Fuglens immunsystem - Avian immune system
Den avian immunsystem er det system av biologiske strukturer og cellulære prosesser som beskytter fugler fra sykdom.
Avian immunsystem minner om pattedyr siden begge utviklet seg fra en felles krypdyr stamfar og har arvet mange fellestrekk. De har også utviklet en rekke forskjellige strategier som er unike for fugler. Mest aviær immunologi-forskning er utført på tamkyllingen , Gallus gallus domesticus . Fugler har lymfoide vev, B-celler , T-celler , cytokiner og kjemokiner som mange andre dyr. De kan også ha svulster , immunmangel og autoimmune sykdommer.
Oversikt
Fuglens fysiologi og immunsystem ligner det på andre dyr. Lymfomyeloid vev utvikler seg fra epiteliale eller mesenkymale anlages som er fulle av hematopoetiske celler. Bursa fabricus, thymus , milt og lymfeknuter utvikler seg alle når hematopoetiske stamceller kommer inn i bursal- eller thymiske anlages og blir kompetente B- og T-celler. Fuglens immunsystem er delt inn i to typer immunitet, de medfødte og adaptive . Det medfødte immunforsvaret inkluderer fysiske og kjemiske barrierer, blodproteiner og fagocytiske celler . I tillegg kompletterer serumproteiner , som er en del av det medfødte immunforsvaret, med antistoffer for å lysere målceller. Adaptiv immunitet, derimot, sparker inn når det medfødte systemet ikke klarer å slutte å invadere patogener. Den adaptive responsen inkluderer målrettet gjenkjenning av spesifikke molekylære trekk på overflaten av patogenet. Fugler, som andre dyr, har B-celler , T-celler og humoristisk immunitet som en del av deres adaptive respons.
Struktur
Ulike fugleorganer fungerer for å skille aviære immunceller: thymus , Bursa of Fabricius og benmarg er primære aviære lymfoide organer mens milten , slimhinneassosiert lymfoide vev (MALT), kimsentre og diffuse lymfoide vev er sekundære lymfoide organer. Som hovedregel har ikke fugler lymfeknuter. Imidlertid er lymfeknuter beskrevet i gjess og svane. Thymus, der T-celler utvikler seg, ligger i fuglenes nakke. Bursa of Fabricius er et organ som er unikt for fugler og er det eneste stedet for B-celledifferensiering og modning. Dette organet ligger i fuglenes rumpe, og er fullt av stamceller og veldig aktivt hos unge fugler, men atrofi etter seks måneder. Bronkialassosiert lymfoide vev (BALT) og tarmassosiert lymfoide vev (GALT) finnes langs henholdsvis bronkiene og tarmene . I luftfartøyets luftveier er det heterofiler, som er en viktig del av fugleimmuniteten. Inne i hodet er det hodeassosierte lymfoide vev (HALT) som inneholder harderkjertelen , tårekjertelen og andre strukturer i strupehodet eller nesehalsen . Den Harde kjertel er plassert bak øyeeplet og er hovedkomponenten i HALT. Den inneholder et stort antall plasmaceller og er den viktigste sekretoriske kroppen av antistoffer . Ved siden av disse primære og sekundære lymfoide organene er det også det lymfatiske sirkulasjonssystemet av kar og kapillærer som kommuniserer med blodtilførselen og transporterer lymfevæsken gjennom fuglens kropp.
T-celler
Den antigen gjenkjennelse av T-celler er en bemerkelsesverdig prosess er avhengig av T-cellereseptoren (TCR). TCR genereres tilfeldig og har dermed omfattende mangfold i peptidene- MHC- kompleksene den kan gjenkjenne. Ved bruk av monoklonale antistoffer som er spesifikke for T-celleoverflateantigener, blir utviklingen av T-celler hos fugler studert. Differensieringsveiene, funksjonelle prosesser og molekyler av T-celler er svært konservert hos fugler. Imidlertid er det noen nye funksjoner i T-celler som er unike for fugler. Disse inkluderer en ny avstamning av cytoplasmatiske CD3 + lymfoide celler (TCR0-celler) og en T-celleunderlinje som uttrykker en annen reseptorisotype (TCR3) generert utelukkende i tymus. Homologer av pattedyrets gamma, delta og alfa beta TCR (TCR1 og TCR2) finnes hos fugler. Imidlertid har en tredje TCR, kalt TCR3, blitt funnet i fugle-T-cellepopulasjoner som mangler både TCR1 og TCR2. Disse ble funnet på alle CD3 + T-celler og var enten CD4 + eller CD8 + . Denne delmengden av T-celler, som andre, utvikler seg i thymus og blir sådd i hele kroppen med unntak av tarmene. Mønsteret for tilbehørsmolekyler uttrykt av fugle-T-celler ligner α / β-T-celler fra pattedyr . Høyt CD8-uttrykk går foran dobbeltekspresjonen av CD4 og CD8, men etter klonal utvalg og utvidelse, slutter fugle-T-celler å uttrykke enten CD4 eller CD8.
