در این قسمت از مجموعه میکروبیولوژی، توضیح بیشتری در مورد پاسخ ایمنی مرجان ارائه خواهیم کرد.

مقدمه ای بر ایمونولوژی

مونولوژی مطالعه سیستم ایمنی است. دو دسته کلی از پاسخ های ایمنی وجود دارد - ذاتی و تطبیقی. ایمنی ذاتی پاسخ خودکار ارگانیسم به عفونت است - می تواند با هر مهاجم خارجی مقابله کند و همیشه وجود دارد. مصونیت تطبیقی ​​جایی است که اسلحه های بزرگ قرار دارند. در انسان، اینها سیستم ایمنی هومورال شامل سلول های B و T و همچنین آنتی بادی ها هستند. ایمنی تطبیقی ​​شامل سلول‌های تخصصی می‌شود که می‌توانند مهاجمان خارجی را فهرست‌بندی کنند و سپس یک پاسخ فرمول‌بندی شده علیه آن‌ها ایجاد کنند - معمولاً از سیستم ایمنی ذاتی کمک می‌کنند. گونه‌های فهرست‌بندی‌شده سپس ذخیره و ذخیره می‌شوند، که در صورت ورود مجدد آن پاتوژن به بدن، پاسخ بسیار سریع‌تری را ممکن می‌سازد.

این مفهوم اصل مصونیت و واکسیناسیون در برابر بیماری های خاص است - اگر آنفولانزا بگیرید و دوباره به همان سویه آلوده شوید، بار دوم بسیار کمتر بیمار خواهید شد. در حالی که بیشتر مردم با مفاهیم اساسی پیرامون نحوه عملکرد سیستم ایمنی انسان یا حتی پستانداران آشنا هستند، اما وقتی صحبت از مرجان به میان می‌آید، بیشتر این موارد از پنجره خارج می‌شود. قبل از اینکه به تفاوت‌های ظریف سیستم ایمنی مرجانی بپردازم، شما را با تعدادی از سلول‌های تخصصی آشنا می‌کنم که در زیر به طور عمیق‌تر در مورد آنها صحبت خواهیم کرد و مروری کوتاه بر چندین مسیر ایمنی ارائه خواهیم داد.

بازیگران بازی

قبل از غواصی در بازیکنان خاص، درک قوانین بازی ضروری است. یک تشبیه خوب این است که سیستم ایمنی را مانند مک دونالد تصور کنید. تعداد زیادی سلول ایمنی تخصصی وجود دارد که در این مورد بسیار ماهر هستند: این کار در حال از بین بردن مهاجمان خارجی است.

در حالی که این سلول‌های ایمنی در دفاع از شما عالی هستند، نمی‌توانند عمل کنند مگر اینکه سفارشی دریافت کنند - اینجاست که مولکول‌های سیگنال وارد می‌شوند. دقیقاً مانند شخصی سفارش شما را گرفته و آن را به مرکز تحویل می‌دهد. آشپزها، هنگامی که پاتوژن ها وارد بدن می شوند و شناسایی می شوند، پروتئین های تشخیص مسیرهای سیگنال دهی مختلف را فعال می کنند. این سیگنال‌ها سپس سلول‌های ایمنی را برای یافتن و حذف پاتوژن فعال می‌کنند.

یک پاتوژن وارد مرجان می شود، شناسایی می شود و مولکول های سیگنال را فعال می کند، که سلول های ایمنی اختصاصی را فعال می کند که آن را از بین می برد.

به رسمیت شناختن

مانند حسگرهایی که تشخیص می‌دهند شما در حال حرکت هستید، گیرنده‌های زیادی روی سلول‌ها وجود دارند که می‌توانند حضور پاتوژن‌ها را پس از ورود به بدن تشخیص دهند. یک راه خوب برای تصور این تعامل، فکر کردن به پاتوژن هایی است که دارای مناطق خاصی با Velcro هستند. سلول‌های تشخیص ایمنی نیز روی برخی از قسمت‌هایشان Velcro دارند – بنابراین، اگر یک سلول ایمنی و پاتوژن به یکدیگر برخورد کنند، به‌طور لحظه‌ای از طریق دو قطعه Velcro به هم می‌چسبند. این اتصال به سلول ایمنی می‌گوید که مشکل ایجاد شده است، که به آن اجازه می‌دهد زنگ خطر را به صدا درآورد و سیگنال‌هایی را برای روشن کردن سلول‌های حذفی که برای ریشه‌کن کردن پاتوژن به کار گرفته شده‌اند، فعال می‌کند. در اینجا چند ساختار و مولکول شناسایی وجود دارد که باید با آنها آشنا شوید.

