таковой даже ночью).
2. Вредители или их личинки должны быть активными.
3. Нематоды следует применять при низком уровне освещенности. Они светочувствительны, поэтому наносите их очень рано утром или в сумерках.

Где их взять?
Вы можете купить их в Интернете. Мы рекомендуем ассортимент из Каталога органического садоводства.
Инструкция по применению
Они поставляются в пакетиках в виде пасты. Лучше всего использовать их сразу, однако вы можете хранить их в холодильнике до нескольких недель (не замораживать).

• Перед добавлением остальной воды смешайте пасту с небольшим количеством воды, чтобы получилась суспензия. Перед нанесением раствор еще раз перемешайте.
• Если вы используете лейку, используйте крупную розу, чтобы нематоды не застряли в лунках.
• Поддерживайте почву влажной и теплой не менее нескольких недель, чтобы нематоды оставались активными.
• Возможно, вам придется повторять приложения — особенно, например, при обработке слизней.

Сколько времени нужно, чтобы увидеть результаты?
Обычно 3-7 дней, максимальный эффект достигается через 2-4 недели.

Нематоды уничтожают вредителей изнутри, поэтому вы не увидите мертвые тела насекомых, как при химическом поражении.

Как часто следует применять нематоды?
Нематоды рекомендуется использовать всякий раз, когда присутствуют личинки или личинки. Обычно это весной и осенью.
Поскольку личинки питаются корнями растений, находящимися под поверхностью почвы, можно нанести серьезный ущерб, прежде чем они поймут, что существует проблема.Обратите внимание на признаки взрослого насекомого, например на выемку на листьях.
Если присутствуют взрослые насекомые, их яйца скоро вылупятся. Опять же, вам, возможно, придется делать повторные заявки.

Ниже приводится список вредителей и лучших нематод для борьбы с ними:
Муравьи Нематода Steinernema будет устраивать засаду на муравьев при прохождении. Поскольку бактерии отравляют их, они ослабляют колонию, в конечном итоге убивая королеву, у которой слишком мало рабочих, чтобы ее прокормить. Лучше всего использовать его с апреля по сентябрь, промывая гнезда.
Жевательные личинки Если на вашем газоне есть желтые пятна и он выглядит так, как будто его вырыли, скорее всего, у вас есть личинки жабо. Ущерб наносят птицы, лисы и барсуки, добывающие эти лакомства. С личинками можно бороться с помощью нематоды Heterorhabitis bacteriophora , одной из старейших известных и лучших нематод, паразитирующих на насекомых. Лучше всего бороться с молодыми личинками в августе — начале сентября.
плодовые мухи, морковная корневая муха, луковая муха, крыжовниковый пилильщик и плодовая молья .Все эти вредители можно лечить с помощью универсальной смеси под названием Nemasys Natural Fruit and Veg Protection Pest Control . Вы можете использовать его в качестве общей обработки после посадки и когда почва прогреется, или для борьбы с конкретными вредителями, когда вы их видите, такими как гусеницы крыжовникового пилильщика. Этим (и другим гусеницам) необходим прямой контакт с распылителем, пока они находятся на листьях.
Кожаные куртки Это личинки мухи-журавля или папаши длинноногие, они нападают на корни вашего газона.Им могут управлять нематоды Steinernema feltiae . Лучшее время для их работы — осень, когда взрослые длинноногие папочки уже лежат, а почва теплая.
Пули Грандиозное название Phasmarhabditis hermaphrodita — еще одно оружие в арсенале против слизней. Нематоды могут изменять поведение слизняка так, чтобы он оставался под поверхностью земли до смерти. После поедания трупа нематоды производят новое поколение, которое перемещается через почву в поисках новых хозяев-слизняков.
Виноградный долгоносик Steinernema kraussei ищет личинок виноградного долгоносика. Как ни странно, эта нематода активна при температуре почвы всего 5 ° C, а это означает, что в южных районах можно начинать внесение в марте. Это даст гораздо больший контроль над личинками, когда они присутствуют, то есть с марта по май или с июля по октябрь.

Нематоды — это круглые черви

В следующий раз, когда вы окажетесь против комаров, вспомните это видео:

Это Strelkovimermis spiculatis — паразитические нематоды — случайно или круглые. спасаясь от неудачливой личинки комара, срок годности которой скоро истекает.То, как эта личинка дергается, когда нематода вылезает наружу, мучительно. Вы все еще можете видеть, как жизненно важные органы бедной личинки перекачиваются даже после того, как нематода эвакуируется, а разорванная кутикула личинки разрывается, обрекая ее на смерть. Похоже, что зараженные нематодами личинки комаров в конце концов получают дополнительный микровкус опыта ацтекских человеческих жертвоприношений.

Вы можете думать, что планета принадлежит людям. Вы ошибаетесь. Черви, подобные изображенному на этом видео, — повелители животных Земли; нематоды — самые многочисленные животные на Земле.Это не просто незначительное большинство. Четыре из каждых пяти животных на Земле — нематоды.

Натан Август Кобб, нематолог, работающий в Министерстве сельского хозяйства США, в 1915 году сказал об этом так:

Короче говоря, если бы все вещество во Вселенной, кроме нематод, было сметено, наш мир все равно был бы смутно узнаваемым. , и если бы мы, как бестелесные духи, могли затем исследовать его, мы бы обнаружили его горы, холмы, долины, реки, озера и океаны, представленные пленкой нематод.Местоположение городов можно было бы расшифровать, поскольку для каждого скопления людей будет соответствующее скопление определенных нематод. Деревья по-прежнему стояли бы призрачными рядами, представляя наши улицы и шоссе. Местоположение различных растений и животных все еще можно было бы расшифровать, и, если бы мы имели достаточные знания, во многих случаях даже их вид можно было бы определить, исследуя их бывших паразитов нематод.

Ни один организм на Земле не освобожден. Согласно Колину Таджу в «Разнообразии жизни», было высказано предположение, что у каждого из каждых двух видов животных на Земле есть по крайней мере один вид паразитических нематод, которые живут с ним только .Приведу лишь один пример: вот яркое изображение Алексом Уайлдом наполненного нематодами муравья из Белиза. «Я не могу представить, что должно чувствовать насекомое, зараженное нематодой-мермитидом», — пишет он. «В масштабе человека мермитид будет по крайней мере столь же навязчивым, как анаконда, свернувшаяся в кишечнике».

На другом конце спектра самая крупная из известных нематод — это Placentonema gigantissima , которая может достигать 30 футов в длину в плаценте своего хозяина, кашалота. Мне удалось найти якобы фотографию этого зверя; Мне особенно нравится четвертый пункт в подписи.И мне интересно: как эта нематода передается от хозяина к хозяину? Конечно, кашалоты не похожи на собак, если вы понимаете, о чем я, и им совершенно не нужно беспокоиться о мытье рук.

В мире растений нематоды с корневыми узелками проникают в корни и выделяют химические вещества, которые раздувают корни опухолями, истощая наземные силы растений. В основе этих опухолей самки нематод высасывают сок из гротескных многоядерных «гигантских клеток». Они толстеют от этого богатого корма, раздуваясь, в свою очередь, в свои гротескные воздушные шары, прежде чем выдавить слизистую массу яиц со своих огромных задников.Их влияние на нас немалое; По оценкам Американского фитопатологического общества, нематоды, являющиеся патогенными для растений, ответственны за 14% потерь урожая во всем мире.

Ближе к дому нематоды, такие как анкилостомы, речная слепота и слоновость, поражают людей, в то время как «черви» являются основными паразитами кошек и собак. Рассмотрим недавнюю шокирующую новость о том, что каждые два дня собаки из Бристоля, Великобритания, производят в своих 8 тоннах фекалий популяцию яиц круглых червей, которые легко предотвратить, если потеснили собак, что эквивалентно количеству людей на Земле (это 7 миллиарда, для тех, кто следит дома).Эти черви могут вызвать слепоту у людей, которые случайно проглотят их после работы с грязью. Плохие хозяева. ПЛОХОЙ.

Toxocara canis, собачий аскарид. Я бы действительно предпочел не думать о том, что было сделано для создания этой фотографии. Creative Commons Джоэл Миллс. Щелкните для лицензии и источника.

Не все нематоды являются паразитами. Некоторые работают, чтобы заработать себе хлеб насущный, как и все мы, собирая пищу в воде или почве. Есть хищные нематоды, которые используют свои пронзающие стилеты для нападения и пожирания простейших или других микробов.Вот хищная нематода Pristionchus pacificus , которая пронзает и высасывает жизнь из нематоды лабораторных крыс Caenorhabditis elegans . Вы можете увидеть глотки жизненно важных жидкостей C. elegans, которые ритмично перетекают в пищевод P. pacificus *.

Другие нематоды — сапрофиты, питающиеся любыми вкусными кусками, которые они могут съесть. Вода, почва, растения и грибы им не подходят.Гнилые яблоки кишат нематодами десятками тысяч. Этот автор был несколько встревожен в лаборатории биологии колледжа, когда обнаружил одну дерзкую нематоду, болтающуюся на в остальном восхитительно выглядевшем дольке яблока, рассматриваемом под микроскопом. «Мы непреднамеренно едим и пьем огромное количество круглых червей в течение нашей жизни», — объясняет мой учебник по биологии в колледже услужливо, хотя и вызывает тошноту.

Почвы и отложения особенно богаты нематодами. Они составляют 90% всех форм жизни в океанических отложениях.В почве так много нематод, что целые группы грибов посвятили себя отлову и питанию ими, как объясняет здесь Дэвид Аттенборо:

Аттенборо не упоминает об этом, но в дополнение к знаменитая надувная петля, грибы создали множество ловушек и ловушек для нематод. Некоторые спортивные липкие ловушки; другие плести сети.

Что касается героя (злодея?) Нашего первого видео, поскольку Strelkovimermis атакует широкий спектр видов комаров, ученые по понятным причинам проявили интерес к нему как к потенциальному агенту биоконтроля.Болезни, передаваемые комарами, убивают много человек, поэтому умение убивать этого маленького червяка может спасти жизнь многих бедных людей.

Яйца S. spiculatus могут оставаться в состоянии покоя и даже обезвоживаться в течение нескольких месяцев. Но за вылупление в неподходящее время приходится дорого обходиться: если только что вылупившиеся личинки не смогут найти свой собственный комарный дом в течение 24-48 часов, они умрут. Ученые из Центра биологии переносчиков при Университете Рутгерса предположили, что яйца должны очень точно определять, есть ли поблизости личинки комаров.Но что же такого в личинках комаров, спросили они, что стимулирует вылупление яиц Strelkovimermis ?

