ФИЗИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ =
УДК 574.3+591.3+57.02
РЕПРОДУКТИВНЫЙ УСПЕХ САМЦОВ АУТБРЕДНОЙ ЛИНИИ ICR ПРИ РАЗМНОЖЕНИИ НА ФОНЕ АНТИГЕННОЙ СТИМУЛЯЦИИ
© 2012 г. Л. А. Герлинская*, С. О. Масленникова, Е. Л. Завьялов, Г. В. Концевая, М. П. Мошкин
Институт цитологии и генетики СО РАН, 630090, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, д. 10 *Институт систематики и экологии животных СО РАН, 630091, Новосибирск, ул. Фрунзе, д. 11 Томский государственный университет, 634050, Томск, пр. Ленина, 36 E-mail: lgerlinskaya@gmail.com Поступила в редакцию 11.03.11 г.
Окончательный вариант получен 28.12.11 г.
Многообразие вирусов, бактерий, микроскопических грибов, эндо- и эктопаразитов являются неизбежным фактором среды, чье влияние на воспроизводство хозяев определяется не только негативными эффектами инфекционных болезней, но и активацией защитных механизмов, обеспечивающих противостояние прессу паразитов. В данной работе для изучения репродуктивных последствий антигенной стимуляции особей мужского пола, самцам аутбредной линии ICR вводили гемоцианин. На начальном этапе антителообразования к контрольным и антигенстимулирован-ным самцам подсаживали интактных самок. В течение 6-ти дней совместного содержания у самок, подсаженных к самцам, которым вводили гемоцианин, было зарегистрировано достоверно большее число овулировавших яйцеклеток и живых эмбрионов по сравнению с теоретически ожидаемым для равного репродуктивного выхода. Самки, покрытые антигенстимулированными самцами, вынашивали более крупных эмбрионов по сравнению с таковыми в контроле. Показатели плодовитости самок зависели от преобладания у антигенстимулированных самцов клеточного (Th1) или гуморального (Th2) иммунных ответов. Смещение Th1/Th2 баланса приводило к тому, что у самок, покрытых самцами с преобладанием клеточного иммунного ответа, были более высокие доимплантационные эмбриональные потери, но они вынашивали более крупных эмбрионов. Таким образом, установлено, что активация иммунной системы самцов сама по себе влияет на их репродуктивные способности. Это позволяет, с одной стороны, объяснить вклад защитных реакций организма в повышение фертильности млекопитающих, населяющих территории с высоким видовым обилием паразитов, а, с другой, показывает новые пути управления размножением животных, разводимых под контролем человека.
Ключевые слова: гемоцианин, антигенная стимуляция самцов, беременность, эмбриональные потери, масса эмбрионов, иммунный ответ, Th1, Th2, IgG1, IgG2a.
Многочисленные клинические, ветеринарные и экологические наблюдения свидетельствуют о негативном влиянии инфекций и паразитарных болезней на репродуктивные характеристики особей обоего пола (Benfield et al., 1992; Feore etal., 1997; Deter, et al., 2007; Fichorova, 2009; Nour, 2010). Это положение подкрепляют результаты экспериментального заражения лабораторных животных, согласно которым инфицирование приводит к снижению внешней привлекательности потенциальных брачных партнеров (Kavaliers, Colwell, 1995; Willis, Poulin, 2000), подавляет гаметогенез и половое поведение (Weiss et al., 2009; Arteaga-Silva et al., 2009), а также повышает риск до и постим-плантационной гибели эмбрионов (Fitzgerald, Shellam, 1992; Moshkin et al., 2002).
Следовательно, увеличение паразитарного пресса должно приводить к сокращению воспроизводства в популяциях хозяев. Вместе с тем, тщательный анализ рождаемости в 150 этнических группах людей свидетельствует об обратном (Guegan et al., 2001). Используя статистические
приемы, которые позволяют нивелировать влияние факторов, связанных с образом жизни (характер питания, религиозная принадлежность, уровень образования и др.), авторы показывают, что фактическая плодовитость женщин находится в прямой зависимости от видового разнообразия возбудителей паразитарных и инфекционных болезней на территории проживания исследуемых групп. Более того, не только общее число детей, но и масса новорожденных имеют нелинейную зависимость от биоразнообразия паразитов (Thomas et al., 2004). Самые крупные дети рождаются в этнических группах, живущих в условиях минимального паразитарного окружения, а самые маленькие при близком к среднему видовому разнообразию паразитов. Далее масса тела новорожденных возрастает пропорционально росту паразитарного обилия.
