Гусеницы нейтрализовали ядовитый растительный сок смесью кислот
Гусеницы мотыльков Theroa zethus нейтрализовали ядовитый для них латекс молочая с помощью смеси муравьиной и масляной кислот, сообщается в PLoS ONE. Эти вещества содержатся в секрете, которым гусеницы смазывают растения, после чего выделение латекса уменьшается. Если же насекомое перед тем, как нанести кислоту, мнет стебли и черешки листьев растения, облегчая проникновение кислоты в ткани растения, латекс практически перестает выделяться.
Гусеницы мотыльков Theroa zethus, обитающей на юго-западе Северной Америки, питаются несколькими видами молочая, в том числе пуансеттией (Euphorbia pulcherrima). Для защиты от насекомых пуансеттия использует латекс, который у некоторых молочайных ядовит. У зрелых растений он скапливается в канальцах, проходящих в стебле, черешках и главной жилке листа, где сок находится под давлением. Когда насекомое повреждает ткань растения, латекс в больших количествах вытекает наружу и приклеивает жертву к листу или ветке.
Theroa zethus является одним из немногих видов насекомых, которые могут питаться растениями, выделяющими латекс. Как показал биолог Дэвид Дюссур (David E. Dussourd) из Университета Центрального Арканзаса, гусеницы нейтрализуют растительный латекс с помощью кислотного секрета, который они выделяют из железы на брюшке. Большинство гусениц мотыльков-нотодонтид, к которым относится T.zethus, с его помощью отпугивают хищников. Если их потревожить, они выстреливают секретом в атакующего. Зетусы с его помощью и защищаются от нападения, и добывают себе пищу. После того, как гусеницы выделяют кислоту на стебель или черешки молочая, растительные ткани меняют структуру, и латекс выделяется на этих участках в меньших количествах. Кроме того, гусеницы T.zethus перед тем, как нанести секрет, царапают и мнут поверхность стебля или черешков. Возможно, это делается для того, чтобы кислотный секрет подействовал быстрее.
В новом исследовании Дюссур и его коллеги определили состав секрета T.zethus. Они подтвердили уже известный результат и нашли в нем муравьиную кислоту (в смеси ее оказалось 30 процентов). Также ученые обнаружили в секрете менее одного процента масляной кислоты. Чтобы подтвердить, что ткани молочая разрушает смесь муравьиной и масляной кислот, а не другие вещества, ученые нанесли ее и секрет T.zethus на растения, и убедились, что на них возникают аналогичные повреждения. Они выяснили, что муравьиная кислота дает практически такой же эффект, как смесь кислот (P < 0.05), а масляная кислота сама по себе вреда растениям не причиняет.
Также авторы изучили гистологию поврежденных гусеницами растительных тканей и обнаружили, что кислотный секрет меняет форму клеток, хотя и не повреждает клеточную стенку. Но, очевидно, этих повреждений оказывается достаточно, чтобы уменьшить выделение латекса.
Пытаясь воспроизвести поведение гусениц, исследователи царапали или мяли черешки листьев молочая, а потом наносили на них секрет насекомых, либо проделывали эти операции по отдельности. Оказалось, что сминание и нанесение кислотного секрета уменьшало выделение латекса вдвое, а вместе они практически его прекращали (p < 0,0001). К такому же результату приводило нанесение секрета на поцарапанную поверхность черешка (p < 0,0001).
«Чтобы понять уязвимо ли растение для насекомых, мы должны рассматривать не только систему, которую растение использует для защиты, но и на возможности насекомого. В этом исследовании гусеница нейтрализует защиту пуансетии с помощью латекса, выделяя кислоту, которая служит для защиты от хищников», — говорит Дюссур. «Гусеница облегчает проникновение кислоты, соскабливая поверхностные ткани растения, а затем мнет его, чтобы повредить латексные канальцы. Сочетание поведенческих манипуляций и добавления кислоты позволяет гусенице обезоружить растение, зачастую вообще не контактируя с латексом».
Ранее ученые выяснили, что гусеницы не только могут нейтрализовать систему защиты растений без вреда для себя, но и делятся с собратьями информацией об источниках пищи. Гусеницы бабочки-серпокрылки, которые питаются листьями березы и ольхи, сообщают о них с помощью вибраций ртом и анальным сегментом.