Это запах личинки комара? Или то, как они извиваются?

Итак, они подвергли яйца Strelkovimermis воздействию воды, ранее подвергавшейся воздействию личинок комаров и того, что они очаровательно называли «искусственными личинками». Перевод: трехмиллиметровый кусок железной проволоки, покрытой горячим клеем, бросили в воду и уговорили танцевать не с помощью Smith & Wesson, а с помощью обычной магнитной мешалки.

Они обнаружили, что, хотя запах личинок достаточно хорошо помогал стимулировать вылупление яиц (33% вылупившихся личинок в воде, подвергшейся воздействию личинок, против 12% в простой контрольной воде), сами по себе искусственные личинки имели незначительный эффект (вылупившиеся 17%). Но добавление ароматной личинки воды с извивающимся искусственным комаром усилило эффект одного запаха и заставило более половины — около 60% — яиц вылупиться. Лучше всего, конечно, действовали настоящие личинки комаров, но лишь немного лучше, чем имитация: около 73% из них вылупились.Это довольно впечатляющий подвиг для комбинации воды с личинкой и нескольких секунд с горячим клеевым пистолетом.

Интересно, что авторы пришли к выводу, что нынешняя стратегия выпуска молодых нематод в поисках хозяина для борьбы с комарами оправдана во временных бассейнах, где комары размножаются только тогда, когда они заполнены. Но в отношении прудов или других постоянных водоемов они посчитали, что нынешняя стратегия неверна. Поскольку молодые особи живут всего день или два и умрут, если им не удастся найти хозяина, в то время как спящие яйца могут выжить месяцами и осуществлять «наблюдение» за хозяином без какой-либо нашей помощи, они пришли к выводу, что имеет больше смысла выпускать спящие яйца, взрослые особи или даже предварительно инфицированные личинки комаров.Практически все, что угодно, , но инфекционных молодых особей. Вперед, наука!

Какими бы ни были их методы работы, нематоды, такие как Strelkovimermis , живут повсюду на Земле, о которых вы только можете вообразить. Им даже рок не властен. Нематод вылавливали из щелей золотых приисков Южной Африки глубиной почти две мили. По словам ученого Министерства сельского хозяйства США Кобба, один вид нематод был описан исключительно на войлочных немецких пивных подставках.

Поскольку у нематод нет крыльев, можно предположить, что есть только одно убежище: небо.

____________________________________________

* Как отмечает автор видео, P. pacificus обладает тем же количеством и конфигурацией нервных клеток, что и C. elegans . Тем не менее, он обладает хищным поведением, а C. elegans — нет. Автор встроенного видео интересуется, почему это может быть.

Спасибо хорошим ребятам из блога Parasite of the Day за пост, который вдохновил его.

Как отмечает автор видеозаметки, P.pacificus обладает тем же количеством и конфигурацией нервных клеток, что и C. elegans . Тем не менее, он обладает хищным поведением, а C. elegans — нет. Автор видео интересуется, почему это может быть. Помните, что это организмы, которые являются животными, но не имеют «мозга»

нематоды 101 — Vermont Organic Farm

Нематоды — микроскопические червеобразные организмы, обитающие в почве. Насчитывается более 15 000 известных видов, что делает их самыми многочисленными многоклеточными животными на Земле! Одна горсть садовой земли может содержать тысячи.

Плохие нематоды

Большинство нематод безвредны, но некоторые виды, вызывающие беспокойство, атакуют внешние поверхности растений, проникая в ткани растений и вызывая повреждения корней, стеблей, листьев и даже цветов. Другие нематоды часть своей жизни живут внутри растений, нанося ущерб изнутри. Растения, пораженные нематодами, также более восприимчивы к бактериальным и грибковым поражениям. К сожалению, не всегда легко отличить повреждение нематодой от других проблем, таких как плохая фертильность или болезнь.Может потребоваться анализ почвы, чтобы поставить диагноз нематод как проблему.

Хорошие нематоды

Не все нематоды плохие! На самом деле, существует множество нематод, которые естественным образом встречаются в почве и расщепляют органические вещества (например, в вашей компостной куче!). Все чаще нематоды вводятся в сады и на фермы в качестве органического биологического метода борьбы с такими вредителями, как личинки, блохи, совки и корневые личинки.

После выпуска нематоды сразу приступают к работе.В зависимости от типа выпущенных нематод они либо «кружат» по почве в поисках личинок вредителей, либо ждут, пока мимо пройдет насекомое-хозяин, а затем «устраивают засаду» на них. Нематоды выделяют токсичные бактерии, которые убивают личинок вредителей в течение 24-48 часов. Затем бактерии служат источником пищи для размножения нематод. Как только источник пищи истощается, нематоды начинают поиск нового хозяина, помогая уничтожить вредителей в вашем саду.

Если определенный вредитель вызывает проблемы в вашем саду, рассмотрите возможность внесения полезных нематод.Вы можете купить нематод в Интернете (см. Ниже), и их легко применить, смешав их с водой и опрыскивая из шланга или лейки. Однако, поскольку нематоды являются живыми организмами, важно соблюдать осторожность при их выборе, обращении и применении. Они требуют достаточной влажности, умеренной температуры и не могут подвергаться воздействию прямых солнечных лучей. И, как и в случае с любыми другими средствами борьбы с вредителями, важно приобретать и применять правильный сорт. Изучите ресурсы ниже, чтобы узнать больше о нематодах.

---

Ресурсов:

Полезные нематоды, UVM Extension
IPM Laboratories, Inc.
The Bug Lady
Нематода 101: хорошие, плохие, равнодушные, Среднеатлантический производитель 2002

Советы по садоводству Почва Ущерб жизни садовые микроорганизмы вредители здоровье почвы

Nematode — обзор | ScienceDirect Topics

Нематоды: Заказы 276

Нематоды: Афеленхиды: Семьи и роды 279

Нематоды: Tylenchida Sensu Siddiqi (2000) и Andrássy4 : Criconematina: Criconematidae: Genera 280

Нематоды: Tylenchida: Tylenchulidae: Genera 280

Nematoda: Tylenchida: Ephyadophoridae: Genera 280

Nematidae : Pratylenchidae: Genera 282

Нематоды: Tylenchida: Hoplolaimidae: Genera 282

Нематоды: Tylenchida: Telotylenchidae: Genera 282

Nematidae: Dilies 283

Нематоды: Dorylaimida: Belondiridae: Род 285

Нематоды: Dorylaimida: Tylencholaimidae: Genera 285

Нематоды: Dorylaimida: Mydonomidae: Genera 285

Нематоды: Dorylaimoda2

Нематоды: Dorylaimida: Longidoridae: Род 285

Нематоды: Dorylaimida: Aporcelaimidae: Род 286

Нематоды: Dorylaimida: Thorniidae

Нематоды: Dorylaimida: Thorniidae

Нематоды: Dorylaimida: Dorylaimidae: Genera 286

Нематоды: Dorylaimida: Qudsianematidae: Genera 287

Нематоды: Triplonchida: Diphtherophorhidae Нематоды: Triplonchida: Dip htherophorina: Trichodoridae: Genera 288

Nematoda: Triplonchida: Семейства 288

Triplonchidae: Bastianiidae: Genera 288

Triplonchidae 288

:

Триплонхиды: Tripylidae: Род 289

Нематоды: Plectida: Aphanolaimidae: Род 290

Нематоды: Monhysterida: Семейства 290

0003

Nematida1:

Nematidae Monhysterida: Monhysteridae: Genera 290

Нематоды: Mononchida: Семейства 291

Нематоды: Mononchida: Anatonchina: Anatonchidae: Genera 291

Nematoda: Мононхиды: Mylonchulidae: Род 291

Nematoda: Enoplida: Семьи 292

Enoplida: Ironina: Oxystomatidae: Genera 292

Enoplida: Alaimina: Alaimidae: Genera 292

a Enimoplida: Andyoplida

: Oncholaimidae: Genera 293

Enoplida: Oncholaimina: Enchelidiidae: Genera 293

Nematoda: Plectida: Families 293

Plectidaeractidae

: Metateratocephalda: Metateratocephal

Нематоды: Chromadorida: Семейства 294

Нематоды: Chromadorida: Chromadoridae: Род 294

Нематоды: Araeolaimida: Семейства 294

Нематоды:

Nematoda30003dolaimida: Nematoda30004Deramatola 295

Нематоды: Rhabditida: Подотряд s Sensu Andrássy (2005) 295

Нематоды: Rhabditida: Diplogastrina: Семейства 295

Нематоды: Rhabditida: Diplogastrina: Diplogasteroididae: Genera 295

Нематоды: Rhabditida: Diplogastrina: Neodiplogastridae: Genera 296

Нематоды: Rhabditida: Cephalobina: Семейства 296

Нематоды: Rhabditimabdina6: 9:

Cephaloboda : Genera 296

Нематоды: Rhabditina: Семейства 297

Нематоды: Rhabditida: Rhabditina: Bunonematidae: Genera 297

Нематоды: Genera 297

Nematoda: Rhabdithabidae : Rhabditidae: Род 297

Нематоды: Rhabditida: Rhabditina: Peloderidae: Genera 298

.

Стимуляция суперовуляции при ЭКО – Короткий / длинный протокол – Цена, результаты, методы стимуляции – Клиника ЦКБ РАН в Москве

Зачатие и рождение малыша – является естественным желанием практически каждой женщины или семейной пары. В идеале все происходит естественным путем, однако если по определенной причине беременность не наступает, на помощь таким семьям приходят современные методики экстракорпорального оплодотворения.

Важно: актуальная статистика свидетельствует о том, что с первой попытки ЭКО порядка 35% женщин становятся счастливыми мамами здоровых малышей. У остальных есть возможность пройти ЭКО повторно, в том числе несколько раз.

В рамках программы ЭКО стимуляция суперовуляции позволяет повысить шансы на успех, способствуя продуцированию качественного биоматериала яичниками женщины. Чем больше ооцитов будет создано женским организмом, тем больше вероятность, что из них после оплодотворения можно получить качественные эмбрионы.