– TLR = گیرنده‌های Toll مانند – واقع در غشای خارجی سلول‌ها و در آنجا الگوهای موجود بر روی پاتوژن‌ها را تشخیص می‌دهند.

– PRR = یک گیرنده متعلق به میزبان که می تواند به DAMP و MAMP متصل شده و آن را تشخیص دهد.

– لکتین = پروتئینی که به کربوهیدرات‌ها متصل می‌شود – در این مثال، پروتئین‌های مخصوص کربوهیدرات‌های موجود در یک پاتوژن.

– DAMPs = الگوهای مولکولی مرتبط با خطر – ترکیبات یا ساختارهای خاص که توسط سلول‌های تحت فشار یا آسیب‌دیده تولید می‌شوند – اینها می‌توانند شامل پروتئین‌ها، مولکول‌های فعال یا ترکیباتی مانند اسید اوریک باشند.

- MAMPs = الگوهای مولکولی مرتبط با میکروب - ویژگی‌های خاصی که یک میکروب دارد که امکان شناسایی آن را فراهم می‌کند - پروتئین‌ها یا مکان‌های گیرنده روی غشای خارجی آن‌ها.

مدلی از مسیرهای علامت دهی مختلف که TLR ها می توانند آغاز کنند.

علامت دهی

پس از شناسایی یک پاتوژن، سلول‌های سیگنال‌دهنده مولکول‌های سیگنال‌دهنده را تولید یا جذب می‌کنند که پیام را به سلول‌های حذف می‌رسانند. در حالی که انواع مختلفی از سیگنال دهی می تواند در مرجان ها رخ دهد، ما به خاطر طول مقاله بر روی یک مکانیسم اصلی تمرکز خواهیم کرد.

– سیتوکین = پروتئین های کوچکی که می توانند حل شوند و به سرعت در بدن حرکت کنند. سپس به سلول‌های ایمنی متصل می‌شوند، که می‌تواند آنها را فعال کرده و آنها را در مورد عفونت هشدار دهد.

حذف

سلول‌های ایمنی مختلفی وجود دارد که سیستم ایمنی ذاتی می‌تواند از آنها برای مقابله با عوامل بیماری‌زا استفاده کند – هر کدام مزایا و معایبی دارند و اغلب به صورت ترکیبی به کار می‌روند. هنگامی که یک ارگانیسم سالم است، این سلول‌ها در حالت غیرفعال هستند و منتظر هستند تا توسط سیگنال‌دهی سیتوکین فعال شوند.

– ماکروفاژها = سلول‌های بزرگی که پاتوژن‌ها یا سلول‌های آلوده را در خود فرو می‌برند – نمونه‌ای از این سلول‌ها در بدن انسان گلبول‌های سفید هستند (تصویر اصلی این مقاله فردی را در حال خوردن یک باکتری زیر میکروسکوپ الکترونی نشان می‌دهد).

- مکمل = مسیر پیچیده ای متشکل از ذراتی که می توانند مانند سیتوکین ها عمل کنند و ماکروفاژها را برای مصرف سلول های آسیب دیده یا خارجی هدایت کنند. همچنین شامل ساخت و استقرار مجتمع حمله غشایی (MAC) است که می تواند به سلول های نامطلوب متصل شود و با ایجاد ده ها سوراخ در آنها آنها را از بین ببرد.

- سلول های کشنده طبیعی = سرایدار سیستم ایمنی - سلول های مرده یا معیوب را تشخیص می دهند و باعث القای آپوپتوز در آنها می شوند (مرگ برنامه ریزی شده سلولی).

