Губки и кишечнополостные. Губки, как и колониальные кишечнополостные, являются удобным объектом для проведения трансплантационных исследований. Отростки некоторых видов губок легко пересаживать с одной особи на другую, так же как боковые выросты колониальных кораллов.
Способности губок к самораспознаванию на межвидовом и внутривидовом уровнях были продолжены в 70-80-х годах с использованием приемов трансплантации отдельных отростков. Во всех случаях при аутотрансплантации (пересадке отростка с одного места особи на другое) наблюдается полное срастание транс- 406
плантата с организмом. В то же время при аллотрансплантации {пересадке между особями одного вида) развивается реакция отторжения. Причем такая реакция имеет две формы проявления в зависимости от вида губок. Так, у пресноводной губки Ephydatia fUMatilis в зоне контакта формируется “цементный” (коллагеноподобный) слой (рис. 20.6). У Axinella pofypoides — реакция несовместимости носит иной, физиологически более активный характер и проявляется в развитии зоны клеточного некроза в месте контакта. Отторжение трансплантата включает три этапа: 1) слияние трансплантата с основным организмом, 2) локальная клеточная аккумуляция в зоне контакта, 3) отделение (некроз или образование “цементного” слоя) трансплантата от хозяина.
Среди губок имеются виды, такие, например, как Ephydatia fluviatilis, Eph. mulleri, Axinella polypoides, Ax. mexicana, Cyamon argus и др., которые не способны к формированию иммунологической памяти после первичного контакта с алло- или ксенотрансплантатом и демонстрируют тем самым неиммунологическую природу отторжения. В то же время, другие виды — Callispongia diffusa, Xestospongia exigus, Hymeniacidon perleve — характеризуются формированием кратковременной иммунологической памяти от первичного контакта с аллотрансплантатом {табл. 20.3).
При аллогенном переносе у кишечнополостных реакция несовместимости и проявляется либо в лизисе контактирующих клеток трансплантата (рис. 20.7), либо в образовании гипербластичес- кого столона при отсутствии слияния трансплантационных партнеров. Реакция несовместимости при межвидовых переносах носит более выраженный характер по сравнению с аллогенной трансплантацией. Формирования иммунологической памяти у таких видов как Hydractinia echinata, Anthopleura elegantissima, An. krebsi, Leptogorgia yirgulata, Lophogorgia sarmentosa и др. не происходит. Однако американский исследователь Hildemann, работая в акватории Гавайских островов, обнаружил один вид кораллов —Montipora verrucosa, который демонстрировал иммунологическую природу отторжения. У аллогенных парабионтов в месте контакта неродственных тканей развивалась зона некроза, достигавшая максимума к 22-му дню. Вторичный трансплантат от той же самой доноре-
Таблица 20.6
Временные параметры и особенности отторжения алло(ксено)трансплантатов (1 — первичного, 2 — вторичного) у животных различных таксономических групп
Окончание таблицы 20.3
кой колонии, подсаженный через две недели после отторжения первичного трансплантата, отторгался в два раза быстрее — в сред-
409
нем за 11,6 дня. При пересадке вторичного трансплантата через 4 недели после первичной 'трансплантации наблюдалось снижение эффективности вторичной реакции — до 15,3 дня. Ускоренного отторжения вообще не было, если повторная пересадка осуществлялась через 8-16 недель. Эти данные прямо демонстрируют формирование кратковременной памяти. Относительно незначительное время сохранения памяти связано, вероятно, с ограниченной продолжительностью жизни клеток, осуществляющих иммунологический надзор у
Montipora verrucosa.
Немертины. Немертины образуют самостоятельный тип животных, включенных в надтип низших червей. Основной характеристикой этих животных является отсутствие вторичной полости тела, хотя они в отличие от кишечнополостных развиваются из трех зародышевых листков, и мезодерма определяет формирование тканей внутренней среды, столь существенной в становлении иммунной системы.
У немертин рода Lineus аутологичные и аллогенные трансплантаты приживаются, ксенотрансплантаты отторгаются. В качестве трансплантируемого материала берут переднюю, головную часть тела, которую подсаживают на соответствующий участок тела реципиента. Реакция тканевого отторжения проявляется в депигментации клеток, набухании трансплантата, формировании зоны некроза в месте контакта с чужеродной тканью. Время отторжения ксенотрансплантата варьирует в зависимости от видовой принадлежности пары донор — реципиент.
Кольчатые черви. Тип кольчатых червей объединяет сегментированных, первичноротых беспозвоночных, имеющих вторичную, разделенную перегородками полость тела. Как в крови, так и в целоме представлен идентичный набор клеток, принимающих участие в иммунологических реакциях защиты.
В середине 60-х годов, когда господствовало мнение об отсутствии какой-либо формы специфического иммунитета у всех без исключения беспозвоночных, три исследователя: Валембо (1963), Дюпре (1964) и Купер (1965) — показали, что представители семейства Lumbricidae способны к специфическому распознаванию чужеродного трансплантата и созданию иммунологической памяти. Эксперименты проводили с кусочками покровных
тканей. Аутологичная ткань полностью срасталась с тканью хозяина. В то же время при алло- и ксенотрансплантации регистрировались депигментация клеток пересаженной ткани, ее набухание и в итоге — отмирание трансплантата. УEisenia foetida первичный аллотрансплантат отторгается в хронической форме с временными колебаниями в пределах 15-225 дней. Максимальная продолжительность жизни вторичного трансплантата — 70 дней.