Виды стимуляции

В отделении репродуктивной медицины ЦКБ РАН пациенткам доступны следующие протоколы стимуляции овуляции:

• Короткий протокол

Другое название – чистая схема стимуляции овуляции. Начинается на 2-3 день цикла и заключается в приеме женщиной фолликулосодержащего гормона под постоянным контролем врача. При необходимости гормональная терапия корректируется для достижения наилучшего результата, в частности может быть изменена дозировка или проведена замена препарата.

• Длинный протокол

При наличии показаний к длинной схеме стимуляции суперовуляции при ЭКО женщина начинает принимать гормональные препараты на 21 день цикла. При наступлении 2-3 дня следующего цикла ей вводятся фолликулостимулирующие гормоны. В рамках этой программы также предполагается проведения блокады гипофиза. Эта процедура имеет отрицательные и положительные моменты. Так, возможен гормональный сбой в организме, который будет проявляться перепадами настроения, скачками давления, нарушением цикла. С другой стороны – блокада гипофиза не позволяет участвовать в фолликулогенезе собственным гормонам женщины, что важно, если причина бесплодия заключается в их низком качестве и неспособности привести к зачатию.

• Оптимальный протокол стимуляции овуляции при ЭКО

Представляет собой уникальную комбинацию элементов длинного и короткого протоколов, которая разрабатывается врачом для каждой женщины индивидуально.

Какой метод будет оптимальным в конкретной клинической картине, врач определяет индивидуально.

Препараты

В рамках стимуляции яичников для продуцирования большего количества качественных ооцитов, используются различные гормональные препараты.

• Рекомбинантные средства – это препараты фолликулостимулирующего действия, которые будучи созданы с учетом современных разработок генной инженерии, являются не только эффективными, но и максимально безопасными для организма женщины, сводя возможность негативных последствий гормональной терапии к минимуму. Наиболее популярные ФГC – это Гонал-Ф и Пурегон.
• Человеческий менопаузальный гонадотропин (ЧМГ). Представители данной группы препаратов – Метродин, Меногон, Пергонал. Среди особенностей такой гормональной терапии можно выделить более низкую эффективность и более доступную стоимость медикаментозных средств по сравнению с препаратами, указанными выше.

Введение ФГC и ЧМГ может выполняться инъекционно в клинике или самостоятельно женщиной в домашних условиях. Для этого предусмотрена специальная ручка для инъекций.

Параллельно с гормональными инъекциями врач может назначить прием гормонов перорально. Одним из препаратов, доказавших свою эффективность, является Клостилбегит.

• Хорионический гонадотропин человека (ХГЧ), улучшающий результаты созревания яйцеклеток.

Противопоказания

Стимуляция овуляции повышает шансы на успешное зачатие, однако она допустима к проведению не всем женщинам. В случаях, когда процедура может быть сопряжена с риском для здоровья пациентки или даже для жизни, стимуляция яичников при ЭКО противопоказана.

Факторы, определяющие невозможность стимуляции:

• Острая или хроническая форма аднексита;
• Непроходимость труб;
• Другие маточные патологии;
• Мужское бесплодие.

Также к относительным противопоказаниям относят возраст пациентки. Так, может быть принято решение об отказе в случае, если женщина старше 36-37 лет. Наличие любых наследственных заболеваний или других патологий на генетическом уровне является поводом для отказа женщине в проведении стимуляции овуляции яичников, так как репродуктивных технологий, в частности для естественной или искусственной инсеминации, необходим полностью здоровый биоматериал. Важно понимать, что врач принимает решение стимуляции перед ЭКО в каждом случае индивидуально.

Проведение процедуры может быть сопряжено со следующими осложнениями:

• Поликистоз яичников;
• Гиперстимуляция яичников;
• Внематочная или многоплодная беременность.

Где пройти стимуляцию овуляции при ЭКО?

Запишитесь на прием к специалисту по репродуктивным технологиям клиники ЦКБ РАН в Москве по телефону +7 (495) 104-86-19. В ходе консультации врач объективно определит возможность проведения данной процедуры, расскажет, как проходит стимуляция, сориентирует по цене. На сайте можно изучить отзывы пациентов, прошедших данную процедуру. Напоминаем, что доверяя свое репродуктивное здоровье опытным специалистам, вы повышаете шансы на успешную беременность.

Стоимость процедуры

Стимуляция овуляции

Овариальная стимуляция в программах ЭКО с применением лекарственных препаратов приводит к созреванию и выходу из фолликула одного или нескольких ооцитов. Для достижения терапевтического результата пациентке назначают препараты, которые влияют на содержание фолликулостимулирующего гормона (повышают его уровень в крови).

Показания и противопоказания

Показания для стимуляции овуляции:

• выход яйцеклеток из фолликулов происходит нерегулярно или полностью отсутствует;
• поликистоз яичников и гормональная дисфункциея;
• высокого или низкого индекса массы тела (ИМТ). Также она используется для получения яйцеклеток при ЭКО. Процедура проводится после ряда диагностических мероприятий: УЗИ органов малого таза, ЭКГ, ПЦР-исследования и других анализов.

Процедуру нельзя проводить при наличии патологии маточных труб, которая сопровождается их непроходимостью. В данном случае нужно обратиться к репродуктологам. Непроходимость маточных труб – одно из показаний к осуществлению экстракорпорального оплодотворения. В процессе ЭКО стимуляция проводится для получения яйцеклеток, которые потом аспирируют для искусственного оплодотворения.

Довольно часто бывают ситуации, когда причиной нарушения фертильности женщины становятся заболевания ее половых органов, которые делают процесс имплантации эмбриона невозможным. На фоне такой патологии проводить стимуляцию овуляции нецелесообразно. Необходимо пройти курс лечения для устранения причины патологии. В дальнейшем беременность может наступить и в обычном цикле. Стимуляция яичников иногда бывает неэффективной у пациенток с гормональными расстройствами, заболеваниями эндокринных желез и ожирением.

Не стоит ее проводить женщинам с малым овариальным резервом и высоким шансом на созревание некачественных ооцитов. Не стоит проводить процедуру, если у полового партнера пациентки наблюдается нарушение сперматогенеза. Низкое качество семенной жидкости существенно снижает шанс на оплодотворение. Предварительно необходимо провести лечение мужчины для стабилизации его репродуктивной функции. Цены на стимуляцию овуляции существенно ниже стоимости традиционных вспомогательных репродуктивных технологий (ЭКО, ИКСИ и тому подобное). Это делает ее довольно популярным методом преодоления бесплодия. Тем не менее, перед началом лечения всегда нужно консультироваться с врачом для установления возможности проведения соответствующей процедуры.

Стимуляция овуляции — стимулирование овуляции яичников перед ЭКО, цена

Клинику и врача я выбирала долго и тщательно. В GMS ЭКО я попала по рекомендации знакомой и сразу влюбилась! GMS ЭКО это не клиника, это настоящий Дом Планирования!

Однажды забыла оплатить прием и вспомнила об этом у метро, никто за мной не гнался)) это тоже о многом говорит! Тут нет такого отношения: плати, потом иди. Я, конечно, вернулась и оплатила)

Впервые я попала к Кикиной Ю. А., так как моя знакомая забеременела у нее. Чудесный врач. Она первая, кто объяснила, что ИИ для меня будет выкинутыми деньгами и почему. В это время, моя подруга попала на прием к Алесе Геннадьевне. После ее эмоционального рассказа, я тоже решила сходить на консультацию.

Алеся Геннадьевна мой врач на 100%! Это не просто врач, но и очень добрый, отзывчивый человек! Она не тянет тебя сразу в протокол, лишь бы ты быстрее оплатил. Она единственная, кто назначил подготовку к протоколу. Мы готовились с мужем 2 месяца. Еще хочу уточнить, что мною была оплачена программа, но до вступления я получила квоту. Отношение ко мне не изменилось! Деньги мне вернули без каких-либо проблем, хотя чек я не сохранила. Администраторы клиники сами подняли всю документацию.

Так вот, у меня истощение овариального резерва. Было получено 4 клетки, 2 оплодотворились, но были не очень хорошего качества. Было решено переносить их на 3й день, дабы не остаться совсем без ничего. И вот! Сейчас моя крошка сопит рядышком со мной!

Девочки, я хочу пожелать всем исполнения главной мечты! Детям обязательно быть! Если попадёте к Алесе Геннадьевне и почувствуете, что это ваш врач, выполняйте пожалуйста все ее рекомендации! Это очень важно! Это 70% успеха! Из моего круга общения, уже 5 человек исполнили свою мечту у нее. У нас пока 100% статистика беременностей у нее))))

Моей любимой Алесе Геннадьевне я хочу пожелать всего самого доброго и крепкого здоровья! То, что она делает — это правда чудо! Очень здорово в наше время найти такого душевного врача!

ЭКО с минимальной стимуляцией

Экстракорпоральное оплодотворение считается одной из самых эффективных методик ВРТ. Представляет собой процедуру, при которой из организма женщины делают забор яйцеклеток с целью их оплодотворения спермой партнера или донора в лабораторных условиях. Программа состоит из нескольких этапов, одним из которых является стимуляция овуляции.

Что такое ЭКО и в чем заключается программа с минимальной стимуляцией

Экстракорпоральное оплодотворение представляет собой процедуру, при которой из организма женщины делают забор яйцеклеток с целью их оплодотворения спермой партнера или донора в лабораторных условиях. Программа состоит из нескольких этапов, одним из которых является стимуляция овуляции.

Для повышения шансов на успех программы необходимо несколько яйцеклеток, получение которых достигается путем гормональной терапии. С целью минимизации возможных побочных эффектов на организм в настоящее время широко стала применяться программа с минимальной стимуляцией.

Данная программа, называемая также щадящим или мягким протоколом, основана на стимуляции с применением низких доз гормональных препаратов.

Показания к ЭКО с минимальной стимуляцией

Программа показана женщинам:

1. с высоким риском синдрома гиперстимуляции яичников;
2. имеющим противопоказания к стандартной методике;
3. при сниженном овариальном резерве

Также программа проводится и в случаях, когда нужно получить небольшое количество ооцитов.

К такого рода стимуляции прибегают пациентки, которые по личным причинам не желают подвергать организм большим дозам гормонов и хотят, чтобы процесс оплодотворения был более естественным.

