Прививки для пчел

Не только люди делают детям прививки. У пчел обнаружен механизм, позволяющий передавать потомству фрагменты патогенов, запускающие иммунный ответ. Авторы исследования надеются, что людям удастся воспроизвести этот механизм и защитить насекомых от болезней, с которыми они не справляются сами.

С тех пор как одни формы жизни догадались паразитировать на других, между паразитами и их потенциальными хозяевами не прекращается гонка вооружений. Хозяева воздвигают новую стену защиты, а паразиты учатся ее обходить. Одной из самых сложных и совершенных систем защиты обладают млекопитающие и, в частности, человек. Их (наш) иммунитет состоит из действующих сообща врожденного и приобретенного иммунитета. Врожденный иммунитет умеет распознавать врагов в принципе – внешние оболочки вирусов и бактерий сильно отличаются от мембран человеческих клеток, и поэтому такое распознавание возможно. Приобретенный иммунитет умеет распознавать только те патогены, с которыми организм уже встречался, но значительно быстрее и надежнее. Основа приобретенного иммунитета – антитела.

Между врожденным и приобретенным иммунитетом у человека есть что-то вроде пограничной зоны для защиты самых маленьких. Во время беременности антитела матери проникают через плацентарный барьер и обеспечивают ребенку защиту от всех инфекций, с которыми встречалась мать. Эти антитела присутствуют в крови у ребенка в момент рождения и некоторое время после. В материнском молоке содержатся антитела, вырабатываемые организмом матери, и, пока она кормит ребенка, он получает частичную защиту от инфекций, особенно проникающих через желудочно-кишечный тракт. Эти инфекции очень опасны для малышей даже сейчас, особенно в так называемых странах третьего мира, а сто и больше лет назад были очень опасны для всех детей. В возрасте нескольких месяцев материнские антитела перестают справляться с защитной функцией, зато у ребенка начинают появляться свои.

У каждого человека с рождения есть набор генов, кодирующих антитела. Они есть во всех клетках, но активны только в B-лимфоцитах. При этом один B-лимфоцит синтезирует антитела только одного вида. По мере столкновения с инфекциями в B-лимфоцитах запускаются перестановки внутри генов антител, и таким образом получаются новые антитела. Если какое-нибудь из антител окажется особенно эффективным, этот лимфоцит станет очень быстро размножаться, производить еще больше антител, болезнь будет побеждена, а в ходе деления лимфоцита образуется несколько клеток памяти, которые позволят при повторном заражении быстро наладить интенсивное производство нужных антител и победить захватчиков еще даже до появления симптомов. Но это происходит уже через какое-то время после рождения ребенка, в том числе и благодаря вакцинации. А в первые месяцы жизни из «приобретенного» иммунитета у него есть:

1. Высокоэффективные антитела матери против тех патогенов, которые мать встречала в своей жизни, проникшие через плаценту; их число уменьшается.
2. Менее эффективные антитела, находящиеся в молоке, помогающие, в основном от желудочно-кишечных инфекций.
3. Собственные «предустановленные» антитела, они поначалу не очень эффективны и малочисленны, но со временем их число растет.

До недавнего времени считалось, что видов, не имеющих антител нет, никакого приобретаемого в течение жизни иммунитета нет, и уж тем более он не может передаваться следующему поколению.

Исследования пчел показали, что это не так. Некоторое время назад было замечено, что попадание патогена в пищу пчелиной матки дает личинкам устойчивость к этому патогену. Авторам обсуждаемой работы удалось частично проследить механизм такой передачи.

Пчелиная матка не покидает улей или же делает это очень редко. Рабочие пчелы приносят ей еду, в которой могут находиться патогены. Она съедает и переваривает бактерии, и фрагменты их клеточной оболочки из кишечника попадают в жировое тело – орган насекомых, примерно соответствующий человеческой печени, и ответственный за запасание питательных веществ. Там же, в жировом теле, находится белок вителлогенин, предшественник желтка, которым будет питаться отложенная личинка, пока будет расти. В жировом теле вителлогенин связывается с бактериальными фрагментами и в таком виде эти фрагменты попадают в личинок. То есть безвредные фрагменты антигена демонстрируются иммунной системе личинок прежде, чем они смогут встретить реальный патоген. Дальнейший механизм пока неизвестен, однако показано, что такая презентация антигена действительно дает защиту.

Это открытие важно и с практической стороны. Пчелы очень важны в хозяйстве, поскольку многие хозяйственно значимые виды растений (фрукты, овощи, орехи) без их участия не опыляются. При этом число медоносных пчел, например, в США за последние полвека сократилось вдвое. Такая же картина, и даже местами хуже, наблюдается в Европе. Причины этого не вполне понятны, но пчелы много болеют.

Американский гнилец, например, это болезнь, вызываемая попаданием бактерий рода Paenibacillus в личинок пчел. Проникнув в улей, болезнь может убить почти всех имеющихся личинок. Болезнь поражает насекомых как раз в тот период, на котором сосредоточено исследование. Авторы надеются, что, воспользовавшись результатами их работы, удастся создать вакцину для пчел от американского гнильца и, возможно, от других болезней и замедлить или вовсе обратить сокращение пчелиной численности.