Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 14
І.І.Модификация поведения при заражении и ее значение для распространения инфекций в популяции животных (с разной социальной организацией) 14
1.2. Эндокринная регуляция поведения и хемокоммуникации животных 22
1.3. Взаимодействие иммунной системы с эндокринными механизмами поведения 28
1.4. Роль механизмов иммунитета в модификации поведения и коммуникации зараженных животных 33
ГЛАВА 2. Влияние антигенной стимуляции на поведение, эндокринный статус и хемосигналы самцов лабораторных мышей 40
2.1. Объект исследований, условия содержания и план проведения эксперимента 40
2.1.1. Объект исследований 40
2.1.2. Условия содержания 42
2.1.3. Общая схема эксперимента 42
2.2.Методы исследования 45
2.2.1. Экспериментальные группы животных 45
2.2.2. Кастрация и стабилизация уровня тестостерона 45
2.2.3. Взятие проб крови 46
2.2.4. Определение иммунного ответа на чужеродный антиген 46
2.2.4.1. Подсчет антителообразующих клеток 46
2.2.4.2. Определение титра антител 47
2.2.5. Определение концентрации тестостерона в плазме крови 48
2.2.6. Определение концентрации кортикостерона в плазме крови.49
2.2.7. Исследование агрессивного поведения при социальном конфликте 49
2.2.8. Измерение суточной двигательной активности 51
2.2.9. Ольфакторные тесты 51
2.2.9.1. Тест Habituation-Dishabituation 51
2.2.9.2. Определение репродуктивного состояния самок 52
2.2.9.3. Тест ольфакторного выбора самок на новой территории 52
2.2.9.4. Тест ольфакторного выбора самок на своей территории 55
2.2.10. Анализ проб мочи 55
2.2.10.1. Взятие проб мочи 55
2.2.10.2. Определение концентрации общего белка мочи 56
2.2.10.3. Анализ белковых фракций мочи методом жидкостной хромотографии 56
2.2.11. Статистическая обработка результатов 57
2.3. Результаты исследования 57
2.3.1. Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на эндокринную функцию гонад и коры надпочечников 57
2.3.1.1. Концентрация тестостерона до введения ЭБ и на пике иммунного ответа 57
2.3.1.2. Концентрация кортикостерона до введения ЭБ и на пике иммунного ответа 61
2.3.2. Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на суточную двигательную активность и агрессивное поведение 64
2.3.2.1. Влияние антигенной активации иммунной системы на суточную двигательную активность самцов 64
2.3.2.2. Влияние антигенной активации иммунной системы на агрессивное поведение самцов 64
2.3.3.Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на хемосигналы самцов 70
2.3.3.1. Влияние антигенной стимуляции на запах самцов. Тест Habituation-Dishabituation 70
2.3.3.2. Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на изменение запаховой привлекательности самцов для самок 70
2.3.3.3. Влияние иммунного статуса на изменение запаховой привлекательности самцов 72
2.3.3.4. Влияние антигенной активации иммунной системы на ольфакторное дифференцирование самцов разных агрессивных статусов 78
2.3.3.5. Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на изменение запаховой привлекательности у ложнооперированных, гонадэктомированных и кастрированных самцов с тестостероновой терапией 80
2.3.3.6. Влияние антигенной активации иммунной системы на концентрацию общего белка мочи у ложнооперированных, гонадэктомированных и кастрированных с тестостероновой терапией самцов 82
2.3.3.7. Влияние антигенной активации иммунной системы на основные белковые фракции мочи у ложнооперированных, гонадэктомированных и кастрированных с тестостероновой терапией самцов 84
2.3.4.3АКЛЮЧЕНИЕ 90
ГЛАВА 3. Влияние антигенной стимуляции на поведение, эндокринный статус и хемосигналы самцов джунгарского хомячка 92
3.1. Объект исследований, условия содержания и план проведения эксперимента 92
3.1.1. Объект исследований 92
3.1.2. Условия содержания 94
3.1.3. Общая схема эксперимента 94
3.2. Методы исследования 96
3.2.1. Активация иммунной системы 96
3.2.2. Взятие проб фекалий 96
3.2.3. Определение концентрации тестостерона и кортизола 97
3.2.4. Исследование агрессивного поведения при социальном конфликте 98
3.2.5.Измерение суточной двигательной активности 98
3.2.6. Ольфакторные тесты 98
3.2.6.1. Тест ольфакторного выбора самок на новой территории 99
3.2.6.2. Тест ольфакторного выбора самок на своей территории 99
3.2.7. Статистическая обработка результатов 99
3.3. Результаты исследования 101
3.3.1. Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на эндокринную функцию гонад и коры надпочечников 101
3.3.1.1. Концентрация тестостерона контрольных и антигенстимулированных самцов 101
3.3.1.2. Концентрация кортизола контрольных и антигенстимулированных самцов 101
3.3.2. Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на спонтанную двигательную активность и агрессивное поведение 101
3.3.2.1. Влияние антигенной активации иммунной системы на двигательную активность самцов 101
3.3.2.2. Влияние антигенной активации иммунной системы на агрессивное поведение самцов 104
3.3.3. .Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на хемосигналы самцов 109
3.3.3.1. Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на изменение запаховой привлекательности самцов 109
3.3.3.2. Корреляция антигениндуцированных изменений запаховой привлекательности самцов с силой гуморального иммунного ответа 111
2.3.4.3аключение 113
ГЛАВА 4. Обсуждение результатов 114
Выводы 126
Список литературы 128
Приложение 146
- Роль механизмов иммунитета в модификации поведения и коммуникации зараженных животных
- Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на эндокринную функцию гонад и коры надпочечников
- Влияние антигенной активации иммунной системы на основные белковые фракции мочи у ложнооперированных, гонадэктомированных и кастрированных с тестостероновой терапией самцов
- Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на эндокринную функцию гонад и коры надпочечников
Введение к работе
Актуальность темы.