Подойдет программа и женщинам с неудачными предыдущими попытками ЭКО при отличном качестве эмбрионов. В этом случае проблема может заключаться не в отклике на стимуляцию, а в имплантации. В мягком протоколе воздействие на эндометрий минимально, он созревает лучше и вероятность успешной имплантации возрастает (если планируется «свежий» перенос)

Подготовка к ЭКО с минимальной стимуляцией в Москве

Чтобы повысить шансы на зачатие, необходима тщательная подготовка к процедуре. Она заключается не только в проведении ряда обследований. Так, супругам нужно:

1. Изменить образ жизни и питание. Необходимо полностью исключить вредные привычки. Женщине рекомендовано разнообразное, богатое витаминами питание, подкрепленное приемом витаминных комплексов. Мужчина также должен придерживаться здорового образа жизни, чтобы репродуктолог мог получить качественный семенной материал.
2. Половые отношения. До пункции фолликулов можно вести обычную интимную жизнь: для получения качественного биоматериала он должен регулярно обновляться. За 3-4 дня до забора яйцеклеток и сдачи спермы необходимо воздержание с целью накопления достаточного количества сперматозоидов.

Обследования

В минимальный перечень обследований входит сдача обоими супругами анализа крови на ВИЧ, сифилис, гепатиты В и С, группу и резус фактор. Главным обследованием для мужчины является сдача спермограммы. Список дополнительных исследований для женщины может быть довольно внушительным и включать:

• биохимическую пробу крови;
• скриннинговое обследование крови на свертываемость;
• гормональный статус;
• исследование мочи;
• мазок из влагалища на флору и скрытые инфекции;
• проверку маточных труб;
• посещение ряда узких специалистов.

В каждом индивидуальном случае может быть, помимо стандартных анализов, назначено дополнительное обследование. К примеру, если женщина уже не раз прибегала к ЭКО, то ей необходимо сдать анализ крови на АМГ и исследовать ее овариальный запас, который может истощаться даже в молодом возрасте.

ЭКО с минимальной стимуляцией при низком АМГ будет успешным только в том случае, если пациентка хорошо реагирует на стимуляцию.

Алгоритм проведения ЭКО с минимальной стимуляцией

Щадящий протокол состоит из тех же этапов, что и стандартный с той лишь разницей, что женщине даются минимальные дозы гормональных препаратов при стимуляции. Этапы будут следующими:

1. Стимуляция овуляции. При мини-ЭКО получается максимум 3-4 качественных ооцита, с которыми проводится дальнейшая работа.
2. Прокол фолликулов. Проводится под контролем УЗИ с целью извлечения созревших ооцитов. Одновременно идет работа с биологическим материалом супруга.
3. Оплодотворение яйцеклеток. Проводится в лабораторных условиях с целью получения жизнеспособных эмбрионов.
4. Перенос готовых эмбрионов. Как правило, результатом ЭКО с минимальной стимуляцией является получение двух-трех качественных эмбрионов.
5. Поддержка беременности. На этом этапе женщине назначают препараты для поддержки возможной беременности, подтвердить которую может только анализ ХГЧ.

Преимущества ЭКО с минимальной стимуляцией

Плюсами мини протокола являются:

• минимизация побочных явлений и осложнений;
• минимизация случаев синдрома гиперстимуляции яичников;
• более низкая стоимость процедуры.

Программа с мягкой стимуляцией в клинике ЕМС

Репродуктологи клиники владеют всеми техниками проведения экстракорпорального оплодотворения, в том числе с минимальной стимуляцией.

Преимущества Клиники репродукции ЕМС:

• Мультидисциплинарный подход – к диагностике и лечению могут подключаться врачи всех необходимых специальностей – гинеколог, репродуктолог, эндокринолог, онколог и т.д.
• Специалисты нашей клиники обладают большим опытом лечения любых видов бесплодия.
• Наличие собственного банка донорской спермы, ооцитов и эмбрионов.
• Большинство специалистов имеют опыт работы в лучших зарубежных клиниках.

отзывы специалистов, кому показана и как проходит программа

Для каждой пациентки подбирается индивидуальная схема лечения, которая называется протоколом. В зависимости от возраста, хронических заболеваний, причин бесплодия, аллергических реакций т.д. врач-репродуктолог решает, какой протокол подойдет. Действие всех протоколов характеризуется частичным или полным подавлением фолликулостимулирующего и лютеинизирующего гормонов (ЛГ). Их заменяют искусственными аналогами. Процесс стимуляции яичников отслеживают с помощью УЗ-датчика, чтобы при необходимости вовремя скорректировать дозировку препарата, либо заменить его. В норме, каждый день эндометрий должен увеличиваться на 1 мм, а фолликулы на 2 мм.

Применяются следующие виды протоколов:

• Короткий протокол. При коротком протоколе какая-либо блокировка гипофиза не проводится. Стимуляцию овуляции начинают со 2-3 дня менструального цикла. Препараты гонадотропинов вводят в течение 10-14 дней. Дозы препаратов подбирают индивидуально. После созревания фолликулов вводится хорионический гонадотропин (ХГЧ) или агонист гонадотропного релизинг гормона (ГнРГ), через 36 часов производят пункцию фолликулов. Пункция в коротком протоколе осуществляется на 12-15 день менструального цикла.
• Длинный протокол. Данный протокол показан, если у женщины диагностирован эндометриоз, кисты яичников, доброкачественные новообразования, если в коротком протоколе получены яйцеклетки низкого качества. Процесс начинается с блокады ЛГ и ГнРГ. Во вторую (лютеиновую) фазу менструального цикла, т.е. на 20-21-й день назначаются препараты – агонисты гонадотропных гормонов. Эти препараты подавляют продукцию гормонов яичникам. На 2-4 день следующего цикла начинают стимуляцию овуляции. 10-14 дней зреют фолликулы и при достижении ими определенного размера назначают триггер овуляции, за 36 часов до пункции фолликулов, обычно это происходит на 12-15 день цикла. То есть пункция примерно должна совпадать с нормальной естественной овуляцией.
• Супердлинный протокол длится до полугода и показан при эндометриозе и миомах. Всё это время яичники подавляются блокадой ЛГ, а когда размеры кист или миомы уменьшаются, начинается стимуляция яичников, которая длится около 10 дней.
• Французский протокол. Похож на длинный протокол, но главное отличие в том, что агонисты гонадотропных гормонов назначают в минимальных дозах, поэтому происходит частичная блокировка гипофиза.
• Шанхайский протокол. Для этого протокола характерна двойная стимуляция в течение одного менструального цикла. Стимуляция яичников гормональными препаратами начинается со 2-3 дня цикла, затем проводится пункция, но через 1-3 дня после нее, снова назначаются стимулирующие препараты для дозревания новых фолликулов. Все эмбрионы замораживаются, перенос эмбрионов осуществляется в следующем цикле.

Чаще всего для стимуляции суперовуляции назначают следующие препараты: Клостилбегит, Диферелин, Декапептил, Пурегон, Гонал, Менопур, препараты ХГЧ и др. Дозировка назначается врачом индивидуально.

Стимуляция суперовуляции в Санкт-Петербурге. Цена в ЦПС Медика | Направления ЭКО в Санкт-Петербурге. Цена в ЦПС Медика

Стимуляция суперовуляции

Стимуляция суперовуляции (индукция суперовуляции) – гормональная стимуляция яичников, которая приводит к созреванию сразу нескольких яйцеклеток и их одновременной овуляции. Это позволяет получить несколько эмбрионов хорошего качества и повышает вероятность наступления беременности в программах ЭКО.

При экстракорпоральном оплодотворении врачи стремятся получить несколько яйцеклеток (от 10 до 20), поскольку некоторые из них могут не оплодотвориться, а полученные эмбрионы – остановиться в развитии. Кроме того, при переносе в матку более одного эмбриона шансы женщины на беременность существенно повышаются.

Стимуляция овуляции выполняется путем внутривенных инъекций гормональных препаратов.

В ЦПС Медика тип стимулирующего препарата и его дозировка подбираются для каждой пациентки индивидуально в зависимости от диагноза, возраста, эффективности предыдущих схем стимуляции и других особенностей. Как правило, стимуляция суперовуляции занимает от 8 до 12 дней.

Обязательная составляющая процедуры ЭКО – регулярный контроль роста фолликулов для своевременного перехода к следующему этапу программы. Состояние яичников во время стимуляции оценивают посредством трансвагинального ультразвукового исследования. Исследование проводится через день, начиная с 5-го дня стимуляции.

Когда фолликулы достигают размера около 16-22 мм в диаметре, проводится инъекция гормона ХГЧ. Эта процедура дает возможность контролировать точное время овуляции – обычно она происходит через 36-40 часов после введения гормона – и предотвращает преждевременный разрыв фолликулов, в результате которого яйцеклетки могут попасть в брюшную полость.

Помимо яичников, на УЗИ также исследуется эндометрий, его толщина и структура.

Некоторым пациенткам также могут быть назначены исследования крови на содержание эстрадиола. По мере созревания фолликулов уровень этого гормона должен расти, а прогестерона – оставаться низким до момента овуляции.

С помощью УЗИ и данных о содержании гормонов в крови женщины врач определит, когда фолликулы будут готовы к пункции, следующему этапу протокола ЭКО.

Стимуляция суперовуляции – первый этап процедуры экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), но может также применяться самостоятельно – в случаях эндокринного бесплодия, например.

ОБСЛЕДОВАНИЕ И ЛЕЧЕНИЕ ПРОВОДИТСЯ НА НОВЕЙШЕМ
ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ

Наши преимущества:

• наши специалисты – кандидаты медицинских наук, врачи высшей категории,
  постоянные участники российских и зарубежных конгрессов и конференций с многолетним опытом работы;
• мы используем только рекомендации ВОЗ (Всемирная Организация Здравоохранения),
  современные научно доказанные подходы и методики;  
• мы обеспечиваем полную анонимность и соблюдение врачебной тайны;
• обследование и лечение проводится на новейшем высокотехнологичном оборудовании;
• наши пациенты полностью информированы о ходе лечебно-диагностических
  процессов;
• мы гарантируем индивидуальный подход к каждому пациенту и обеспечиваем ему комфорт.

Гормональная стимуляция яичников: цена, подготовка, проведение

Стимуляция функции яичников применяется при ановуляции (нарушении процесса овуляции). Стимуляция увеличивает шанс на получение беременности в случаях, когда у женщины нет нарушения в работе яичников и муж здоров, а зачатия не происходит (бесплодие неясного генеза или беспричинное). 

Стимуляция так же применяется в программах ЭКО для получения необходимого количества яйцеклеток (12-15 и даже более) — это так называемая стимуляция суперовуляции

Наличие показаний к стимуляции, препараты и схему их применения определяет врач-репродуктолог

Для стимуляции созревания яйцеклеток используются специальные препараты. Есть препараты таблетированные (таблетки), и есть инъекции.

