ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ, 2010, том 71, № 5, с. 425-435
УДК 574.3 + 591.3 + 57.02
АКТИВАЦИЯ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ИММУНИТЕТА САМЦОВ КАК СТИМУЛЯТОР ФЕРТИЛЬНОСТИ САМОК. "ФЕНОМЕН ДОЧЕРЕЙ ЛОТА"
© 2010 г. М. П. Мошкин1,2, Е. Ю. Кондратюк2, Е.А. Литвинова2, Л. А. Герлинская2
1Институт цитологии и генетики СО РАН 630090 Новосибирск, просп. акад. Лаврентьева, 10 2Институт систематики и экологии животных СО РАН 630091 Новосибирск, ул. Фрунзе, 11 e-mail: mmp@bionet.nsc.ru Поступила в редакцию 2009 г.
Ранее в опытах на лабораторных мышах нами было показано, что введение эритроцитов барана (ЭБ), активирующих специфический иммунный ответ, снижает запаховую привлекательность самцов для интактных самок. Но снижение привлекательности однозначно редуцирует репродуктивную эффективность самцов только при свободном выборе партнеров, который не всегда осуществим в условиях социальных демов. В данной работе, выполненной на мышах аутбредной линии ICR, мы исследовали половое поведение и репродуктивный выход при совместном содержании интактных самок с антигенстимулированными самцами. Для этого самцам вводили эритроциты барана. При практически одинаковом числе фертильных покрытий спаривание с антигенстимулированными самцами характеризовалось большей потенциальной (число овулировавших яйцеклеток) и фактической плодовитостью самок. Причем основные репродуктивные эффекты антигенной стимуляции самцов приходились на 3-5-е сут после введения ЭБ, т.е. на период, соответствующий началу специфического антителообразования. Именно на этой стадии иммунного ответа запах самцов воспринимается самками как менее привлекательный. На основе результатов, представленных в данной работе и опубликованных нами ранее, предлагается гипотеза, согласно которой самки стремятся максимизировать репродуктивный выход при безальтернативном спаривании с партнером, чьи шансы на повторное размножение скомпрометированы активацией иммунной защиты - неизбежного спутника любого заражения. Этот перекликающийся с библейским сюжетом о дочерях Лота механизм эволюционно оправданной "ответственности" за продолжение рода может вносить весомый вклад в обеспечение устойчивого существования видов на фоне паразитарного пресса.
Рассматривая иммуно-нейроэндокринные процессы, развертывающиеся в ответ на инфекцию, Блалок отождествляет иммунную систему с шестым органом чувств (Blalock, 1994), поскольку она имеет в своем составе специализированные механизмы распознавания инфекционных агентов и, как истинный орган чувств, сообщает информацию мозгу, давая начало некоторым поведенческим реакциям.
С позиций популяционной экологии, поведенческие изменения, обусловленные активацией различных звеньев иммунной системы, направлены прежде всего на ограничение внутривидового распространения инфекций. Так, запуск механизмов врожденного иммунитета, образующих первую линию иммунной защиты, приводит к снижению общей активности животного, в том числе и некоторых форм социального поведения, что соответственно снижает вероятность контакта зараженных особей со здоровыми (Hart et al., 1994; Aubert,
Dantzer, 2005; Moshkin et al., 2000). В формировании этих реакций, получивших название "синдрома болезненного поведения", ключевую роль играет неспецифическое распознавание толл-подобными рецепторами (toll-like receptors, TLR) эволюционно древних патоген-ассоциированных молекулярных паттернов (ПАМП), маркирующих потенциальных возбудителей болезней. Например, при попадании в организм компонентов бактериальных оболочек (Мошкин и др., 2001), флагеллинов (Matsumoto et al., 2008a), бактериальной ДНК (Гармс и др., 2008) или двухцепочечной РНК (Matsumoto et al., 2008b) падает спонтанная и социальная активность и индуцируются физиологические механизмы стресса.
Инфекционные агенты, преодолевшие первую линию иммунной защиты, несут на себе чужеродные антигены, которые становятся объектами специфического иммунного распознавания. В ряде экспериментальных работ показано, что активация специфического адаптивного имму-
нитета, вызванная введением нереплицируемых антигенов, негативно влияет на разные формы половых демонстраций. У млекопитающих это проявляется в изменении запаховых сигналов (Мошкин и др., 2000; Moshkin et al., 2001, 2002; Zala et al., 2004), у птиц - в редукции песенного репертуара (Garamszegi et al., 2004) или в потускнении окраски (Faivre et al., 2003). В результате снижается привлекательность самцов для потенциальных половых партнеров. Кроме того, мочевые и фекальные метки антигенстимулированных особей, расположенные вблизи кормушки, повышают настороженность интактных животных, что выражается в увеличении латентного времени взятия корма (Новиков и др., 2004).