Антагонистическое сосуществование паразитических организмов и их хозяев рассматривается в настоящее время, в качестве одного из ведущих факторов эволюционного развития (Zahavi, 1975; Hamilton, Zuk, 1982; Докине, 1996). В этих непобедимых взаимных противостояниях сформировались высокоспециализированные способы нападения и защиты, которые реализуются не только на уровне отдельных организмов, но и на уровне популяций. К популяционным механизмам защиты от возбудителей болезни относят, в частности, поведенческие барьеры, ограничивающие распространение инфекций в популяциях хозяев (Loehle, 1995). Примером таких барьеров может служить снижение привлекательности половых хемосигналов, наблюдаемое у самцов мышей при заражении кокцидией, нематодой или вирусом гриппа (Kavaliers, Colwell, 1993; Penn et al., 1998). Изменения поведения и запаховой привлекательности инфицированного животного могут быть обусловлены как непосредственно самим паразитом путем включения его метаболитов в летучие компоненты хозяина или воздействием на механизмы неироэндокриннои регуляции, так и антигенами паразита, в ответ на которые разворачивается иммунно-нейроэндокринная защитная реакция зараженного хозяина (Moshkin et al., 2000). В частности активация иммунной системы чужеродными антигенами сопровождается изменениями функционального состояния гипоталамо-гипофизарно-гонадной (ГГТС) и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой (ГГНС) систем (Dunlap, Schall, 1995; Willis, Poulin, 2000). В свою очередь поведение, иерархический статус и хемокоммуникация находятся под контролем гормонов ГГНС и ГГГС (Симонов, 1981; Науменко и др., 1983; Новиков, 1988). Следовательно, можно предположить, что изменение эндокринной функции животного при активации иммунной системы может привести к изменению поведения и хемосигналов зараженных особей.
Это предположение подтверждают результаты Герлинской и Мошкина (Gerlinskaya, Moshkin, 1997), которые впервые показали, что активация иммунитета, вызванная введением эритроцитов барана (ЭБ), снижает половую привлекательность запаховых меток антигенстимулированного самца и отражается на их социальном поведении (Moshkin et al., 1997, 2002). Возможность модификации хемосигналов в результате антигениндуцированных иммунно-эндокринных взаимодействий является одним из решений важной проблемы - избегания контактов с зараженными конспецификами. В данном случае механизмы иммунитета, эволюционно предназначенные для распознавания антигенов, включаются также в формирование сигнала о заражении, который может быть использован в поведенческих механизмах, ограничивающих распространение паразитов в популяции хозяина.
Первые данные, полученные с использованием ЭБ, дали положительный ответ о возможности антигениндуцированной модификации хемосигналов и поведения лабораторных мышей. Вместе с тем, они поставили ряд новых задач, для решения которых были выполнены исследования на двух видах грызунов (лабораторные мыши, Mus musculas и
джунгарские хомячки, Phodopus sungorus), которые характеризуются различными типами пространственной организации внутрипопуляционных группировок и гормональной регуляцией иммунитета. Цель работы:
Изучить роль иммунно-физиологических взаимодействий, развертывающихся в ответ на активацию иммунной системы тимусзависимыми антигенами, в модификации запаховых сигналов и поведения самцов лабораторных мышей и джунгарских хомячков.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать изменение адренокортикальной активности и эндокринной функции гонад у самцов лабораторных мышей и джунгарских хомячков при активации иммунной системы тимусзависимыми антигенами;
2. Изучить влияние антигенной стимуляции на запаховые сигналы и поведение самцов мышей и хомячков;
3. Проанализировать роль антигениндуцированных изменений эндокринной функции гонад в модификации хемосигналов, которая наблюдается у самцов мышей при введении ЭБ.