В настоящее время чаще всего применяются инъекции (препараты гонадотропинов). Эти препараты более эффективны и дают большую частоту беременности. Они назначаются в самом начале менструального цикла на 2-5 день цикла (во время месячных или сразу после них).

Лекарства нужно принимать строго в определенное время. Нарушение схемы приёма отрицательно сказывается на качестве яйцеклеток!

Стимуляция длится 7-12 дней. За это время врач несколько раз пригласит пациентку на осмотр с помощью ультразвука. Таким образом, врач следит за процессом стимуляции, обеспечивая его эффективность и безопасность. В определенный момент врач назначит специальный препарат — триггер, который заставит яйцеклетку «выйти» из яичника, чтобы затем встретиться со сперматозоидом.

Окончанием стимуляции может быть:

— половой акт в домашних условиях (врач укажет конкретный временной интервал для половой близости),

— инсеминация спермой мужа или донора в клинике (инсеминация – это введение спермы в полость матки). 

Затем будут назначены препараты для поддержки эндометрия.

В норме под влиянием гормонов гипофиза у женщины каждый месяц созревает 1яйцеклетка, иногда 2-3. Яйцеклетка несет мамин генетический материал.

Бывает так, что никаким медицинским вмешательством невозможно заставить созреть яйцеклетку и тогда используются яйцеклетки донора. Чаще всего, донорские яйцеклетки приходится использовать у женщин позднего репродуктивного возраста (около 40 лет и старше).

Чего ожидать от стимуляции яичников при ЭКО

Опубликовано 29 ноября 2015 г.

Стимуляция яичников — это второй этап лечения бесплодия ЭКО . Цель состоит в том, чтобы собрать как можно больше зрелых яиц из яичников женщины. Сбор большого количества яиц увеличивает шансы, что одна из яиц может быть оплодотворена, имплантирована обратно в матку и стать здоровым ребенком.

Поскольку естественный репродуктивный цикл женщины невероятно сложен, стимуляция яичников также является сложным процессом.Цикл ЭКО может вызвать стресс, особенно когда вы проходите его впервые.

В этом посте мы объясним, что такое стимуляция яичников, как она работает и что происходит на этом этапе вашего путешествия по ЭКО.

Перед тем, как начать

Перед тем, как начать стимуляцию яичников, вы должны пройти обширное обследование на фертильность . Тестирование будет включать анализы крови, чтобы показать исходный уровень гормонов в вашем организме, что позволит вашему врачу порекомендовать вам схему лечения, которая вам подходит.Скорее всего, вы также будете принимать противозачаточные таблетки за несколько недель до этого, чтобы мы могли быть уверены в ваших гормональных часах.

Регулярный цикл овуляции

В яичниках женщины находятся сотни тысяч фолликулов яичников, каждый из которых содержит ооцит (незрелая яйцеклетка). Фолликул — это небольшая киста, заполненная жидкостью.

Во время каждого менструального цикла начинают развиваться несколько фолликулов, каждый из которых способен выделять зрелую яйцеклетку во время овуляции.Обычно один из них, называемый доминантным фолликулом, будет расти быстрее, чем другие. Доминантный фолликул, готовый к овуляции, имеет диаметр около 18-28 мм.

Доминантный фолликул выпускает яйцеклетку во время овуляции, в середине менструального цикла. Если женщина не беременна, менструация обычно начинается примерно через 14 дней после овуляции.

Некоторые проблемы с фертильностью у женщин могут повлиять на развитие фолликулов. Наиболее заметным из них является Синдром поликистозных яичников , очень распространенное и хорошо поддающееся лечению состояние.

Как работает стимуляция яичников

В цикле ЭКО вы увеличиваете свои шансы на успех, производя как можно больше зрелых яйцеклеток. Фаза стимуляции включает в себя инъекцию лекарств в течение 8-14 дней, чтобы побудить яичники производить много яйцеклеток. Фаза стимуляции длится дольше, если фолликулы созревают медленнее.

Лекарства стимулируют (и являются производными) два ключевых гормона, фолликулостимулирующий гормон ( FSH ) и лутенизирующий гормон ( LH ).Эти гормоны обладают следующими эффектами:

• Как следует из названия, ФСГ стимулирует развитие фолликулов во время менструального цикла. Обычно недоминантные фолликулы отмирают до овуляции по мере падения уровня ФСГ. Инъекции ФСГ поддерживают более высокий уровень ФСГ в организме, позволяя яичникам производить более зрелые яйца.
• Непосредственно перед овуляцией более высокий уровень эстрогена вызывает всплеск ЛГ, который вызывает овуляцию. «Триггерный выстрел» большой дозы хорионического гонадотропина человека (ХГЧ), который стимулирует овуляцию, запускает процесс.

После стимуляции яичников, но с до овуляции, наступает фаза извлечения яйцеклеток при ЭКО.

Чего ожидать

Процесс стимуляции яичников требует своевременного и тщательного контроля. Проблема может потребовать перезапуска процесса — разочаровывающий и обескураживающий опыт. В то же время этот этап лечения может быть временем больших надежд и ожиданий.

Прием лекарств

Прием лекарств для ЭКО часто бывает сложным.Скорее всего, вы будете самостоятельно вводить себе комбинацию инъекций, пластырей и таблеток. В условиях стресса от ЭКО очень легко забыть, какие лекарства нужно принимать в какое время. Если это случилось с вами, не смущайтесь и не пугайтесь, а обратитесь за помощью и советом.

После того, как вы начнете принимать лекарства для стимуляции яичников, вам потребуются регулярные анализы крови для измерения уровня гормонов в организме. Поскольку каждая женщина по-разному реагирует на препараты для ЭКО, необходимо ежедневно корректировать гормоны, чтобы стимулировать достаточное количество фолликулов и снизить риск синдрома гиперстимуляции яичников.

Вашему врачу, скорее всего, потребуется УЗИ, чтобы контролировать рост фолликулов в яичниках.

Обследования и поездки

Из-за необходимости регулярных анализов и приема лекарств вы будете постоянно поддерживать связь со своей медицинской бригадой. Также вероятно, что вам придется регулярно ездить на тесты. Это одна из причин, по которой важно выбрать медицинскую команду, которой вы доверяете.

Стресс и изменения настроения

Возможно, неудивительно, учитывая требования процесса, стресс и перепады настроения являются обычным явлением во время стимуляции яичников.Перепады настроения могут быть сочетанием гормональных изменений в организме и стресса от самого лечения ЭКО — часто бывает трудно разделить эти два аспекта.

Возможные побочные эффекты стимуляции яичников

Американское общество репродуктивной медицины перечисляет следующие возможные побочные эффекты для ФСГ и ЛГ:

• Повышенная частота многоплодных родов — поскольку выделяется несколько яйцеклеток, повышается вероятность того, что в матку будут имплантированы несколько яиц
• Повышенная частота выкидыша и преждевременных родов
• Болезненность груди, отек или сыпь при введении гормонов
• Перепады настроения и депрессия
• Синдром гиперстимуляции яичников, который может вызвать увеличение яичников, боль в животе , и вздутие живота.

Рекомендации для фазы стимуляции яичников

Если вы планируете ЭКО, перед стимуляцией яичников:

• Выберите медицинскую бригаду, которой вы доверяете, и хорошее общение будет иметь жизненно важное значение
• Следите за своими лекарствами
• Не ждите, чтобы обратиться за советом, если вы ни в чем не уверены.
• Убедитесь, что вы можете организовать поездку на анализы и обсудить результаты с вашей медицинской бригадой.
• Поймите, что процесс вызывает стресс, и будьте осторожны с сами.

Мы понимаем, что стимуляция яичников — одна из самых сложных частей ЭКО. Мы изучили процесс от начала до конца, внося улучшения, которые облегчают жизнь пациентам, увеличивая шансы на успешный цикл. Узнайте больше о Наш процесс для облегчения ЭКО или посетите нашу страницу IVF для получения дополнительной информации обо всем процессе ЭКО.

Управляемая стимуляция яичников ЭКО | CCRM Fertility Clinic

Общие сведения об овуляции

Женские яйца развиваются внутри заполненных жидкостью мешочков внутри яичников, называемых фолликулами.Во время естественного менструального цикла, при котором препараты для лечения бесплодия не принимаются, несколько фолликулов начинают увеличиваться в размерах примерно в то время, когда у женщины идут месячные.

Однако в течение следующих нескольких недель только одна или максимум две из этих яйцеклеток развиваются до зрелости, когда фолликул разрывается и высвобождает свою яйцеклетку в процессе овуляции. Другие фолликулы, которые начали развиваться, перестают расти и становятся атретичными (дегенеративными). Следовательно, только небольшой процент яйцеклеток, присутствующих в яичниках, когда-либо высвобождается, чтобы иметь потенциал для оплодотворения и беременности в течение репродуктивной жизни женщины.

Стимуляция яичников во время ЭКО

Во время процедуры экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) мы обычно стараемся получить как можно больше зрелых яйцеклеток, поскольку даже в самых лучших обстоятельствах не каждая яйцеклетка обычно оплодотворяется, в результате чего эмбрион развивается надлежащим образом и является генетически нормальным. Чтобы попытаться выполнить эту задачу, вводят различные препараты для лечения бесплодия, которые содержат ФСГ (фолликулостимулирующий гормон). Это тот же гормон, который вырабатывает гипофиз, чтобы вызвать развитие одной яйцеклетки.Повышая уровень ФСГ в крови женщины, несколько фолликулов могут расти примерно с одинаковой скоростью, что позволяет нам собрать более одной зрелой яйцеклетки.

Важно помнить, что мы не создаем новые яйца, а скорее спасаем яйца, которые в противном случае не были бы использованы. Количество яйцеклеток, которые можно получить, обычно можно оценить как часть первоначальной оценки фертильности во время ультразвуковой оценки, которая включает измерение количества антральных (покоящихся) фолликулов, которое отображает количество яйцеклеток, доступных в данный месяц.Это число немного меняется от месяца к месяцу и снижается в течение репродуктивной жизни женщины.

Персонализированные протоколы стимуляции яичников

CCRM разработал ряд протоколов, которые индивидуальны для каждого пациента и будут предоставлены вашим врачом после завершения тщательной оценки. Важные характеристики, которые принимаются во внимание, включают возраст, анамнез, результаты тестирования яичникового резерва (уровни ФСГ, эстрадиола, АМГ) и количество антральных фолликулов.