И еще четырех видов опухолей
Британские и датские иммунологи обнаружили на цитотоксических T-лимфоцитах рецептор, узнающий одновременно три разных опухолевых антигена. Пациент, у которого были обнаружены эти Т-клетки, смог достичь полной ремиссии меланомы четвертой клинической стадии. Такое строение T-клеточных рецепторов не дает клеткам опухоли ускользнуть от противоопухолевого иммунитета. Похожие типы Т-клеточных рецепторов есть и у здоровых людей, но их роль в противоопухолевом иммунитете пока неясна. Исследование опубликовано в виде статьи в журнале Cell. Клеточная терапия онкологических заболеваний направлена на введение в организм Т-лимфоцитов, узнающих фрагменты белков опухоли, выставляемые клетками на поверхности белков главного комплекса гистосовместимости (HLA-антигенов). Она позволяет добиться ремиссии во многих случаях, при которых другие виды лечения неэффективны. Но врачи часто сталкиваются с ускользанием опухолевого клона от такого иммунитета. Иногда достаточно нескольких месяцев, чтобы опухолевые клетки перестали экспрессировать маркер, который должны были узнавать лимфоциты. Хотя большинство Т-лимфоцитов узнают один эпитоп, некоторая часть из многообразия Т-клеточных рецепторов, образующихся в процессе созревания Т-клеток, узнает не один, а сразу несколько антигенов. Такие клетки есть и у здоровых людей, и у пациентов с аутоиммунными болезнями. Рецепторы, нацеливающие иммунную систему сразу на несколько молекул-мишеней, могли бы повысить эффективность клеточной терапии. Ведь даже если с поверхности опухоли исчезнет один антиген, то иммунный ответ против второго сохранится, и лечение останется эффективным. Шаг в сторону использования этого принципа в терапии сделала группа онкологов и иммунологов из Великобритании и Дании под руководством Эндрю К. Сьюэлла (Andrew K.Sewell) из Университета Кардиффа. На протяжении последних 15 лет они занимаются клеточной терапией меланомы. В рамках клинических исследований врачи забирали у пациентов клетки крови, отбирали среди них Т-лимфоциты, тропные к меланоме, и после культивации in vitro вводили клетки обратно пациентам. В одном из исследований, проведенном в 2011-2014 годах, участвовал пациент с четвертой клинической стадией меланомы, у которого клеточная терапия позволила добиться десятилетней ремиссии болезни (обычно же медианная продолжительность жизни с момента постановки диагноза у таких пациентов не превышает года). Ученые решили детально исследовать, с какими особенностями Т-клеточного ответа это было связано. Как выяснили иммунологи, почти вся противоопухолевая активность лимфоцитов пациента была связана одним лимфоцитарным клоном (его обозначили MEL8), который реагировал in vitro не только на меланому, но и на клетки острого миелолейкоза, опухоли молочной, предстательной и поджелудочной железы от других пациентов с таким же типом HLA-антигена (гаплотип HLA A*02:01, наиболее распространенный в мире). Это было неожиданно, ведь рецепторы этих Т-клеток чувствительны к белку мелану A, специфичному для меланоцитов и происходящих от них опухолей (включая меланому). Авторы создали библиотеку из 936 миллиардов декапептидных последовательностей и оценили in silico сродство рецепторов MEL8 к олигопептидам, связанным с HLA A*02:01. Такой скрининг позволил отобрать 500 пептидов, представленных в протеоме человека. Три из них — участки белков мелана А, BST2 и IMP2 — имели сродство к Т-клеточному рецептору MEL8 in vitro и при этом экспрессировались меланомой. У всех трех декапептидных последовательностей нашлась гомология и на уровне аминокислотной последовательности, и на уровне третичной структуры, что было подтверждено рентгеноструктурным анализом. Т-клетки, у которых есть рецепторы, тропные одновременно к мелану А, IMP2 и BST2, были обнаружены у здоровых добровольцев и у одного пациента с хроническим лимфолейкозом, но их количество было невелико. Обнаруженный вид поливалентного рецептора можно использовать и для лечения других пациентов: исследователи секвенировали последовательность Т-клеточного рецептора и трансдуцировали этой последовательностью другие линии лимфоцитов в рамках своих экспериментов. Следовательно, есть предпосылки для создания эффективной клеточной терапии опухолей или противоопухолевой вакцины. Впрочем, пока невозможно говорить, насколько безопасной было бы такое лечение, ведь исследование британских и датских ученых основано лишь на единичных наблюдениях пациентов с опухолями. Кроме того, распознавание эпитопов Т-клеточным рецептором зависит от варианта HLA.антигена, имеющегося у данного конкретного человека, и распространенность полимодальных Т-клеточных рецепторов у носителей разных вариантов HLA может отличаться. Даже сильного иммунного ответа против клеток меланомы может оказаться недостаточно для победы над болезнью — на эффективность лечения могут влиять такие факторы, как уровень тестостерона.