Положения, выносимые на защиту:
1. Активация иммунной системы тимусзависимыми антигенами снижает запаховую привлекательность самцов лабораторных мышей и джунгарских хомячков;
2. Антигенная стимуляция снижает уровень циркулирующего тестостерона и общего белка мочи у самцов мышей и джунгарских хомячков, но не изменяет фракционный состав белков мочи;
3. Стабилизация андрогенов на высоком уровне отменяет антигенстимулированное снижение запаховой привлекательности самцов мышей, и уровня общего белка мочи;
4. Введение тимусзависимых антигенов влияет на характер агонистических взаимодействий контрольного и антигенстимулированного самцов обоих видов, но у хомяков их эффект зависит от доступности хемосигналов рецептивных самок.
Научная новизна:
В рамках данного исследования было показано, что активация иммунной системы тимусзависимыми антигенами является достаточным
условием для изменения хемосигналов, наблюдаемых при различных инфекциях. При этом впервые установлено, что наиболее существенное снижение запаховой привлекательности наблюдается после введения антигенов у самцов с низким гуморальным иммунным ответом, у которых отмечается также наиболее выраженное падение концентрации тестостерона в крови. В опытах со стабилизацией циркулирующих андрогенов, впервые доказано, что антигениндуцированная модификация хемосигналов опосредована изменением эндокринного статуса животного, в частности снижением концентрации тестостерона.
Впервые были получены данные о снижении при антигенной стимуляции концентрации низкомолекулярных белков мочи, стабилизирующих выделение летучих компонентов из мочевых меток. При этом фракционный состав белков оставался неизменным.
Впервые показано изменение характера агонистических взаимодействий в условиях экспериментального социального конфликта между контрольными и антигенстимулированными самцами, что выражается в преобладании агрессивных реакций со стороны последних. У джунгарских хомячков этот эффект наблюдается только в тех случаях, когда самцы
получают звуковые и химические сигналы от рецептивных самок. При полной изоляции от самок в летнем фотопериоде или при содержании в зимнем фотопериоде (период полового покоя) наблюдается обратная картина - большую агрессию демонстрируют контрольные самцы.
Теоретическая и практическая значимость данного исследования:
Результаты исследования включены в курс лекций «Популяционная физиология», который читается в Новосибирском и Томском государственных университетах.
Данные об изменениях поведения и хемосигналов при антигенной стимуляции могут найти применение в оптимизации процедур вакцинации, широко используемых в сельском хозяйстве и здравоохранении.
Изменение хемосигналов при активации механизмов иммунной защиты может быть использовано при разработке неинвазивных методов диагностики, основанных на анализе летучих компонентов мочи, пота и продуктов специализированных кожных желез.
Апробация работы:
Результаты работы были представлены на российских и зарубежных конференциях: «Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам» (Москва, МГУ, 2000), «Chemical Signals in Vertebrates, IX» (Krakov, Poland, 2000), «XXXIX Международная научная студенческая конференция. Биология» (Новосибирск, НГУ, 2001), «IV Съезд физиологов Сибири» (Новосибирск, 2002), «4 International symposium on Physiology and Behaviour of Wild and Zoo Animals» (Berlin, Germany, 2002).
Материалы диссертации докладывались на отчетной сессии ИСиЭЖ СО РАН (Новосибирск, 2002), а также на семинаре лаборатории в Тохоку Университете (Япония, Сендай, 2003).
Публикации:
По теме диссертации опубликовано 10 работ (4 из них в рецензируемых журналах) и одна принята к печати.
Благодарности:
Научному руководителю: Михаилу Павловичу Мошкину, за консультантации при постановки и проведении экспериментов: Герлинской Л. А., сотрудникам нашей лаборатории за помощь в проведении экспериментов: Колосовой И.Е., Новикову Е.А., Петровскому Д.В., Мак В.В., Кондратюк Е.Ю., Мершиевой Л.В., а также сотрудникам лаборатории паразитологии насекомых за помощь в хромотографировании: Лазовской Я.Л., Дубовскому И.Т., Глупову В.В., и сотрудникам Института клинической иммунологии СО РАМН за обучение иммунологическими методам: Кудаевой О.Т. и Вольскому Н.Н.
