Новые данные о роли комаров как непреднамеренных биологических террористов

Долгое время учёные считали, что комары предоставляют распространяемым ими возбудителям болезней относительно лёгкий путь, поскольку у насекомых почти нет естественных защитных механизмов против этих микроскопических «безбилетников».

Однако недавние исследования показали, что у комаров есть удивительно сложная иммунная система. В отличие от людей и большинства других животных, комары не вырабатывают антитела для идентификации и атаки конкретных инфекционных агентов. Вместо этого у них развились альтернативные методы уничтожения различных патогенов, включая паразитов, вызывающих малярию.

В новом исследовании иммунной системы комара, опубликованном онлайн 29 ноября в журнале PLOS Pathogens, пара биологов из Университета Вандербильта обнаружила ранее неизвестный механизм уничтожения патогенов. Он использует особенности кровеносной системы насекомого для повышения эффективности.

Такие исследования предоставляют информацию, необходимую для манипулирования иммунной системой комара, чтобы эффективнее блокировать малярийных паразитов, и для разработки других новых стратегий борьбы с болезнями.

«Комары тоже болеют, и им нужно защищаться», — говорит доцент кафедры биологических наук Джулиан Хиллиер, проводивший исследование вместе с аспирантом Йонасом Кингом.

Иммунная система комара не так сложна, как у человека: около 350 из его 12500 генов имеют иммунные функции. Но она «замечательно эффективна»: подавляющее большинство малярийных паразитов, заражающих комара, погибает, прежде чем достигнет слюнных желёз, откуда может инфицировать позвоночных, таких как люди.

Патогены (например, возбудители малярии, лихорадки денге и жёлтой лихорадки) попадают в организм самки с кровью и оказываются в её кишечнике. Затем они покидают кишечник, попадают в основную полость тела комара и оттуда должны пробраться к слюнным железам. Внутри полости тела патогены сталкиваются с двумя главными силами: быстрой циркуляцией гемолимфы (крови комара) и атаками иммунной системы.

Кровеносная система комара радикально отличается от системы млекопитающих. Длинная трубка (сердце) тянется от головы до хвоста под кутикулой спины. Сердце составляет задние две трети трубки и состоит из ряда клапанов внутри неё и спиральных мышечных колец снаружи. Эти мышцы заставляют трубку расширяться и сжиматься, создавая червеобразное перистальтическое движение.

Большую часть времени сердце качает гемолимфу (прозрачную жидкость) к голове, но иногда направление меняется на обратное. У комара нет артерий и вен, как у млекопитающих. Кровь течёт из сердца в брюшную полость и в конечном итоге возвращается обратно через сердце. «Сердце комара работает примерно как насос в садовом фонтане», — поясняет Хиллиер.

Чтобы достичь цели, патогены должны пройти через один из сердечных клапанов. Таким образом, клапаны действуют как физические «узкие места» во время миграции вирусов и малярийных паразитов.

Важным элементом системы защиты комара являются гемоциты — специальные иммунные клетки в гемолимфе, играющие роль, аналогичную лейкоцитам у человека. Они циркулируют по телу с гемолимфой и атакуют чужеродные клетки и вирусы при контакте.

Хиллиер и Кинг обнаружили, что при заражении комара бактериями или малярийными паразитами популяция гемоцитов направляется к клапанам сердца, где захватывает и уничтожает вторгающиеся патогены. Эти новые иммунные клетки комара, названные периостиальными гемоцитами, значительно увеличивают свои шансы встретить и уничтожить захватчиков, собираясь в областях с высоким потоком гемолимфы.

«То, что происходит с этими патогенами внутри тела комара, — это критическая часть цикла заражения, которую мы только начинаем понимать», — заключает Хиллиер.