B-celler
Det sentrale organet for B-celleutvikling hos fugler er Bursa of Fabricius . Funksjonen til bursa ble oppdaget da den ble kirurgisk fjernet fra nyfødte kyllinger, og dette førte til nedsatt antistoffrespons på Salmonella typhimurium . Det er nå klart at bursa er det primære stedet for B-celle lymfopoeisis, og at aviær B-celleutvikling har noen unike egenskaper sammenlignet med humane eller musemodeller. Nesten alle B-celleforfedre i bursa til 4 dager gamle kyllinger uttrykker IgM på celleoverflaten. Studier har vist at B-celler fra 4-8 uker gamle fugler er avledet fra 2-4 allotypisk forpliktede forløperceller i hver follikkel. Bursal follikler er kolonisert av 2-5 pre-bursal stamceller og disse gjennomgår omfattende spredning etter at de er forpliktet til en allotype. Ekspresjon av IgM styres av en biologisk klokke i motsetning til det bursale mikromiljøet. Videre ble kilden til alle B-celler i voksne fugler bestemt til å være en populasjon av selvfornyende sIg + B-celler .
Utvikling
Når man studerer utviklingen av aviær immunsystem, tilbyr embryoet flere fordeler, som tilgjengeligheten av mange embryoer i nøyaktige utviklingsstadier og forskjellige B- og T-cellesystemer. Hver populasjon skiller seg fra et primært lymfoid organ: T-celler i thymus og B-celler i Bursa of Fabricius . Forskning har funnet at tidlig fôring av hydratiserte kosttilskudd hos kyllinger i sterk grad påvirker immunsystemets utvikling. Dette måles ofte etter vekt av Bursa of Fabricius , forbedret motstand mot sykdom og tidligere utseende av IgA . I motsetning til andre dyr fødes nyklekkede kyllinger med et ufullstendig immunsystem. Her inneholder fostervannet og eggeplommen eggets maternale immunitet som skal overføres til klekking. Svelging av fostervannet under klekking gir disse kyllingene immunitet til immunforsvaret deres utvikler seg fullt ut. I løpet av de første seks ukene av fuglens liv fullfører kontinuerlig genkonvertering i bursa immunforsvaret. Ved klekking har ikke fugler et bibliotek med genetisk informasjon som B-celler kan brukes til produksjon av antistoffer. I stedet modnes B-celler i bursa i løpet av de første seks ukene og fortsetter deretter med å frø andre organer i immunsystemet. Som et resultat er fugler svært utsatt for patogener de første ukene etter klekking. Forskning fant at T-celler fra modne kyllinger spredte seg mye og produserte høye nivåer av IL-2 og andre cytokiner . På den annen side klarte ikke T-celler fra 24 timer gamle kyllinger å spre seg og kunne ikke skille ut cytokiner. Genkonvertering i bursa fører til utvikling av antistoffer som er forskjellige i deres gjenkjenningsevne. Mammag-V, D og J-gensegmenter tillater mange kombinasjoner og gir derfor et stort repertoar av antistoffer. Imidlertid fugler har bare en eneste funksjonell kopi av V L og J L gener for Ig- lettkjede og en enkelt funksjonell kopi av de V- H og J H tungkjedegener. Dette resulterer i et lite mangfold fra genomdannelser av Ig tunge og lette kjeder . Imidlertid klynger av pseudogener oppstrøms for den tunge og lette gen Ig-loci ta del i somatiske genomdanning - en prosess hvor pseudogener erstatte V H og V L gener. Dette diversifiserer repertoaret av fugeantistoffer.
Fuglens medfødte immunsystem
Lite er kjent om det medfødte immunforsvaret til fugler. De fleste undersøkelser har vært fokusert på kyllinger på grunn av den økte trusselen om virussykdommer i fjørfepopulasjonen. Den medfødte immunresponsen er kjent for å være viktig for virusinfeksjon, og som et resultat er publiseringen av den fullstendige kyllingegenomsekvensen en kilde for å identifisere mulige adjuvanser og immunitetsgener.
Unike egenskaper
Overføring av mors immunitet
Fugleimmunitet begynner å utvikle seg på slutten av det embryonale livet, men størstedelen av tidlig immunitet oppnås via passiv erverv av maternale antistoffer. Slike antistoffer finnes i egget når det legges og stammer fra eggeplommen. Kramer og Cho har vist immunglobuliner i både eggehviten og i embryoet. Maternell IgA og IgM blir overført til egget når det passerer over eggledningen.
TTP
Et viktig element i immunforsvaret hos forskjellige dyr er proteinet tristetraprolin (TTP). Denne spiller en viktig anti-inflammatorisk rolle ved regulering av TNFa . Musemodeller med TTP-knockouts resulterer i kronisk og ofte dødelig betennelse når de utsettes for små mengder patogenassosierte molekylære mønstre ( PAMP ). Imidlertid er TTP og dets homologer helt fraværende fra fugler. Aviærgenomer har blitt søkt etter lignende sekvenser som TTP, og fuglecellelinjer har blitt utsatt for fremmede proteiner og bakteriemolekyler som er kjent for å stimulere TTP-produksjon, men det er ikke funnet bevis for TTP. Det manglende proteinet utgjør en veldig annen immunresponsregulering hos fugler i motsetning til pattedyr, reptiler og amfibier.