Членам своей семье за понимание и поддержку при написании и защите материалов диссертации.
Роль механизмов иммунитета в модификации поведения и коммуникации зараженных животных
В качестве одного из подходов к изучению собственного вклада механизмов иммунитета в модификацию поведения и хемокоммуникации зараженных животных все чаще используют генерализованное стимулирование иммунной системы нереплицируемыми антигенами, такими как эритроциты барана (ЭБ) и бактериальные липополисахариды, введение которых, либо не вызывает патологических эффектов (ЭБ), либо, как в случае с бактериальными липополисахаридами (ЛПС), сопровождается транзиторным синдромом болезненного поведения (Granger et al.,1997; Gerlinskaya, Moshkin, 1997; Moshkin et al., 1997). Так, Грангер и соавторы (Granger et al., 1997) показали, что активация иммунной системы тимуснезависимым антигеном (ЛПС) отражается на агрессивном поведении самцов лабораторных мышей. Помимо этого, введение ЛПС вызывает аналгизирующий эффект у крыс (Yirmiya et al., 1994). В другой работе (Avitsur et al., 1997) было показано, что повышение концентрации ИЛ-1 после введения ЛПС подавляет половое поведение у самок крыс, но не снижает половую активность самцов.
Известен и тот факт, что введение бактериальных липополисахаридов повышает температуру тела как эндотермных, так и эктотермных животных (Ogavva et al., 1986). При этом у игуаны, помещенной в лабораторные условия, имитирующие климат пустыни, повышение температуры после введения бактериального липополисахарида происходило в результате перемещения животного в более обогреваемую зону. Эта поведенческая реакция возникла в ответ на изменение установочной точки (set point) в центральных механизмах терморегуляции, что в свою очередь было обусловлено стимуляцией иммунной системы липополисахаридом (Эккерт и др., 1992). В естественных условиях такая поведенческая реакция на бактериальный эндотоксин повышает риск игуаны стать жертвой хищников.
Эритроциты барана используют не только для активации иммунной системы у млекопитающих, этот метод также пригоден и для птиц. Так в недавней работе Файфе и соавт. (Faivre et al., 2003) было показано, что введение ЭБ вызывает изменение окраски клюва у черного дрозда, которая в свою очередь коррелирует с агрессивным и половым поведением самцов. Более яркая оранжевая окраска клюва характерна для более агрессивных самцов, которые также более привлекательны для самок. Изменение экспрессии данного вторичного полового признака обусловлено тем, что каратиноиды, обеспечивающие яркую окраску участвуют в механизмах иммунной защиты и перемещаются при антигенной стимуляции из тканей в кровь (Saino et al., 1999).
В серии исследований, выполненных ранее в нашей лаборатории, также использовали ЭБ для изучения роли специфического иммунного ответа на чужеродные антигены в модификации хемосгналов и поведения грызунов. Во всех экспериментах подстилку из клеток, в которых содержали экспериментальных самцов лабораторных мышей, брали через 5-6 суток после введения суспензии ЭБ. При этом оказалось, что самки в состоянии эструса отдают предпочтение запаху интактных самцов по сравнению с таковым самцов, иммунная система которых была активирована введением ЭБ (Gerlinskaya, Moshkin, 1997; Moshkin et al., 2002). В другом эксперименте было установлено, что запах подстилки антиген стимулированных животных оказывает ингибирующее влияние на агрессивность как контрольных, так и экспериментальных самцов (Moshkin et al., 1997).
Таким образом, первые данные, полученные с использованием ЭБ, дали положительный ответ на вопрос о возможности антигениндуцированнои модификации хемосигналов и поведения лабораторных мышей. Вместе с тем, они поставили ряд новых задач, требующих экспериментального решения. Так, остается неясным: коррелирует ли изменения запаховой привлекательности самцов, вызванные инъекцией ЭБ, с силой гуморального иммунного ответа и характером эндокринной реакции на антигенную стимуляцию; какие составляющие запаховой привлекательности самцов (маркировочная активность, феромоны или низкомолекулярные белки мочи) отвечают за изменение хемосигналов при антигенной стимуляции защитных функций организма; можно ли распространить поведенческие и хемокоммуникационные эффекты антигенной стимуляции, наблюдаемые у мышей, на другие виды млекопитающих; в какой мере эффекты антигенной модификации запаха самцов отражаются на других свойствах хемосигналов, например, на их способности изменять темпы полового созревания молодых самцов и самок, вызывать срывы беременности (эффект Брюс), привлекать хищников и паразитов и другие эффекты.