Есть несколько классов лекарств, которые обычно используются как часть процесса стимуляции. Важно помнить, что не все эти агенты входят в состав каждого протокола. Большинство лекарств можно вводить самостоятельно в виде небольших инъекций под кожу (подкожные инъекции).

Грунтовка или подготовка

За несколько недель до начала стимуляции яичников назначают различные препараты. Они предназначены либо для улучшения реакции яичников, либо для обеспечения более симметричного роста фолликулов и созревания яиц.Это могут быть оральные контрацептивы или оральные эстрогены, а иногда и тестостерон, как будет указано в специальном протоколе, установленном вашим врачом CCRM.

Гонадотропины

Это различные лекарства, которые стимулируют созревание покоящихся фолликулов и представляют более высокие уровни гормонов ФСГ и, возможно, ЛГ (лютеинизирующий гормон), которые позволяют развиваться более чем одной яйцеклетке. Первоначальная дозировка подбирается индивидуально для каждого пациента, а дозы корректируются на основе оценки уровней гормонов с помощью анализов крови и ультразвуковых исследований, которые отражают рост фолликулов и созревание яйцеклеток.В настоящее время доступные в США агенты имеют торговые марки Гонал-Ф, Фоллистим и Менопур. Продолжительность приема варьируется для каждого человека, но обычно средняя продолжительность составляет 9-12 дней.

Подавление овуляции

Одна из проблем, связанных со стимуляцией яичников, заключается в том, что у женщины возможна преждевременная овуляция, а это означает, что яйцеклетки не могут быть извлечены. Чтобы этого не произошло, обычно назначают лекарства одного из двух классов. Лекарства первого класса называются агонистами гонадолиберина.Наиболее часто используемым агентом в США является ацетат лейпролида (Lupron и дженерики). Лупрон заставляет гипофиз выделять большое количество ФСГ и ЛГ (лютеинизирующего гормона) в течение нескольких дней, пока его запасы не истощатся. Поскольку продолжительное использование Lupron препятствует выработке гипофизом новых запасов ФСГ и ЛГ, количество этих гормонов, выделяемых в день, становится очень низким через 7-10 дней. Цель Lupron — обеспечить низкий уровень ЛГ в крови в течение последних нескольких дней роста фолликулов.Высокий уровень ЛГ может привести к плохому качеству яиц, преждевременной овуляции и стимулировать выработку прогестерона яичниками. Преждевременное повышение уровня прогестерона может вызвать несоответствующее созревание слизистой оболочки матки и снизить вероятность имплантации эмбриона. Молодых женщин или женщин с поликистозом яичников обычно лечат лупроном в течение примерно 10 дней до начала введения ФСГ. При таком «длинном лупроновом» режиме гипофиз больше не выделяет большое количество ЛГ и ФСГ, когда вводятся гонадотропины.Некоторым женщинам будет назначен график приема лекарств Lupron от «обострения». Это включает начало приема Люпрона в начале менструального цикла после подавления функции гипофиза и яичников в течение одного месяца приема противозачаточных таблеток. Люпрон вызывает быстрое увеличение высвобождения ФСГ и ЛГ гипофизом и инициирует рост фолликулов, но со временем также подавляет овуляцию. На третий день после начала приема люпрона женщина начинает уколы гонадотропинов, чтобы стимулировать непрерывный рост фолликулов, поскольку высвобождение ФСГ гипофизом начинает снижаться.

Другой класс препаратов, называемых антагонистами гонадотропин-высвобождающего хоромона (ГнРГ) (с торговыми марками в Соединенных Штатах ганиреликс или цетротид), чаще используется в наших протоколах, поскольку они вызывают быстрое подавление спонтанного выброса ЛГ и овуляции без чрезмерного подавление функции яичников. Эти лекарства обычно не назначают до тех пор, пока стимуляция яичников не начнется.

Спусковой выстрел

Когда фолликулы достаточно разрастаются, соответственно повышается уровень эстрадиола, овуляция запускается одним из двух способов.Один из подходов — введение укола ХГЧ (хорионического гонадотропина человека). Это гормон беременности, но структурно он имеет много общего с гормоном ЛГ и, следовательно, может вызывать овуляцию. Второй подход состоит в том, чтобы фактически назначать лупрон пациентам, которые принимают цетротид или ганиреликс в рамках своего протокола. Это заставляет гипофиз высвобождать собственные запасы ЛГ, чтобы вызвать овуляцию. Было показано, что этот последний подход значительно снижает риск синдрома гиперстимуляции яичников у женщин с очень высоким уровнем эстрадиола.В некоторых протоколах указаны оба агента. Эти агенты обычно вызывают овуляцию через 36-44 часа после приема. Поэтому процедура аспирации ооцитов (извлечения яйцеклеток) обычно назначается через 35 часов после приема этих лекарств. Ваш врач обсудит, какой подход лучше всего соответствует вашим индивидуальным потребностям.

Индукция овуляции | Обучение пациентов

Для индукции овуляции используется гормональная терапия для стимуляции развития и высвобождения яйцеклеток или овуляции.Исторически сложилось так, что эти препараты были разработаны для индукции овуляции у женщин, у которых овуляция не происходила сама по себе, как правило, у женщин с нерегулярным менструальным циклом. Цель состояла в том, чтобы произвести одно здоровое яйцо.

Второе применение индукции овуляции состояло в том, чтобы увеличить количество яйцеклеток, достигающих зрелости за один цикл, чтобы увеличить шансы на зачатие. Первоначальными средствами для этого лечения, которые использовались сначала для экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), а затем и для более простых методов лечения, были инъекционные препараты.Эти агенты несут повышенный риск многоплодной беременности, гиперстимуляции яичников, а также увеличивают затраты и затраты времени.

Совсем недавно, в середине 90-х годов, появились данные, свидетельствующие о том, что лечение лекарствами от бесплодия может иметь преимущество даже у овуляторных женщин. У этих женщин с «необъяснимым бесплодием» могут быть незначительные дефекты овуляции, и лекарства могут вызвать созревание двух-трех яйцеклеток вместо одной. Таким образом, это лечение улучшает качество и количество овуляции, тем самым увеличивая частоту наступления беременности.

У овуляторных женщин индукция овуляции всегда сочетается с внутриматочной инсеминацией. Индукция овуляции должна прогрессировать только после полной и тщательной оценки. Все основные гормональные нарушения, такие как дисфункция щитовидной железы, следует лечить, прежде чем прибегать к индукции овуляции препаратами для лечения бесплодия.

Для индукции овуляции используются следующие распространенные препараты для лечения бесплодия.

Цитрат кломифена (серафен и кломид)

Цитрат кломифена — пероральный препарат, который вызывает овуляцию, блокируя рецепторы эстрогена.Этот искусственный антиэстрогеновый эффект заставляет ваше тело полагать, что уровень эстрогена низкий, что стимулирует выработку большего количества фолликулостимулирующего гормона (ФСГ). Цитрат кломифена действует как агент фертильности у женщин, вызывая суперовуляцию — выделение нескольких яйцеклеток в данном менструальном цикле.

При приеме цитрата кломифена необходим некоторый контроль. Этот мониторинг может включать ультразвуковое исследование, определение уровня эстрогена в крови и определение лейтинизирующего гормона (ЛГ) в моче.

продолжить чтение

При необъяснимом бесплодии цитрат кломифена назначают при внутриматочной инсеминации (ВМИ). При использовании для индукции овуляции у женщин, у которых не происходит овуляция, ВМИ не требуется.

Менопаузальный гонадотропин человека (Pergonal, Humegon и Repronex)

Менопаузальный гонадотропин человека (чМГ) — это лекарство, состоящее из фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и лейтинизирующего гормона (ЛГ). Он используется для стимуляции развития яйцеклеток у женщин, у которых не происходит спонтанная овуляция или которые овулируют крайне нерегулярно, или для увеличения количества яйцеклеток, вырабатываемых за один цикл, у женщин, которые уже овулируют.Из-за вариабельности реакции от пациента к пациенту нельзя рекомендовать фиксированный режим дозирования. Каждый цикл пациента должен быть индивидуальным. Однако обычно считается, что он является более сильным агентом суперовуляции, чем пероральные препараты.

Это лекарство от бесплодия может использоваться как при внутриматочной инсеминации (ВМИ), так и при экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО).

Необходима какая-то форма наблюдения за реакцией яичников. В настоящее время наилучшим подходом является сочетание измерения эстрогена в крови (E2) и ультразвука.Мониторинг сводит к минимуму риск осложнений.

Менопаузальный гонадотропин человека доступен только в инъекционной форме. Техники самостоятельного введения инъекций преподаются в специальном классе, проводимом медперсоналом Центра репродуктивного здоровья UCSF.

Фолликулостимулирующий гормон (Follistim / Gonal-F, Bravelle)

Препараты

ФСГ используются для стимуляции набора и развития нескольких яйцеклеток у женщин во время цикла индукции овуляции. Продукты ФСГ можно использовать отдельно или в комбинации с менопаузальным гонадотропином человека (чМГ) для индукции суперовуляции.

Из-за вариабельности реакции от пациента к пациенту нельзя рекомендовать фиксированный режим дозирования. Каждый цикл пациента должен быть индивидуальным, с ультразвуковыми исследованиями и тестами на уровень эстрогена в крови для оценки реакции яичников. Мониторинг сводит к минимуму риск осложнений.

ФСГ доступен только в инъекционной форме. Техники самостоятельного введения инъекций преподаются в специальном классе, проводимом медперсоналом Центра репродуктивного здоровья UCSF.

Хорионический гонадотропин человека (Профаси, Прегнил, Овидрел)

Хорионический гонадотропин человека (ХГЧ) — это естественный гормон, который помогает в окончательном созревании яйцеклеток и заставляет яичники выделять зрелые яйцеклетки (овуляция).Он также стимулирует желтое тело выделять прогестерон, чтобы подготовить слизистую оболочку матки для имплантации оплодотворенной яйцеклетки. Овуляция обычно происходит примерно через 36 часов после введения ХГЧ.

Препарат вводится самостоятельно в виде инъекций. Техники самостоятельного введения инъекций преподаются в специальном классе, проводимом медперсоналом Центра репродуктивного здоровья UCSF.