- اینترفرون ها = سیتوکین های تخصصی طراحی شده برای از بین بردن ویروس ها - برخی به RNA دو رشته ای متصل می شوند، یک ویروس متوسط ​​معمولی برای تکثیر استفاده می کنند، در حالی که کلاس های دیگر می توانند سلول های آلوده به ویروس را برای حذف علامت گذاری کنند یا پاسخ های ویروسی جامع تری را فعال کنند.

سیستم مکمل
لی، دی (2022، 24 اکتبر). متمم. مکمل - ایمونولوژی - Medbullets مرحله 1.
https://step1.medbullets.com/immunology/105052/complement

خودی در مقابل غیر خودی

اکنون که سیستم ایمنی ذاتی و اجزای آن را در سطح وسیعی مورد بحث قرار دادیم، تئوری های خاصی از پاسخ ایمنی و چگونگی ارتباط آنها با مرجان ها را تحلیل خواهیم کرد. خود در مقابل غیر خود سبک معمولی از پاسخ ایمنی است که بی مهرگان از آن استفاده می کنند. اگر یک پاتوژن وارد بدن شود، میزبان آن را به عنوان خارجی تشخیص می دهد و سپس شناسایی مسیر -> سیگنال -> حذف رخ می دهد. تقریباً در تمام عفونت های مشاهده شده در مرجان ها، این مسیر فعال است. فقط یک مشکل وجود دارد - هولوبیونت کاملاً از غیر خود تشکیل شده است.

برای سال‌ها، محققان این سوال را مطرح کرده‌اند که چگونه یک مرجان می‌تواند به طور همزمان میکروب‌های بیماری‌زا را شناسایی و از بین ببرد و اجازه دهد میلیون‌ها میکروب خارجی مفید در داخل و روی آنها زندگی کنند. داده‌ها نشان داده‌اند که سیستم ایمنی ذاتی میکروب‌های مفید را از طریق مکانیسم‌های دقیق به‌عنوان میکروب‌های بیماری‌زا تشخیص می‌دهد، اما به دلایلی، آنها سیگنالی را راه‌اندازی نمی‌کنند که منجر به حذف شود - اگر هر دو غیرخودی هستند، چگونه مرجان‌ها می‌توانند بین دوست و دشمن را مشخص کنند. ?

نظریه خطر

مسیر دیگری که در مرجان ها مشاهده می شود، سیستم خطر است. به طور معمول، این پاسخ به استرس بین سلولی است. سلول های در حال مرگ یا آسیب دیده، DAMP ها را تولید می کنند، که سپس شناسایی می شوند و باعث ایجاد سیگنال می شوند و سیستم ایمنی و ترمیم را فعال می کنند. این پاسخ سیستمیک یک پاسخ استرس یکپارچه (ISR) نامیده می شود. زمانی که آسیب سلولی به دو دلیل اصلی رخ می دهد، مرجان ها پاسخ ایمنی را آغاز می کنند. اولاً، آسیب سلولی ممکن است منشأ زیستی داشته باشد که توسط یک عامل بیماری‌زا ایجاد می‌شود، یا دوم، غیر زنده، که می‌تواند زخمی برای ورود پاتوژن‌ها ایجاد کند (مانند شخصی که از اره نواری برای شکستن مرجان‌های خود استفاده می‌کند).

این مکانیسم معمولاً به سیستم خود/غیر خود اولیه بسیاری از ارگانیسم‌ها عقب می‌نشیند، اما مدل‌های جدید نشان می‌دهند که ممکن است این قطعه گمشده از پازل ایمنی مرجانی باشد.

فرضیه آستانه خسارت

محققان تئوری جدیدی را برای نحوه عملکرد سیستم ایمنی مرجانی ارائه کرده اند که می تواند به طور موثری مسئله هولوبیونت را توضیح دهد. این ایده که به عنوان فرضیه آستانه آسیب شناخته می‌شود، خود/غیر خودشناسی را با مدل خطر ترکیب می‌کند و مکانیزم ترکیبی را ارائه می‌کند که در آن یک مرجان باید یک مهاجم خارجی و یک سیگنال خطر را برای فعال کردن یک پاسخ ایمنی تشخیص دهد.