Ответы на часть из вышеперечисленных вопросов были получены в наших исследованиях, выполненных на мышах - вид, который характеризуется демовой организацией внутрипопуляционных группировок (Кроукрофт, 1970) - и на джунгарских хомячках, ведущих изолированный образ жизни большую часть годового цикла (Васильева и др., 1988, Lai et al., 1996). Помимо отличий в социальной организации джунгарские хомячки имеют видоспецифические особенности гормональной регуляции иммунитета (Nelson, Demas, 1996, 1997), что делает их интересным объектом сравнительного исследования.
Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на эндокринную функцию гонад и коры надпочечников
Исследования проводили в течение четырех лет (2000-2002 гг.) на джунгарских хомячках (Phodopus siingonis) в возрасте от 3-х месяцев до 6-ти месяцев, которых содержали в виварии Лаборатории экологического прогнозирования Института систематики и экологии животных СО РАН.
Джунгурские хомячки, Phodopus sungorus, принадлежат семейству Хомячьих, Cricetidae. Не крупных размеров хомячок с укороченным хвостом. Подошвы покрыты густой шерстью, поэтому еще одно название данного вида, мохноногий хомячок. Буроватая или охристая окраска спины в летнем меху имеет резко очерченную черную полоску по хребту, которая тремя угловатыми выступами опускается вниз, вдаваясь в светлую окраску боков. В зимнем фотопериоде хомячок сменяет окрас на светлый, почти белый. Сезонная линька наблюдается и при содержании зверьков в неволе (Штайнлехнер, Пухальски, 1999).
Обитают джунгарские хомячки в сухих степях. Редко заходят в луговые сообщества. Предпочитает мелкодерновую злаковую степь. Строение нор, достигающих глубины 1 м со слабо ветвящимся ходом с несколькими отнорками и одной-двумя камерами. Кроме растительной пищи, среди которой преобладают семена, хомяки поедают насекомых, их личинок и гусениц. Как и другие виды хомяков, добытую пищу переносят в защечных мешках, а в окрестностях гнездовых нор и местообитаний зачастую устраивают в наиболее укромных местах запасы в виде небольших кучек семян или зерна. Хомячки не впадают в зимнюю спячку, но с укорочением фотопериода и при наступлении холодов у них наблюдается эпизоды торпора, во время которого прекращается активность и падает температура тела (Штайнлехнер, Пухальски, 1999). Джунгарские хомячки ведут оседлый образ жизни, однако в зимний период наблюдаются их значительные (сотни метров) перемещения в поисках корма зверьки. В бесснежный период они придерживаются в основном гнездовых участков. Как и большинство грызунов, хомячки имеют сумеречную и ночную активность.
Размножается в течение всего теплого времени года. Половозрелость наступает в 40—50 дней. Самка приносит три помета, в благоприятные годы это число может быть повышено до 5 и более. Беременность длится всего 21—22 дня. Число детенышей колеблется от 4 до 8 (Edwards et al., 1998).
Джунгарские хомячки ведут солитарный образ жизни. Самцы и самки имеют индивидуальные неперекрывающиеся участки, спаривание происходит на периферии территории самки (Карасева, Телицына, 1996) и могут на время образовывать пары. Ряд авторов относит джунгарских хомячков к моногамным видам (Wynne-Edwards and Lisk, 1987).
Вид имеет низкую плотность популяций. Из-за особенностей среды обитания индивидуальные участки достигают значительных размеров. Для охраны своих территорий нужна высокая интенсивность маркировочного поведения. У данного вида помимо мочевых меток и фекалий в маркировке принимают участие многочисленные кожные железы (Васильева, 1990). Это позволяет предположить, что хемокоммуникация у джунгарских хомячков имеет, в основном, дистантный характер (Todrank et al., 1998). Перечисленные выше особенности социальной организации, а именно, постоянно низкая популяционная плотность, ограниченные внутривидовые контакты и дистантная хемокоммуникация, позволяют рассматривать джунгарского хомяка, как контрастный домовой мыши объект сравнительного исследования.
Эксперименты проводили: летом на репродуктивно активных самцах и зимой в период полового покоя. За 1,5 недели до начала экспериментов самцов рассаживали в две комнаты. Летом одну группу содержали в общей комнате с самками, но в отдельных клетках, а другую группу в изолированной комнате с индивидуальной вентиляцией, что обеспечивало полную изоляцию от аудио- и ольфакторных сигналов особей противоположного пола. Зимой все самцы находились в общей комнате с самками.