Ингибитор лейпролида (Lupron) и синтетического гонадотропина (FSH / LH)

Люпрон подавляет секрецию мозгом лейтинизирующего гормона (ЛГ) и фолликулостимулирующего гормона (ФСГ).Поэтому его используют при подготовке к циклам лечения препаратами для индукции овуляции, такими как экзогенный hMG-LH / FSH и / или FSH. Он улучшает набор фолликулов, предотвращая набор доминирующего фолликула для следующего менструального цикла. Lupron позволяет яичникам реагировать на набор нескольких фолликулов, поскольку в большинстве случаев можно отменить выбор одного доминантного фолликула. Он также предотвращает преждевременную овуляцию, предотвращая выброс ЛГ.

Для подтверждения эффективности лечения люпроном перед началом стимуляции яичников проводится ультразвуковое исследование, и может потребоваться определение уровня эстрогена (E2) в крови.Лупрон также можно использовать для стимуляции ФСГ, если он используется в начале менструального цикла. Это свойство препарата помогает пациентам с плохой реакцией.

Люпрон выпускается в форме для инъекций. Техники самостоятельного введения инъекций преподаются в специальном классе, проводимом медперсоналом Центра репродуктивного здоровья UCSF.

Протоколы ЭКО для стимуляции лекарствами и лекарствами

• Чтобы добиться максимального успеха при экстракорпоральном оплодотворении, мы хотим получить от женщины большое количество высококачественных яйцеклеток.Обычно мы стараемся получить около 10-18 яиц во время процедуры извлечения яиц.
• Показатели успешности ЭКО коррелируют с количеством извлеченных яйцеклеток.
• Существует несколько протоколов приема лекарств для стимуляции яичников, которые используются для «накачки» яичников для образования достаточного количества фолликулов и яиц. Без стимулирующих лекарств яичники производят и выделяют только 1 зрелую яйцеклетку за менструальный цикл (месяц).
• Обычно используемые схемы стимуляции включают инъекции фолликулостимулирующего гормона — ФСГ.

Существует 3 очень часто используемых протокола стимуляции яичников для экстракорпорального оплодотворения:

1. Протокол лютеинового люпрона, также называемый «длинным люпроном», или «подавляющая регуляция» агонистов.
2. Протоколы антагонистов, которые включают использование препаратов антагонистов ГнРГ
3. Протоколы обострения и микровспышек, также называемые короткими протоколами люпрона или короткими протоколами, используются для пациентов, у которых ожидается низкий ответ на стимуляцию яичников

Фолликулы в трехмерном ультразвуковом изображении от стимулированного яичника
Трехмерное ультразвуковое изображение нескольких фолликулов в яичнике, стимулированном для ЭКО
Наши трехмерные ультразвуковые аппараты рассчитывают точные размеры фолликулов

Протоколы стимуляции ЭКО в США обычно включают использование 3 типов лекарств:

1. Лекарство для подавления выброса ЛГ и овуляции до тех пор, пока не будут готовы развивающиеся яйца.
   Для этого используются препараты 2-х классов:
   • Агонист GnRH (агонист гонадотропин-рилизинг-гормона), такой как Lupron
   • ГнРГ-антагонист, такой как ганиреликс или цетротид
2. Продукт ФСГ (фолликулостимулирующий гормон) для стимуляции развития нескольких яиц
   • Gonal-F, Follistim, Bravelle, Menopur
3. ХГЧ (хорионический гонадотропин человека), вызывающий окончательное созревание яиц

Яичники стимулируют инъекционными препаратами ФСГ в течение примерно 7-12 дней, пока не разовьются множественные фолликулы зрелого размера.

Какова цель хорошей стимуляции яичников при экстракорпоральном оплодотворении?

При стимуляции яичников для экстракорпорального оплодотворения цель состоит в том, чтобы получить приблизительно от 8 до 15 качественных яйцеклеток во время процедуры извлечения яйцеклеток.

Мы не хотим, чтобы чрезмерная стимуляция яичников могла вызвать значительный дискомфорт для женщины и в редких случаях привести к синдрому гиперстимуляции яичников, СГЯ.

В последние годы мы использовали триггер Lupron для снижения или устранения рисков синдрома гиперстимуляции яичников
Наше исследование 2014 года по использованию триггеров Lupron для поддержания высоких показателей успеха и снижения любых рисков гиперстимуляции
Мы также не хотим, чтобы стимуляция яичников была недостаточной и давайте нам только несколько яиц, если мы могли бы получить больше, используя более высокие дозы лекарств и т. д.

Экстракорпоральное оплодотворение может быть успешным при очень небольшом количестве извлеченных яиц, но показатели успеха значительно выше, когда извлекается больше яиц.

Подробнее о количестве яиц и успешности экстракорпорального оплодотворения

При стимуляции яичников врач-специалист по бесплодию должен:

• Выберите правильный протокол приема лекарств и режим дозирования
• Наблюдать за прогрессом стимуляции пациента, чтобы можно было правильно корректировать дозы лекарств.
• Триггер с ХГЧ в идеальное время.Раннее или слишком позднее срабатывание снижает успех и иногда может повысить риск гиперстимуляции яичников (если сработает поздно).

Стимулированный яичник для ЭКО
Ультразвук нескольких фолликулов (черные области) в стимулированном яичнике
Желтые курсоры очерчивают фолликул диаметром 15 мм
Фолликулы наиболее зрелого размера (около 15-20 мм в диаметре) дают зрелые яйца при извлечении

Использование новейшей ультразвуковой технологии 3D для получения точных измерений

Контроль качества на протяжении всего процесса очень важен при экстракорпоральном оплодотворении.Одним из способов улучшения контроля качества в нашей программе является использование узкоспециализированного ультразвукового оборудования.

Мы используем ультразвуковой аппарат GE Voluson E8 со встроенным компьютером, который может определять и точно измерять развивающиеся фолликулы.

Мы обнаружили, что этот метод более точен и надежен по сравнению с традиционным методом, который обычно представляет собой ручные измерения в двух измерениях.

Компьютер в аппарате отслеживает границы фолликула (в трех измерениях).Затем он рассчитывает объем для каждого из них. По объему он вычисляет средний диаметр каждого фолликула (как если бы он был сферой).

Эта технология дает нам более точные и надежные измерения, чем раньше.

2D и 3D ультразвуковые изображения со всеми 3 плоскостями в стимулированном яичнике

Ультразвуковое изображение показывает три плоскости в объеме данных одного яичника
У этого пациента почти конец стимуляции — в яичнике видны многочисленные фолликулы
Вверху слева = сагиттальная плоскость, вверху справа = поперечная плоскость, внизу слева = корональная плоскость
В правом нижнем углу представлен трехмерный вид фолликулов (созданный компьютером)
Те же изображения крупным планом см. Ниже

Крупный план поперечной плоскости (из того же изображения выше)
Компьютерные кривые фолликулов разного цвета
Визуализированное трехмерное ультразвуковое изображение фолликулов в стимулированном яичнике

Крупным планом — трехмерное изображение нескольких фолликулов в стимулированном яичнике
Компьютер в машине сделал «визуализированное» изображение из захваченного объема данных
Очевидно, что фолликулы не имеют сферической формы.

Как осуществляется мониторинг стимуляции экстракорпорального оплодотворения?

• Мы пытаемся стимулировать женщину получить как минимум 4 фолликула диаметром 14-20 мм.
• В идеале должно быть не менее 8 фолликулов размером 13-20 мм.
• Цель — получить хорошее количество (около 8-15) качественных яиц
• Контролируются уровни гормонов в крови и размеры развивающихся фолликулов.
• Ультразвук используется для измерения фолликулов (обсуждалось выше на этой странице)
• Уровень гормона эстрогена в крови важен. Уровни эстрогена (фактически эстрадиола) обычно ниже 60 пг / мл на исходном уровне цикла и значительно повышаются по мере развития нескольких фолликулов.
• Пиковые уровни эстрадиола при ЭКО во время ХГЧ обычно составляют от 1000 до 4000 пг / мл.
• Процесс стимуляции обычно занимает около 8-10 дней

Уровни гормона эстрогена в цикле ЭКО
График, показывающий уровни гормона эстрогена во время стимуляции ЭКО
Эстрадиол начинает низкий и повышается до 1000-4000 пг / мл к моменту инъекции ХГЧ

• Инъекция ХГЧ делается, когда уровень эстрогена и измерения фолликулов лучше всего подходят для успешного результата.Укол ХГЧ необходим, чтобы вызвать окончательное созревание яйца.
• Извлечение яйцеклеток запланировано на 34-35 часов после инъекции ХГЧ — незадолго до того, как организм женщины может начать выделять яйцеклетки (овуляция).

См. Образец календаря ЭКО Lupron с указанием времени посещения офиса и процедур

Сколько фолликулов нужно, чтобы забеременеть с помощью ЭКО?

Обычно получить достаточно фолликулов для развития несложно. Однако иногда яичники плохо реагируют — и наблюдается небольшое количество растущих фолликулов.Способность яичников хорошо стимулировать и давать нам большое количество яйцеклеток можно довольно хорошо предсказать с помощью ультразвукового исследования — подсчета антральных фолликулов.

Минимальное количество фолликулов, необходимое для проведения процедуры экстракорпорального оплодотворения, зависит от нескольких факторов, включая их размер, возраст женщины, результаты предыдущих стимуляций и готовность пары (и врача) продолжить извлечение яйцеклеток, когда они будут будет получено небольшое количество яиц.

По нашему опыту, успешность ЭКО очень низкая при менее чем 3 зрелых фолликулах.

Некоторые врачи скажут, что у вас должно быть не менее 5 яйцеклеток размером 14 мм или больше, в то время как другие могут выполнять извлечение яйцеклеток только с одним фолликулом. Для большинства программ ЭКО в США требуется минимум 3-4 зрелых (или близких к зрелости) фолликула.

Женщины, которые с большей вероятностью будут плохо реагировать на стимуляцию яичников, — это женщины с низким содержанием антрального отдела, женщины старше 37 лет, женщины с повышенным уровнем ФСГ и женщины с другими признаками пониженного резерва яичников.

Стимуляция яичников — пероральные и инъекционные препараты от бесплодия

Во время фазы стимуляции яичников при ЭКО мы используем инъекционные препараты для лечения бесплодия, чтобы стимулировать яичники к выработке нескольких яйцеклеток.