Итак, иммунные и нейроэдокринные процессы, развертывающиеся вслед за неспецифическим или специфическим распознаванием ПАМП, модифицируют поведение животных. В результате самцы становятся менее активными и менее привлекательными, что может приводить к ограничению их участия в размножении. Но у домовых мышей, а, возможно, и у других видов с похожей организацией репродуктивных демов спаривание с самцом, на чьей территории находится индивидуальный участок самки, практически не зависит от ее предпочтений (Potts et al., 1991). Поэтому для репродуктивного успеха инфицированных самцов не меньшую роль, чем половая привлекательность, играет конкурентоспособность в борьбе за территорию.
В ряде работ показано, что экспериментальное заражение гельминтами или активация различных звеньев иммунной системы снижают вероятность победы и доминирования при территориальном соперничестве с интактными конкурентами (Freeland, 1981; Moshkin et al., 2002; Акулов и др., 2009а). Вместе с тем при сложившихся иерархических отношениях заразившиеся или антиген-стимулированные доминантные особи сохраняют свой социальный статус (Freeland, 1981; Акулов и др., 20096). Более того, запах антигенстимулиро-ванных самцов способен подавлять агрессивную мотивацию у интактных соперников, снижая их шансы на успех при конкуренции за территорию (Акулов и др., 2009а; Колосова и др., 2009).
Ограниченная возможность выбора при взаимодействии с резидентным самцом ставит вопрос о том, каким образом инфицирование партнера или неизбежный спутник заражения - активация иммунной защиты - сказываются на реализации репродуктивных процессов. Экспериментально эту ситуацию можно моделировать путем подсадки интактных половозрелых самок к индивидуально содержащимся инфицированным или ан-тигенстимулированным самцам. Такой подход к изучению роли иммунной защиты в реализации репродуктивного успеха показал, что заражение
самцов субклинической дозой вируса клещевого энцефалита (КЭ) сопровождается увеличением числа фертильных покрытий (Moshkin et al., 2002). Но у самок, покрытых инфицированными самцами, возрастают эмбриональные потери и снижается масса вынашиваемых эмбрионов. Отчасти этот негативный эффект объясняется возможностью половой передачи вируса КЭ от инфицированного самца к интактным самкам и далее к зародышам (Герлинская и др., 1997).
Но при инфицировании невозможно отделить собственные эффекты патогенов от последствий, обусловленных активацией иммунной защиты. Такая дифференцировка необходима для понимания природы паразит-индуцированных поведенческих и репродуктивных эффектов. Достичь ее можно, используя нереплицируемые иммуноген-ные факторы, которые, как и паразиты, активируют различные звенья иммунной системы, но в отличие от последних не вызывают паразит-специфических патологических изменений (Moshkin et al., 2000; Thomas et al., 2005). Несовпадение репродуктивных эффектов заражения и стимуляции иммунной защиты иллюстрируют опыты, в которых исследовали размножение самцов после введения им бактериального липополисахарида (ЛПС). В первые часы иммунной активации наблюдается подавление поведенческих реакций ЛПС-стимулированных самцов на подсаженных к каждому из них двух интактных самок (Мошкин и др., 2009). Однако к концу 5-х сут совместного содержания начальное отставание в частоте фертильных покрытий полностью компенсируется, а общее число жизнеспособных эмбрионов у самок, покрытых ЛПС-стимулированными самцами, не отличается от такового у самок, покрытых контрольными самцами. При этом у самок, вынашивающих потомство от самцов, которым вводили ЛПС, наблюдается уменьшение внутриутробной гибели эмбрионов, что сочетается с повышением концентрации прогестерона в плазме крови. Вместе с тем масса тела эмбрионов, зачатых ЛПС-стимулированными отцами, оказывается достоверно ниже по сравнению с таковой у потомков интактных самцов.
Как известно, ЛПС, будучи компонентом грамот-рицательных бактерий, является одним из эффективных индукторов врожденного неспецифического иммунитета. Однако при реальном заражении паразиты, преодолевшие неспецифический иммунный барьер, дают начало следующему этапу защитного реагирования, которое обеспечивается иными иммунологическими и физиологическими процессами. Поэтому возникает необходимость в изучении полового поведения и репродуктивных последствий антигенной стимуляции специфического приобретенного иммунитета.
В представленной работе мы исследовали поведенческие и репродуктивные изменения у самцов мышей аутбредной линии ICR, вызванные введением эритроцитов барана (ЭБ). Более 50 лет их применяют как адекватный способ экспериментальной активации тимусзависимого (Т-зависимо-го) специфического иммунного ответа. Но лишь в последние годы ЭБ начали вводить животным для изучения роли иммунной защиты в модификации половых сигналов, социальной конкурентоспособности и репродуктивного выхода (Moshkin et al., 2001, 2002; Faivre et al., 2003; Zala et al., 2004; Garamszegi et al., 2004; Hanssen, 2006; Новиков и др., 2004; Акулов и др., 2009а; Колосова и др., 2009). Не вызывает сомнения, что поведенческие и репродуктивные эффекты ЭБ обусловлены иммунными и нейроэндокринными процессами, которые развертываются в организме вслед за распознаванием чужеродных антигенов. В первые часы после инъекции ЭБ многие нейроэндокринные и поведенческие изменения в значительной мере совпадают с таковыми, наблюдаемыми при
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.