Самок и самцов содержали по одной особи в стандартных пластиковых клетках для содержания мелких грызунов (22 х 35 х 8 см) с металлическими крышками-решетками. В качестве подстилки использовали сухие древесные опилки. Температура в комнатах составляла 20-21 С; летний световой режим - 14 ч света: 10 ч темноты, зимний - 10 ч света: 14 ч темноты. Соотношение полов в общей комнате было близким к 50:50. Животные получали ad libitum смесь круп, овес, тертую морковь, яйца, творог и воду.
Мы использовали три группы животных: одну содержали с самками в летнем фотопериоде (2000-2001 гг), другую с самками в зимнем (2000г), и третью содержали без самок в летнем фотопериоде (2002г). Экспериментальной группе самцов вводили эритроциты барана (ЭБ), контрольным 0,9 % раствор NaCl. Общая схема эксперимента показана в таблице 13. Перед введением эритроцитов барана и 0,9 % раствор NaCl: 1) брали пробы фекалий (только эксперимент 2001-2002 гг.) для оценки гормонального статуса животных; 2) собирали пробы подстилок из клеток самцов; 3) регистрировали вес животного. На четвертый день иммунизации: 1) брали пробы фекалий; 2) исследовали агрессивную реакцию на социальный конфликт. Пять дней спустя после введения ЭБ выполняли следующие тесты: 1) брали пробы подстилок из клеток самцов; 2) исследовали агрессивную реакцию на социальный конфликт. На шестой день: 1) животных декапитировали; 2) регистрировали вес тела; 3) оценивали гуморальный иммунный ответ методом локального гемолиза в жидкой среде (Cunningham, 1965). Иммунизацию проводили в вечернее время, поведенческие тесты в ночное время, а забой в утренние часы.
Позже в пробах фекалиях определяли содержание тестостерона и кортизола радиоиммунным методом.
Влияние антигенной активации иммунной системы на основные белковые фракции мочи у ложнооперированных, гонадэктомированных и кастрированных с тестостероновой терапией самцов
Способность к распознаванию и избеганию зараженных особей играет ключевую роль в механизмах поведенческой защиты от инфекций, которые направлены на ограничение контактов, включая и половые взаимодействия, между больными и здоровыми животными (Loehle, 1995; Kiesecker et al., 1999). У грызунов ведущую роль в дистантной оценке территориальных соперников или в оценке потенциальных брачных партнеров играют запаховые метки. Как показали наши исследования, активация защитных функций организма тимусзависимыми антигенами является достаточным условием для изменения хемосигналов самцов мышей и джунгарских хомячков. Модификация запаха у антигенстимулированных особей распознается интактными самцами в тесте Habituation-Dishabituation, который позволяет выявить различия между двумя образцами, не указывая на предпочтение одного из них (Schellinck, Brown, 1995). В отличие от простого распознавания, которое основывается на выявлении различий между запаховыми стимулами, ольфакторный выбор требует как дифференциации сигналов, так и оценки их привлекательности. Введение ЭБ приводит к снижению половой привлекательности загрязненной подстилки самцов мышей и джунгарских хомячков. Такие же результаты были получены при использовании другого нереплицируемого антигена (Zala et al., 2004) Введение термофильного штамма бактерий {Salmonella enterica C5TS), неспособного размножаться при 37С, вызывало снижение маркировочной активности самцов домовых мышей и уменьшение их запаховой привлекательности по сравнению с контрольными особями.
Таким образом, активация иммунной системы тимусзависимыми антигенами вызывает однонаправленное изменение репродуктивных сигналов у двух видов мелких млекопитающих. Как известно, иммунные процессы, приводящие к антителообразованию, вовлекаются в защитную реакцию хозяина на «интервенцию» самых разнообразных паразитов. Это обстоятельство позволяет понять, почему независимо от таксономической принадлежности паразитов у зараженных особей подавляется экспрессия вторичных половых признаков, привлекающих потенциальных половых партнеров. Так, несмотря на паразит-зависимое разнообразие клинических проявлений заражения, у самцов мышей, зараженных разными видами гельминтов (Kavaliers, Colwell, 1993, 1995а, 1995b; Kavaliers et al., 1997), простейшими (John, 1997; Klein, 2000) и вирусом гриппа (Penn et al., 1998), наблюдается однонаправленное снижение ольфакторной привлекательности. Единственным исключением из этого ряда являются данные о противоположном изменение запаховой привлекательности самцов мышей при заражении их вирусом клещевого энцефалита (Moshkin et al., 2002). Однако в этих исследованиях были использованы субклинические дозы вируса, а образцы подстилки были собраны из клеток самцов в первые 7 дней после введения вируса, когда лишь у части особей было выявлены ранние антитела (IgM) к данному инфекционному агенту. Повторный анализ полученных данных с учетом антителообразования показал, что статистически достоверный рост запаховой привлекательности имел место только у тех самцов, у которых в ткани мозга была обнаружена РНК вируса клещевого энцефалита (индикатор успешности заражения), но у которых не обнаружены IgM в образцах крови. Во всех остальных случаях - отсутствие РНК или наличие и РНК, и специфических IgM - привлекательность самцов, получивших субклиническую дозу вируса, достоверно не отличалась от контроля (Герлинская, личное сообщение).
