Ryby też mają gorączkę, tyle że behawioralną

[KopalniaWiedzy.pl 314]

Gorączka jest procesem niezwykle istotnym w walce z chorobą. Pojawia się ona nie tylko wśród tych kręgowców, które mają stałą temperaturę ciała (np. ssaków), ale także wśród tych, u których zależy ona od temperatury otoczenia. W tym ostatnim przypadku nazywana jest gorączką behawioralną.

Dr Krzysztof Rakus z Zakładu Immunologii Ewolucyjnej Instytutu Zoologii UJ, we współpracy z zespołem prof. Alaina Vanderplasschena z Uniwersytetu w Liège (Belgia), zajmował się właśnie gorączką behawioralną, koncentrując się na mechanizmach jej występowania u ryb. Wyniki tych badań opublikowało prestiżowe czasopismo Cell Host & Microbe.

Gorączka behawioralna

Gorączka, czyli wzrost temperatury ciała, jest jednym z objawów stanu zapalnego, tj. złożonej reakcji obronnej organizmu w odpowiedzi na infekcję bakteryjną czy wirusową. Po wniknięciu do naszego organizmu patogenów chorobotwórczych komórki układu odpornościowego (leukocyty) wydzielają szereg czynników, których zadaniem jest pobudzenie organizmu do rozwinięcia właściwej reakcji odpornościowej i do zwalczenia infekcji. Niektóre z tych czynników, np. cytokiny, czyli białka regulujące aktywność komórek organizmu zmagających się ze stanem zapalanym, są odpowiedzialne m.in. za rozwój gorączki. Przykładem takiej cytokiny jest tzw. czynnik martwicy nowotworów TNF-α. Cytokiny te występują nie tylko u ssaków, ale opisano je także u innych kręgowców, w tym u ryb.

Ryby są organizmami zmiennocieplnymi i w większości przypadków ich temperatura ciała zbliżona jest do temperatury wody, w której żyją. Co ciekawe, ryby, podobnie jak inne kręgowce zmiennocieplne, czyli płazy i gady, w wyniku zakażenia patogenem często migrują do miejsc o wyższej temperaturze. Zjawisko to określane jest mianem gorączki behawioralnej, albowiem prowadzi do podniesienia temperatury ciała zakażonego zwierzęcia w wyniku zmiany jego zachowania. Dzięki podniesieniu temperatury ciała wiele reakcji odpornościowych przebiega w sposób bardziej efektywny, a jednocześnie może dochodzić do zahamowania namnażania się patogenów. Mimo iż gorączka jest procesem niezwykle istotnym w walce z patogenami i została utrwalona w procesie ewolucji kręgowców, jak dotąd nieznane były czynniki wywołujące i hamujące gorączkę behawioralną ryb.

Karpie wyleczone

Badając mechanizmy gorączki behawioralne ryb, dr Krzysztof Rakus i prof. Alain Vanderplasschen wykorzystali model zakażenia karpi wirusem CyHV-3 (cyprinid herpesvirus 3). Od lat 90. XX wieku wirus ten, nazwany także KHV (koi herpesvirus), odpowiedzialny jest za masowe śnięcia karpi, tak w Polsce, jak i na świecie. Jedną z istotnych cech tego wirusa jest to, iż może on namnażać się oraz wywoływać chorobę karpi w temperaturze od 18°C do 28°C, natomiast w temperaturze powyżej 30°C karpie nie wykazują oznak zakażenia.

Obecne badania pozwoliły stwierdzić, że umożliwienie rybom swobodnego przepływu pomiędzy akwariami o różnych temperaturach wody (24°C, 28°C i 32°C) wpływa na zahamowanie choroby. Stwierdzono, że zdrowe karpie przebywały w większości w wodzie o temperaturze 24°C, natomiast karpie zakażone wirusem CyHV-3 przepływały do przedziału o temperaturze 32°C – podkreśla dr Krzysztof Rakus. Dzięki temu wszystkie karpie przeżyły infekcję wirusem CyHV-3, który w warunkach, kiedy ryby utrzymywane są w akwariach ze stałą temperaturą wody na poziomie 24°C, może prowadzić do 100% śmiertelności.

Wirus modyfikuje zachowanie gospodarza

Podczas badań nad gorączką behawioralną badacze zwrócili także uwagę na fakt, że zakażone karpie zaczynają przepływać do przedziału 32°C dosyć późno od wywołania zakażenia, kiedy większość pozostałych symptomów choroby jest już wyraźnie widoczna. Karpie, u których obserwowano rozwijającą się gorączkę behawioralną, są wtedy już bardzo chore.

Czy zatem wirus mógł opóźniać rozwój gorączki behawioralnej? A jeśli tak, to w jaki sposób? W udzieleniu odpowiedzi na to pytanie pomogło przyjrzenie się genomowi wirusa. Znajduje się w nim gen ORF12, który najprościej rzecz ujmując, koduje białko wirusowe będące swoistą "pułapką" wiążącą TNF-α karpia. W kolejnym etapie badań naukowcy, wykorzystując metody inżynierii genetycznej, wyprodukowali zmodyfikowanego wirusa CyHV-3 pozbawionego genu ORF12. Okazało się, iż karpie zakażone tym wirusem migrują do przedziału 32°C wcześniej aniżeli karpie zakażone wirusem zawierającym gen ORF12. Wykazano w ten sposób, iż wirus faktycznie wpływa na zachowanie gospodarza i opóźnia rozwój gorączki behawioralnej.

Dodatkowo, aby wykazać, że to właśnie TNF-α jest czynnikiem wywołującym gorączkę behawioralną karpia, podaliśmy rybom zakażonym wirusem CyHV-3 przeciwciała blokujące tę cytokinę. W tym przypadku ryby nie migrowały do przedziału 32°C i gorączka behawioralna w ogóle się nie rozwinęła. I co najistotniejsze, skutkowało to zwiększoną śmiertelnością zakażonych ryb – wyjaśnia dr Rakus.

Badania, których rezultaty opublikowane zostały w Cell Host & Microbe, nie tylko wskazują na mocno utrwalone ewolucyjnie mechanizmy rozwoju gorączki u ryb i ssaków, ale i po raz pierwszy opisują, jak wirus przez pojedyncze białko modyfikuje zachowanie swego gospodarza, opóźniając rozwój gorączki behawioralnej. Dla wirusa jest to niezwykle istotna zdolność, albowiem zakażona ryba przebywa dłużej w temperaturze umożliwiającej jego namnażanie się, dzięki czemu może on skuteczniej rozprzestrzeniać się w populacji karpi, przenosząc się z jednego osobnika na drugiego.

« powrót do artykułu