Organer
Fuglens T-cellepopulasjon, i likhet med pattedyr, utvikler seg i thymus . Imidlertid er thymus hos fugler et parret organ som består av mange atskilte lober av ovoid vev i nakken. Disse er nær vagusnerven og halsvenen og er mest aktive i unge klekker. Det postuleres at dette organet er knyttet til erytropoeitisk funksjon og nært knyttet til avlsyklusen for fugler. Fjerning av thymiske lapper har vært korrelert med fugler som avviser allogene skingraft og forsinkede hudreaksjoner.
Den bursa av Fabricus er en kuleformet eller sfærisk lymphoepithelial organ. Den indre overflaten er strødd med bretter, som ligner Peyers flekker i pattedyr og tilslører lumen. Dens vekst er korrelert med den raske kroppsveksten. Den trekker seg tilbake og forsvinner omtrent på tidspunktet for seksuell modenhet. Bursa, som studert gjennom bursektomi i forskjellige utviklingsstadier, indikerer sekvensiell utvikling av IgG , IgM og IgA . Det sekundære (perifere) lymfoide vevet inkluderer også unike lymfoide knuter i fordøyelseskanalen og ensomme knuter spredt over hele kroppen, noe som er karakteristisk for fuglearter. I mellomtiden forekommer lymfeknuter bare i noen arter av vann, myr og land.
Sykdommer
Kontroll av smittsom sykdom er viktig for produksjon av sunne fjørfeflokker. Vaksinasjonsprogrammer har blitt brukt mye i nordamerikanske fabrikkoppdrettmetoder for å indusere aviær immunrespons mot fuglepatogener. Disse inkluderer Marek's Disease, Duck Hepatitis Virus, Chicken Anemia Virus, Turkeypox , Fowlpox og andre. Fuglimmunitet er avhengig av et komplekst nettverk av celletyper og oppløselige faktorer som må fungere ordentlig for at store kommersielle fjørfeflokker skal overleve.
Infeksiøs bursal sykdomsvirus og kyllinganemi er allestedsnærværende og har økt interessen for å bekjempe patogener fra fugler. Parasitter av fugler er en annen fremvoksende bekymring siden den overfylte naturen til fjørfegårder muliggjør enkel spredning.
Immunsuppressive sykdommer
Flere immunsuppressive midler møter fugler, inkludert virus , bakterier , parasitter , toksiner , mykotoksiner , kjemikalier og medisiner. De vanligste immunsuppressive virusene er infeksiøs bursal sykdomsvirus (IBDV), aviær leukose , Mareks sykdom (MD) og hemorragisk enterittvirus (HEV). Samtidige immunsuppressive infeksjoner er en voksende bekymring i fjærfeindustrien, hvor tidlig infeksjon med IBDV får MD-viruset til å komme ut av hvilemodus og bidra til aktiv sykdom. Nye studier viser at stress er den viktigste årsaken til immunsuppresjon hos fugler. Stressfaktorer lar fugler være mer utsatt for smittsomme stoffer, og det må derfor godkjennes nye retningslinjer for forvaltning av fjørfe.
Fugler som vektorer
Fuglens trekkende natur utgjør en tydelig fare for spredning av sykdommer. Uten å bli påvirket av det smittsomme stoffet, kan fugler fungere som vektorer ved spredning av psittacosis , salmonellose , campylobacteriosis , mycobacteriosis , fugleinfluensa , giardiasis og cryptosporidiosis . Disse zoonotiske sykdommene kan overføres til mennesker. I tilfelle av fugleinfluensa ( H5N1- stamme) kan vannfugler smittes med lavpatogen form eller høypatogen form. Førstnevnte induserer milde symptomer som fall i eggproduksjon, rufsete fjær og milde effekter på luftveiene i fuglene. Den høypatogene formen sprer seg mye raskere og kan infisere flere vev og organer. Massiv intern blødning og blødning følger, og dette har gitt H5N1-viruset moniker “kylling ebola.”
Svulster
I likhet med andre dyr er fugler utsatt for kreft og svulster . Dette refererer til unormal vekst av celler i et vev eller organ som kan være enten ondartet eller godartet . Interne kreftformer kan forekomme i nyrene , leveren , magen , eggstokken , muskler eller bein . Squamous cell carcinoma er en form for hudkreft som fugler får, og manifesterer seg på vingespissene, tærne og rundt nebbet og øynene. Årsaken antas å være høy eksponering for UV-stråler . I tillegg blir kreft i bindevevet, kjent som fibrosarkom , ofte sett i benet eller vingen. Dette forekommer hos mange papegøyearter , cockatiels , araer og undulater . Behandlingsalternativene inkluderer amputasjon og kirurgi .