На ключевую роль процессов образования специфических антител в уменьшении половой привлекательности инфицированных животных указывают также исследования хемокоммуникационных эффектов тимуснезависимых антигенов, в частности липополисахарида (ЛПС). Бактериальный эндотоксин, будучи эволюционно древним антигеном, не требует тимусзависимого распознавания «свой - чужой» и сразу же активирует механизмы врожденного неспецифического иммунитета. При этом в первые часы после введения ЛПС повышается секреция гормонов коры надпочечников и развивается комплекс поведенческих изменений, объединяемых понятием синдром болезненного поведения (Hart, 1994; Danzer, 2001). В острой фазе действия ЛПС запаховая привлекательность самцов мышей не изменяется, а джунгарских хомячков даже возрастает (Kondratyuck, 2004; Kondratyuck et al., 2004). Таким образом, сопоставление наших результатов с данными литературы позволяет заключить, что снижением ольфакторной привлекательности при заражении имеет место лишь в том случае, если патоген успешно преодолевает барьеры неспецифической иммунной защиты и, благодаря размножению в организме хозяина, стимулирует механизмы специфического приобретенного иммунитета, активацию которых моделирует введение нереплицируемых тимусзависимых антигенов.
Полученные нами данные ставят вопрос о физиологических механизмах антигениндуцированной модификации половой привлекательности инфицированных самцов. Учитывая разнообразие репродуктивных сигналов трудно рассчитывать на универсальность механизмов, подавляющих экспрессию вторичных половых признаков у зараженных самцов. Так, уменьшение яркости окраски, наблюдаемое при инфекциях у некоторых видов птиц и рыб (Zuk et al., 1990; Clayton, 1991; . Skarstein and Folstad, 1996; Skarstein et al., 2001), полностью воспроизводится при введении в качестве нереплицируемых антигенов ЭБ (Faivre et al., 2003). При этом наблюдается переход каратеноидов, придающих ярко красную или оранжевую окраску экстерьерным признакам, из тканей клюва, перьев или кожи в кровь, где они вовлекаются в механизмы иммунной защиты (Kevin and Daniel, 2003; Faivre et al., 2003). Что же касается хемосигналов, то здесь обсуждается два возможных механизма. Первый, основан на антигениндуцированной экспрессии генов главного комплекса гистосовместимости (МНС гены), участвующих в формировании запахового фенотипа млекопитающих (Penn and Potts, 1998). При этом ольфакторное предпочтение определяется различиями по МНС генам особей женского и мужского полов (Wedekind et al., 1995; Penn and Potts, 1998). Большая или меньшая экспрессия МНС генов может объяснить «разборчивость» самок при выборе партнера, но оставляет открытым вопрос о направленном снижении ольфакторной привлекательности. Более правдоподобной нам представляется гипотеза, в основе которой лежат иммуно-нейроэндокринные взаимодействия, развертывающиеся при иммунной реакции на чужеродные антигены (Moshkin et al., 2000). Как известно, в реакцию на тимусзависимые антигены вовлекается ряд эндокринных систем, включая ГГНС и ГТГС (Besedovsky and Sorkin, 1975; Коренева и Шхинек, 1988). При этом происходит усиление секреции гормонов коры надпочечников и подавление эндокринной функции гонад (Barnard et al., 1996; Moshkin et al., 2002), т.е. изменяется активность нейроэндокринных систем, принимающих непосредственное участие в формировании хемосигналов самцов (Susumi, 1990; Ferkin and Jonston, 1993). В наших исследованиях мы также отмечали прирост концентрации кортикостерона в плазме крови мышей, взятой на пике иммунного ответа на введение ЭБ, по крайней мере, у самцов, которых содержали в изоляции от хемосигналов самок. Концентрация же тестостерона достоверно снижалась у джунгарских хомячков. У мышей статистически значимое падение секреторной функции гонад было отмечено среди особей, которые характеризовались низким иммунным ответом на ЭБ, и у которых в наибольшей степени снижалась запаховая привлекательность после введения чужеродных антигенов.