Стимуляция яичников — важный компонент успешного цикла ЭКО. На этом этапе лечения вы принимаете гормональные препараты (также известные как препараты для лечения бесплодия), которые стимулируют яичники производить несколько жизнеспособных яйцеклеток. Несколько яиц увеличивают вероятность того, что 1) у вас будут жизнеспособные яйца и 2) у вас появятся дополнительные эмбрионы, которые можно заморозить, если для достижения беременности потребуются дополнительные попытки.

Стимуляция яичников — это контролируемый процесс, способствующий оптимальному созреванию яйцеклетки

После того, как доктор Дэн Гельбах выполнил фазу подавления ЭКО (в которой мы подавляем естественную выработку гормонов яичников, что позволяет нам синхронизировать производство яйцеклеток), начинается стимуляция яичников. Эта фаза ЭКО обычно длится от 7 до 10 дней и включает несколько этапов.

• Наши сотрудники проинструктируют вас, как делать инъекции. Большинство лекарств можно принимать самостоятельно.
• Доктор Гельбах и его сотрудники будут внимательно следить за вашим прогрессом с помощью анализов крови и ультразвука, чтобы убедиться, что вы реагируете на инъекции по мере необходимости. Мы также корректируем дозировку лекарств в зависимости от реакции вашего организма.
• Как только фолликулы (наполненные жидкостью мешочки, содержащие ооциты или незрелые яйцеклетки) созреют до 18–20 мм в диаметре, мы проинструктируем вас сделать последнюю инъекцию, которая подготовит ваши яичники к высвобождению яйцеклеток.
• Примерно через 36 часов после инъекции ХГЧ мы запланируем забор яйцеклеток.

Инъекционные препараты для лечения бесплодия обеспечивают прямую стимуляцию яичников

Инъекционные препараты для лечения бесплодия — это гонадотропины, содержащие ФСГ (фолликулостимулирующий гормон) и / или ЛГ (лютеинизирующий гормон). Преимущество этих препаратов в том, что они точно такие же, как и гормоны (ФСГ и ЛГ), обнаруженные в организме женщины. Следовательно, препараты стимулируют яичники напрямую, в отличие от пероральных препаратов (таких как Кломид® и Фемара®), которые обеспечивают непрямую стимуляцию яичников.

У инъекционных препаратов есть некоторые возможные побочные эффекты, но большинство из них мягкие: раздражение кожи, болезненность, синяки или припухлость в месте инъекции.Редко у некоторых женщин может возникнуть синдром гиперстимуляции яичников. Симптомы включают увеличение яичников, задержку жидкости и увеличение веса.

Существует также повышенная вероятность многоплодной беременности. Однако мы следуем рекомендациям Американского общества репродуктивной медицины в отношении количества эмбрионов для переноса и обсуждаем количество эмбрионов, которые вы хотите перенести.

Доктор Гельбах и опытный персонал Центра репродукции Среднего Запада предоставят вам полную информацию и подробные инструкции во время процесса стимуляции яичников.Если вы хотите узнать больше об ЭКО, запишитесь на консультацию к Dr. Gehlbach.

Как работает индукция овуляции? |

Когда вы начинаете тестирование и последующее лечение бесплодия, вы, вероятно, думаете, что вам нужна шпаргалка с определениями, чтобы вы могли понять, как много незнакомых модных словечек и имен. Будьте готовы, потому что к тому времени, когда вы возьмете в руки свой маленький узелок радости, вы почувствуете себя ходячим глоссарием терминов, связанных с рождаемостью.

Если ваш врач подозревает, что нерегулярная овуляция или ее отсутствие является причиной вашей неспособности забеременеть, он может предложить индукцию овуляции, чтобы добиться успеха. Как вы знаете, овуляция — это процесс, при котором ваше тело выпускает зрелую яйцеклетку, готовую к оплодотворению. Неспособность к регулярной овуляции или ее отсутствие затрагивают 25-30% женщин, страдающих бесплодием.

Для индукции овуляции используются лекарства, способствующие овуляции, что увеличивает ваши шансы на получение жизнеспособной яйцеклетки, которую можно оплодотворить.Конечная цель индукции овуляции — повысить способность женщины забеременеть посредством спланированного полового акта, внутриматочной инсеминации, ЭКО или другого лечения бесплодия.

Необходимость индукции овуляции

Определение того, есть ли у вас овуляция, является первым шагом к определению того, является ли индукция овуляции правильным лечением для вас. Ваш врач может проверить вашу мочу на наличие лютеинизирующего гормона, который повышается перед овуляцией, может быть назначено трансвагинальное ультразвуковое исследование или вы можете пройти другую форму тестирования, которая позволит врачу понять ваш цикл овуляции.

К состояниям, связанным с использованием индукции овуляции, относятся:

• Состояния, такие как синдром поликистозных яичников, которые подавляют или прерывают овуляцию.
• Дисбаланс уровней репродуктивных гормонов.
• Заболевания, косвенно влияющие на овуляцию, такие как аутоиммунные состояния, заболевания щитовидной железы и расстройства пищевого поведения.
• Ожирение или недостаточный вес
• Перетренированность и легкая атлетика, которые могут повлиять на ваш цикл

Лекарства, используемые для индукции овуляции

Если ваш врач определит, что индукция овуляции необходима, вам будут прописаны лекарства.Эти лекарства созданы на основе гормонов и предназначены для регулирования ваших репродуктивных гормонов и увеличения шансов на овуляцию. Некоторые из распространенных лекарств, назначаемых для индукции овуляции:

• Цитрат кломифена, также называемый CC: Для женщин с нормальными гормонами гипофиза, но у которых не происходит связанных с циклом изменений гормонов, CC действует как гормональный стимулятор. Это один из наиболее распространенных препаратов для индукции овуляции, более широко известный под названием Кломид.

• Инсулино-сенсибилизирующие агенты: Для женщин с СПКЯ нередко имеются доказательства предиабета или диагностирован диабет. Лекарства, повышающие чувствительность к инсулину, сводят к минимуму выработку андрогенов, и овуляция возобновляется. Общеизвестное название этого препарата — метформин.

• Ингибиторы ароматазы: Этот гормональный препарат работает так же, как CC, поскольку он действует непосредственно для стимуляции овуляции. Доказано, что ингибиторы ароматазы эффективны для некоторых пациентов, страдающих СПКЯ.Летрозол и торговая марка Фемара — более узнаваемые названия этого лекарства.

• Гонадотропины: Гонадотропины состоят из двух отдельных инъекционных препаратов на основе гормонов. Лютеинизирующий гормон (ЛГ) и фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) обычно вырабатываются гипофизом и играют важную роль в развитии яйцеклетки. Гонадотропины — очень эффективные и очень мощные гормональные тренажеры. По этой причине во время лечения вы будете находиться под более тщательным медицинским наблюдением, чем при приеме других препаратов для индукции овуляции.Это поможет свести к минимуму риски, включая гиперстимуляцию яичников, которая может привести к болезненному опуханию яичников и появлению нескольких эмбрионов.

Кто лучше всего подходит для индукции овуляции?

Индукция овуляции приносит пользу женщинам с нерегулярным циклом или у которых овуляция отсутствует. Женщины, страдающие прерывистой овуляцией, например, страдающие СПКЯ, также являются отличными кандидатами для индукции овуляции.

Для тех пар и отдельных лиц, которые планируют пройти ЭКО, индукция овуляции является частью лечения.Лекарство помогает женщине выделять несколько яйцеклеток, которые затем могут быть признаны здоровыми и пригодными для оплодотворения в лаборатории.

Каковы риски и побочные эффекты?

Самый большой риск, связанный с индукцией яичников, — это синдром гиперстимуляции яичников или СГЯ. Как упоминалось выше, СГЯ может вызвать болезненный отек яичников, однако с помощью медицинского вмешательства побочный эффект можно контролировать. Симптомы СГЯ включают:

• Вздутие живота
• Тошнота
• Головокружение
• Затуманенное зрение
• Головные боли
• Проблемы с дыханием
• Нежность и боль в области таза
• Приливы
• Прибавка в весе

Еще одна прибавка в весе риск индукции яичников — это возможность появления нескольких эмбрионов из-за суперовуляции.Многоплодная беременность сопряжена с такими рисками, как потеря беременности, преждевременные роды и другие осложнения для матери и плода. Вот почему врач обязательно должен следить за вами во время лечения.

Преимущества индукции овуляции

Индукция овуляции обычно является первым курсом лечения бесплодия. Это неинвазивно. Индукция овуляции также улучшает ваши шансы при использовании в сочетании с ЭКО и ВМИ. После возобновления фертильности ваши шансы на беременность, в зависимости от каких-либо основных проблем с фертильностью, очень высоки.

Стимуляция яичников | Больницы и клиники Университета Айовы

Следующим шагом в процессе экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) является стимуляция яичников путем ежедневных инъекций гормонов. Эти гормоны регулярно вырабатываются в вашем организме, однако инъекции, которые вы будете делать, содержат более высокую дозу, чем естественная. Это позволяет созревать нескольким яйцеклеткам в яичнике, что увеличивает вероятность наступления беременности.

Препараты для лечения бесплодия, обычно предоставляемые в рамках этой программы, включают:

• Леупролид
• Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ)
• Менопаузальные гонадотропины человека (чМГ)
• Хорионический гонадотропин человека (ХГЧ)
• Антагон
• Прогестерон в масле
• Таблетки эстрадиола

Иногда мы предшествуем циклу стимуляции с помощью противозачаточных таблеток, в зависимости от вашего протокола цикла ЭКО.Ваш врач определит, какой протокол лучше всего подходит для вас, и вместе с вами будет рассмотрена подробная информация.

Во время цикла ЭКО мы отслеживаем развитие яйцеклеток внутри фолликулов яичников, отслеживая уровень гормонов в крови и выполняя УЗИ. Обычно вам нужно будет увидеться примерно три-четыре раза во время этой стимуляции, чтобы отслеживать прогресс.

Возможные осложнения при стимуляции яичников

Цикл можно отменить, если яичники не отвечают оптимально.Частота отмены цикла составляет примерно от 5 до 10 процентов и зависит от возраста, причем пожилые пациенты отменяют ее чаще.

Еще одно возможное осложнение во время процесса стимуляции называется гиперстимуляцией яичников. Гиперстимуляция яичников — это состояние, которое развивается, когда яичники становятся очень увеличенными и болезненными из-за используемых стимулирующих препаратов.

Гиперстимуляция яичников может привести к развитию тазовой боли и накоплению тазовой жидкости, что иногда требует постельного режима или госпитализации.