Горячая тема: каковы особенности иммунной системы птиц?

Anja Pastor / Аня Пастор: Доброе утро, Prof. Kaspers / профессор Касперс. В этом интервью мы затронем интересную тему: иммунную систему птиц. Чтобы погрузиться в тему: в чем основное отличие иммунной системы птиц от иммунной системы млекопитающих?

Bernd Kaspers / Бернард Касперс: Выделяются две особенности иммунной системы птиц.
Во-первых, у птиц отсутствуют высокоорганизованные лимфатические узлы, как описано у млекопитающих. Однако рудиментарные лимфатические узлы развиваются в лимфатических сосудах, но не влияют на ток лимфы. Они расположены в стенке глубоких лимфатических сосудов и поэтому называются «пристеночные лимфатические узлы». Их функциональная значимость практически неизвестна. Второе существенное отличие — это наличие уникального лимфоидного органа, Фабрициевой сумки (бурсы), который встречается только у птиц. Бурса — это место развития В-клеток, и ее зачаток у цыплят появляется примерно на 8-10 день эмбриогенеза. При вылуплении цыпленка зрелые В-клетки начинают мигрировать из бурсы во вторичные лимфоидные ткани. Интересно, что к половой зрелости бурса инволюционирует (редуцируется или полностью утрачивается). До сих пор неизвестно, созревают ли и где В-клетки после инволюции бурсальной сумки. Развитие В-клеток в бурсе интенсивно изучается. Кроме того, описаны другие многочисленные структурные и функциональные различия между птицами и млекопитающими, такие как маленький и простой главный комплекс гистосовместимости, пониженное количество цитокинов и хемокинов и морфологические различия зародышевых центров.

Тем не менее, птицы реагируют на патогенные факторы так же, как и млекопитающие.

AP: Удивительно, что у птиц нет лимфатических узлов. Как птицы без них справляются?

BK: Птицы обладают высокоэффективными адаптивными иммунными ответами на инфекцию или вакцинацию, сопоставимыми с млекопитающими. Хорошо описано, что зародышевые центры образуются в лимфоидных тканях, связанных со слизистой оболочкой (например, железе Хардера, бронхиальной лимфоидной ткани, миндалинах слепой кишки) и селезенке в ответ на иммунизацию, что приводит к образованию высокоаффинных антител и переключению с класса IgM к иммуноглобулинам IgY (IgG). Поэтому предполагается, что эти структуры компенсируют отсутствие лимфатических узлов.

AP: На ваш взгляд в чем заключается главный пробел в знаниях об иммунологии птиц?

BK: В то время как ответ B-клеток на инфекцию или вакцинацию легко определить количественно с помощью анализов ELISA на антитела, специфические ответы T-клеток трудно проанализировать. Современные методы требуют наличия лаборатории клеточных культур и свежих образцов органов. В обычных условиях птицеводства эти требования выполняются редко. Основной проблемой является разработка тест-систем, которые позволят отобрать образцы в полевых условиях и отправить их в обычные лаборатории для качественного и / или количественного анализа ответов Т-клеток. Кроме того, нам необходимо лучше понимать поглощение, переработку и презентацию антигенов у цыплят, чтобы таргетировать вакцины и разработать новые стратегии вакцинации.

AP: Если заглянуть в литературу, можно увидеть, что большое количество иммунологических исследований проводится на курах-несушках, а некоторые - на бройлерах, в то время как иммунологические исследования других домашних птиц не проводятся. Можете ли вы пояснить причины этого?

BK: Сообщество орнитологов-иммунологов невелико и в основном сосредоточено на курице. Исторически сложилось так, что исследования на цыплятах способствовали ряду прорывов в иммунологии. Данные исследования привели к разработке специфических реагентов, включая моноклональные антитела, рекомбинантные цитокины и анализы для количественной оценки иммунных ответов. Большинство этих реагентов не вступают в перекрестную реакцию с другими видами птиц, и, следовательно, новые и специфичные для вида инструменты должны разрабатываться с нуля. Ведутся разработки с утками из-за интереса к гусеобразным (таким как гуси, утки и лебеди) как к резервуару для вирусов птичьего гриппа. Соответственно, исследования этих видов ограничены.

AP: Бройлеров забивают в довольно молодом возрасте. Когда у курицы полностью развивается иммунная система? Каковы последствия для современного бройлерного производства?