Влияние антигенной стимуляции иммунной системы на эндокринную функцию гонад и коры надпочечников
Длительная стимуляция гипофизарно-надпочечникового звена приводила к росту числа драк в парах, образованных экспериментальными самцами, и в смешанных парах. Однако в отличие от экспериментов с АКТГ, где в смешанных парах доминировали контрольные особи, антигенстимуляция, наряду с активацией механизмов стресса, вызывала повышение конкурентоспособности экспериментальных самцов, которые в смешанных парах имели более высокие индексы агрессивности по сравнению с контрольными соперниками. Тот же эффект был получен в опытах с джунгарскими хомячками, которых содержали в общей комнате с самками при длинном световом дне. Самцы, инъецированные ЭБ, чаше доминировали в тестах попарного ссаживания с контрольными самцами. При этом в опытах на мышах и хомячках было отмечено, что, если в смешанной паре доминирует контрольный самец, то он демонстрирует меньше агрессивных актов по сравнению с самцами, доминирующими в контрольных парах, или по сравнению с антигенстимулированными самцами, которые доминировали в смешанных парах.
Подавление агрессии у контрольного самца при его доминировании над антигенстимулированным соперником может быть обусловлено хемосигналами последнего. Как было от мечено выше, контрольные самцы мышей распознают изменения запаха, вызванные введением ЭБ. Способность самцов к дифференцированию хемосигналов контрольных и антигенстимулированных конспецификов показана и в тестах выбора корма джунгарскими хомячками (Новиков и др., 2004). При этом, судя по латентному времени взятия пищевой приманки, хомячки, находящиеся в собственной клетке, предпочитают брать корм из кормушки, содержащей загрязненную подстилку контрольного самца по сравнению с таковой, содержащей подстилку из клетки особей, которым были введены чужеродные антигены. Иная картина наблюдается при тестировании на нейтральной территории. В этих условиях увеличивается латентное время взятия корма, причем более значительно для кормушек, содержащих хемосигналы контрольных особей. В тесте избегания освещенного открытого поля самцы лабораторных мышей также демонстрируют способность различать убежища в зависимости от наличия в них источников запаха контрольных самцов и самцов, которым вводили тимусзависимые (ЭБ) и тимуснезависимые (ЛПС) антигены (Шарецкий и др., в печати). При этом самцы предпочитают убежища с запахом антигенстимулированных особей в большей степени, чем контрольных. А из двух вариантов антигенной стимуляции отдают предпочтения убежищам, в которых находится подстилка самцов, инъецированных ЭБ. Наконец, в экспериментах на мышах было показано, что контрольные самцы демонстрируют меньше актов прямой агрессии (укусы и драки) при проведении тестов попарного ссаживания в клетке с подстилкой, загрязненной антигенстимулированным самцом, по сравнению с тестами в клетке, в которой содержали контрольного самца (Moshkin et al., 1997).
Следует отметить, что характер взаимодействия контрольных и антигенстимулированных самцов джунгарского хомячка менялся на противоположный в зависимости от сезона года или от наличия хемосигналов рецептивных самок. Летом при наличии аудио- и хемосигналов половозрелых самок интактные самцы джунгарского хомячка проявляли большую осторожность при прямом или ольфакторном. контактах с антигенстимулированными особями. Известно, что введение ЭБ запускает реакцию антителообразования в ответ на чужеродные антигены, естественным источником которых являются различные виды паразитических организмов. В этой связи избегание прямых контактов с антигенстимулированными особями или повышенная осторожность при выборе корма, находящегося рядом с запахом антигенстимулированного животного (Новиков и др., 2004), приобретают адаптивную направленность, обеспечивающую снижение риска заражения. Вместе с тем, характер реагирования на сигналы антигенстимулированных животных радикально изменяется зимой, что, по крайней мере, в отношении прямых контактов (попарное ссаживание), может быть обусловлено отсутствием аудио - и хемосигналов половозрелых рецептивных самок. В зимний период конкуренция за пищевой ресурс является, видимо, более значимой мотивацией, чем риск заражение. И по этой причине интактные самцы проявляют более выраженную агрессию при прямых контактах с антигенстимулированнымиконспецификами. Таким образом, полученные нами данные показывают, что способность иммунной системы к распознаванию чужеродных антигенов вовлекается в формирования механизмов защиты от паразитарного пресса не только на уровне отдельных организмов, но и на уровне популяций хозяев. При этом в формировании поведенческих реакций хозяев, направленных на ограничение распространения инфекций, ключевую роль играют иммунно-нейроэндокринные механизмы, обеспечивающие модификацию хемосигналов у антигенстимулированных особей.