این مدل منطقی است زیرا پروتئین‌های شناسایی بدون شک میکروب‌های مفید holobiont را غیرخود شناسایی می‌کنند. از آنجا که وجود آنها باعث آسیب سلولی نمی شود، هیچ سلول مرجانی DAMP تولید نمی کند. بنابراین، سیستم ایمنی همزیست ها را از بین نمی برد. برعکس، اگر یک میکروب بیماری زا به مرجان حمله کند، مرگ سلولی رخ خواهد داد که منجر به عدم تشخیص خود و تولید سیگنال خطر می شود.

خلاصه تصویری از فرضیه آستانه آسیب
Palmer, C. V. (2018، 9 ژوئیه). مصونیت و بحران مرجانی اخبار طبیعت.
https://www.nature.com/articles/s42003-018-0097-4#Sec10

RRC Rainbow Splice Acropora یک وسیله زیبا برای هر کلکسیونر Acropora است.

در این سناریوی فرضی، بیایید فرض کنیم که استرس کاملاً غیر زنده بوده و یک پاتوژن در آن دخیل نبوده است. acro frag به احتمال زیاد به دلیل تغییر pH هنگامی که به سیستم دیگری منتقل شد به آرامی سفید شد. zooxanthella، عضو میکروبی holobiont، یا خود مرجان ممکن است به اندازه کافی تحت فشار قرار گرفته باشد تا جایی که سیگنال های خطر تولید می کند، و سپس سیستم ایمنی به آرامی zooxanthellae را از سیستم خود پاک می کند.

در حالی که ما اغلب به سفید شدن به عنوان یک پدیده سریع فکر می کنیم، فرضیه آستانه آسیب بیان می کند که بلیچینگ خودایمنی با سرعتی متناسب با سیگنال آسیب رخ می دهد - بنابراین، هرچه ارگانیسم تحت فشار بیشتر باشد، سریعتر سفید می شود. اگر Acropora فقط از نوسان pH عبور کند و هیچ نوسان دیگری نداشته باشد، این می تواند به جای مرگ سریع منجر به مرگ آهسته شود.

این سناریو کاملاً غیرواقعی است زیرا در واقعیت، مرجان‌های ما پس از شکستن و انتقال، با استرس‌های زیستی و غیرزیستی سر و کار دارند، که موضوع پیشگیری از مرگ مرجان‌ها را برای تشخیص و درمان بسیار پیچیده‌تر می‌کند تا اینکه صرفاً «این یک نوسان pH بود». یا "ویبریو بود." یکی از مسائل در این واقعیت نهفته است که هیجان فعلی جامعه این است که با این فرض که مرجان آنها به پاتوژن ناشناخته X مبتلا شده است، عجله می کنند، و این دلیل اصلی مشکلات آنها است وقتی داده ها نشان می دهد که رویدادهای بیماری زا با عوامل استرس زای غیر زنده مرتبط هستند.

علاوه بر این، ممکن است رویدادهای کاملا غیر زنده ناشی از شیمی نادرست یا دقت کافی وجود داشته باشد که منجر به یک تاکتیک ایمنی‌شناختی می‌شود که در آن مرجان اساساً «به خود شلیک می‌کند». بلیچینگ خودایمنی (AMB) ممکن است برخی از موارد STN و بلیچینگ آهسته مشاهده شده در این سرگرمی را توضیح دهد که درمان های کمی تمایل به رفع آن دارند.

در هر صورت، امیدوارم این توضیح و سناریوی فرضی به شما کمک کند تا با تأکید بر اینکه استرس غیرزیستی در جدول کنار پاتوژنز در هنگام مرگ ناگهانی یا ناشناخته مرجان ها قرار دارد، به شما کمک کند تا آن منطقه میانه را در نظر بگیرید، به ویژه وقتی در نظر بگیرید که آستانه آسیب مرجان های تازه وارد شده است. احتمالا به طور قابل توجهی کمتر از آبزی پروری است.

همچنین شمارا به مطالعه بخش اول مقاله میکروبیولوژی مرجان دعوت مینماییم.

گردآوری و ترجمه توسط تیم متخصصین ایران آکواریوم  (امیرحسین حاتمی فر - بنیامین گیوی)

کپی بدون ذکرمنبع مجاز نمی باشد.