BK: Врожденная иммунная система созревает во время эмбрионального развития и в основном именно она функционирует при вылуплении. Напротив, развитие адаптивной иммунной системы происходит через несколько недель после вылупления. Мы знаем, что первая волна Т-клеток мигрирует из вилочковой железы во вторичные лимфоидные органы за несколько дней до вылупления, но подавляющее большинство выделяется после вылупления. В-клетки начинают покидать сумку Фабрициуса при вылуплении, но значительная колонизация периферических лимфоидных тканей В-клетками наблюдается в конце первой недели после вылупления. Аналогичным образом, новообразованные антитела (первоначально изотипа IgM) появляются между 3 и 7 днями после вылупления в низких концентрациях, за которыми через несколько дней выделяются IgY и IgA. Трудно определить время, когда система полностью развита, но требуется не менее 2-3 недель для увеличения количества лимфоцитов во вторичных лимфоидных органах и тканях слизистой оболочки и до 4 недель для полного развития организованных лимфоидных структур, таких как зародышевые центры. До этого момента вакцинация может быть не совсем эффективной. В этот период врожденная иммунная система и материнские антитела обеспечивают защиту от инфицирования.

AP: Если цыплята остаются с курицей после вылупления, они потребляют материнскую микробиоту. Данный подход невозможен в современных производственных системах. Как это влияет на развитие иммунной системы?

BK: Микробная колонизация кишечника имеет решающее значение для раннего и правильного развития иммунной системы, как кишечной, так и системной. У цыплят, выращенных в стерильных условиях (стерильные цыплята), отсутствуют B-клетки в тканях кишечника и отсутствуют зародышевые центры в миндалинах слепой кишки. Следовательно, уровни иммуноглобулинов в плазме очень низкие, а антитела IgA не образуются. Колонизация определенными пробиотическими бактериями может вызвать частичное созревание системы, но даже комбинации из девяти бактерий не вызывают полного созревания по сравнению с консорциумами бактерий материнского происхождения, полученными при вылуплении. Дальнейшая работа должна будет определить штаммы для применения в полевых условиях, которые будут эффективно стимулировать развитие адаптивной иммунной системы после вылупления.

AP: Иногда цыплят везут на большое расстояние от инкубатория до фермы. Влияет ли отсутствие корма в процессе транспортировки на иммунную систему?

BK: Иммунодефицитные состояния обычно наблюдаются при выраженном недоедании. Таким образом, недоедание в течение нескольких часов оказывает незначительное влияние на иммунную систему. Однако стрессовые реакции, связанные с транспортировкой, могут повлиять на здоровье животных несколькими способами. Кратковременные реакции на стресс приводят к активации оси физиологического стресса и более сильной активации иммунной системы (например, увеличению количества гетерофилов), что может помочь контролировать инфекции при синдроме проницаемого кишечника.

AP: Вы и ваша рабочая группа обнаружили, что chPTX3 - белок острой фазы - можно использовать для оценки воспалительных процессов у кур-несушек. Можно ли для соответствующей оценки использовать chPTX3 для других видов домашней птицы и когда его следует анализировать?

BK: Белки острой фазы (БОФ) обычно используются в качестве маркеров воспаления у людей. Их количественно определяют в образцах крови, где в таких условиях они могут увеличиваться до 1000 раз. PTX3 - лишь один из множества БОФ, и еще предстоит исследовать, какой из этих белков лучше всего подходит в качестве раннего маркера. Основным недостатком диагностики является необходимость сбора крови у нескольких птиц, что в большинстве случаев нецелесообразно. Требуется дополнительное время, чтобы разработать хорошие препараты для оценки воспаления. Прилагаются большие усилия по выявлению маркеров в фекалиях, указывающих на воспаление кишечника. Мы не исследовали PTX3 у других видов, но высокая гомология последовательности у PTX3 между лягушками и человеком предполагает, что PTX3 у других птиц очень похож на куриный PTX3.

AP: Каково ваше "главное послание" для академических кругов и животноводческой отрасли?

BK: Курица по-прежнему является интересным модельным организмом для исследования эмбрионального развития и иммунной системы. Что нам нужно, так это определить наиболее важные проблемы для птицеводства и создать совместные программы, которые будут поддерживать весь спектр от фундаментальных исследований до применения в полевых условиях, которые вполне могут включать другие представляющие интерес виды птиц. Например, минимизация реакций на хронический стресс и связанное с ним подавление иммунитета в полевых условиях будет лишь одной из этих областей и поможет улучшить здоровье и благополучие животных.
Большое спасибо за ваши инсайты, профессор Касперс, было приятно брать у вас интервью.

Bernd Kaspers
Professor of Animal Physiology, LMU Munich, Germany
Профессор физиологии животных, LMU Мюнхен, Германия

Следите за новостями о нашем предстоящем интервью, в котором профессор Шуберт (Prof. Schuberth ) расскажет о развитии иммунной системы телят.