При обсуждении полученных результатов авторы акцентируют внимание на возможности адаптивной селекции, которая обеспечивает устойчивое существование популяций в условиях
357
4*
видового обилия паразитов и которая предполагает генетически детерминированные межпопу-ляционные различия по репродуктивным параметрам (Guegan et al., 2001; Thomas et al., 2004). Однако не исключено, что в формирование данного феномена вносят вклад не только микроэволюционные преобразования. Разнообразие паразитических видов может положительно влиять на плодовитость хозяев, как следствие иммунофи-зиологического реагирования на интервенцию паразитов, сформировавшихся в ходе паразит-хо-зяинной коэволюции. Обилие паразитов в сочетании с разнообразной комменсальной микрофлорой неизбежно активирует системы иммунной защиты. При этом далеко не во всех случаях интервенции вирусов, бактерий, экто- и эндопаразитов приводят к болезни. Иными словами, оценивая репродуктивные последствия существования в среде с большим разнообразием паразитов нужно четко разграничить собственные эффекты инфекционных болезней, включая гельминтозы, от эффектов мобилизации различных звеньев иммунной системы.
Одним из подходов, который позволяет исследовать вклад защитных процессов в репродукцию, заключается в использовании чужеродных не реплицируемых антигенов. Их введение позволяет оценить как, в зависимости от фазы иммунного ответа и преобладающего варианта иммунного реагирования, изменяются вторичные половые признаки, определяющие привлекательность партнера, а также эффективность спаривания, вынашивания и выкармливания потомков. Первые результаты, указывающие на возможность позитивного влияния антигенной стимуляции на процессы беременности, были получены при изучении влияния иммуногенетических различий в системе мать-плод на жизнеспособность эмбрионов (Billington, 1964; James, 1967). Последующие результаты оказались не столь оптимистичными, поскольку подтвердить данные Джеймса (James, 1967) не удалось (Clarke, 1971; Hetherington, Humber, 1975; Hetherrington 1978, Ho et al., 1994). В этих работах, выполненных на инбредных линиях мышей, самкам в разные сроки после внутрилинейных скрещиваний вводили либо клетки селезенки, либо эритроциты самцов иной генетической принадлежности. Противоречивость полученных результатов отчасти объясняется тем, что разные авторы вводили чужеродные антигены на постимплантационной стадии беременности. В более поздних работах учет сроков становления иммуногенетического диалога матери и плода, который начинается с экспрессии генов гистосовместимости уже на 2-х клеточной стадии развития (Goldbard et al., 1985; Warner, Gollnick, 1993), позволил воспроизвести показанные Джеймсом (1967) положительные эффекты антигенной стимуляции. Так, в исследовании Герлинской и соавт. (Gerlinskaya et al., 2000) было
установлено, что введение инбредным самкам линии BALB/c на 2-е сутки после внутрилинейного скрещивания эритроцитов, взятых от самцов линии C57B1, приводит к увеличению массы тела эмбрионов и к снижению постнатальной гибели новорожденных. Учитывая общность иммунных процессов, развертывающихся в ответ на самые разнообразные антигенные стимулы, можно предположить, что и паразитарные антигены, с которыми сталкивается материнская иммунная система, могут в зависимости от стадии беременности оказать положительное влияние на вынашивание и выкармливание потомков. Если при этом эффективность иммунной защиты будет достаточной для предотвращения инфекционной болезни.
Следует отметить, что риск столкновения с паразитами, как правило, выше у особей мужского пола, чем женского (Zuk, McKean, 1996). Тем не менее, исследования репродуктивных эффектов, обусловленных стимуляцией защитных механизмов самцов, ограничиваются, главным образом, работами, посвященными сигнальной привлекательности представителей мужского пола (Mosh-kin et al., 2000, 2002; Faivre et al., 2003; Zala et al., 2004; Garamszegi et al., 2004; Litvinova et al., 2005; Arakawa et al., 2009, 2010). Лишь в единичных исследованиях анализируется влияние антигенной стимуляции самцов на вероятность фертильного покрытия и последующее развитие потомков. В частности, активация неспецифического иммунитета введением бактериального липополисаха-рида (ЛПС) повышала общий репродуктивный выход у самцов олуши, причем только у старых особей (Velando et al., 2006). В опытах на мышах аутбредной линии ICR было установлено, что введение самцам ЛПС вызывает в первые часы подавление половой активности, но к концу 5-х суток совместного содержания самца с самками общее число фертильных покрытий и число живых эмбрионов не различается в контрольной и экспериментальной группах (Мошкин и др., 2009). При этом у интактных самок, покрытых ЛПС стимулированными самцами, отмечено снижение до- и постимплантационных эмбриональных потерь. Еще более выраженные репродуктивные эффекты были получены при подсадке интактных самок к самцам, чья иммунная система была активирована введением эритроцитов барана (ЭБ). При практически одинаковом числе фертильных покрытий спаривание с антигенсти-мулированными самцами характеризовалось большей потенциальной (число овулировавших яйцеклеток) и фактической плодовитостью самок (Мошкин и др., 2010). Причем основные репродуктивные эффекты антигенной стимуляции самцов приходились на 3-5-е сут после введения ЭБ, т.е. на период, соответствующий началу специфического антителообразования. Сопоставляя результаты экспериментов с введением ЛПС и ЭБ, можно заключить, что репродуктивные эф-
фекты, обусловленные активацией защитных механизмов, зависят от характера иммунной реакции. При активации неспецифического иммунитета самцов (введение ЛПС) у покрытых ими самок падают эмбриональные потери, а при развитии специфического иммунного ответа (введение
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.