Межвидовая трансплантационная реакция в сем. Lumbricidae имеет более острый характер. Трансплантат от Е. foetida отторгается хозяином L. terrestris приблизительно за 40 дней. Вторичный ксенотрансплантат отмирает за более короткий срок.
Иглокожие и оболочники. Иглокожие и оболочники представляют собой два самостоятельных типа высших беспозвоночных, относящихся в филогенетическом древе к мощной ветви вторичноротых. Прямая филогенетическапя связь этих типов с позвоночными животными определяет важность изучения их специфического иммунитета как предвестника наиболее совершенных форм иммунной защиты, свойственной млекопитающим.
Наличие специфического аллотрансплантационного иммунитета с формированием кратковременной иммунологической памяти в типе иглокожих известно для морского огурца Cucumaria tricolor — обитателя тропической зоны Тихого океана. Как и для многих других беспозвоночных, визуальным критерием отторжения является депигментация пересаженной ткани. Первичный аллотрансплантат у данного вида отторгается в хронической форме за 129-185 дней. Вторичное отторжение проходит эффективнее — приблизительно за 60 дней, демонстрируя тем самым способность к формированию иммунологической памяти.
В типе оболочников специфическое отторжение аллотрансплантата обнаруживается как у одиночных, так и у колониальных форм. У Botryllus schlosseri в ситуации, когда генетически отличающиеся колонии вступают в прямой контакт, наблюдается либо отторжение неродственных особей с некрозом контактирующих поверхностей, либо их слияние, однако в результате такого объединения физиологически стойкого химеризма не возникает, и один из партнеров в химере подвергается резорбции. В то же время генетически идентичные особи при прямом физическом контакте сливаются , образуя единую форму. Слияние особей в природе при их плотном поселении описано, например, для одиночного оболочника Styela plicata. Частота слившихся пар небольшая и, как правило, не достигает 0,1%.
Позвоночные. На уровне позвоночных животных иммунитет характеризуется определенным прорывом в сторону совершенствования механизмов специфической защиты. Частным случаем прогрессивного развития иммунитета является усиление способности к отторжению аллотрансплантата.
У представителей класса круглоротых первичное отторжение проявляется еще в виде хронического воспаления с явлениями гемморагий и разрушения пигментных клеток (рис. 20.8). У тихоокеанской миксины Eptatretus stoutii первичный трансплантат кожи живет около 72 дней. В результате контакта с аллогенной тканью формируется иммунологическая память, обеспечивающая ускоренное отторжение вторичного трансплантата приблизительно за 28 дней.
У хрящевых рыб, как и у круглоротых, отторжение первичного аллотрансплантата осуществляется по хроническому типу за 30-40 дней. Вторичное отторжение сопровождается более острой воспалительной реакцией.
Костные рыбы (Osteichthyes) представляют собой таксономически сложную и разнородную по морфофункциональным ха-
Рис. 20.8. Отторжение аллотрансплантата у тихоокеанской миксины Eptatretus
stoutii.
а — общий вид животного с трансплантатами на боковой стороне в нескольких сантиметрах от головы; б — полностью жизнеспособный аутотрансплантат (слева) и обесцвеченный аллотрансплантат (справа), время выживания которого близится к завершению
рактеристикам группу. По мере эволюционного совершенствования внутри данного класса наблюдается постепенное нарастание силы трансплантационного реагирования. Для анализа явлений трансплантационного отторжения у рыб разработан простой прием пересадки. На место удаленной чешуи реципиента в образующееся ложе вставляют чешую донора. При этом нет необходимости в каких-либо фиксирующих средстах, так как основание чешуи донора точно соответствует подготовленному ложу. В первые сутки после трансплантации (около 72 ч) мягкие ткани донорской чешуи срастаются с тканью хозяина, устанавливается общий кровоток. Однако по истечении латентного периода развивается воспалительная реакция, характеризующаяся гиперплазией, помутнением эпителия, формированием зон некроза, разрушением пигментных клеток. Полная потеря клеточного пигмента — признак завершения деструкции трансплантата.
Настоящие костистые рыбы отторгают первичный и вторичный трансплантаты в острой форме (см. табл.20.3).
В целом у круглоротых, хрящевых и костных рыб прослеживается постепенное нарастание силы трансплантационного реагирования от менее продвинутых в эволюционном отношении таксонов к более прогрессивным группам. Второе существенное обстоятельство состоит в том, что в отличие от беспозвоночных рыбы способны к более длительному сохранению памяти от первичного контакта с чужеродным материалом. Например, несмотря на то что хрящевые рыбы отторгают первичный трансплантат по хроническому типу, через два месяца после пересадки все еще сохраняется память о первичной сенсибилизации.
Класс амфибий включает три отряда: хвостатые (Urodela), безногие (Apoda) и бесхвостые (Агшга). Все эти отряды произошли от разных групп палеозойских земноводных, получивших общее название стегоцефалы. Наибольшим эволюционным прогрессом характеризуются бесхвостые амфибии. В этом отряде регистрируются субострая и острая формы отторжения первичного трансплантата. У более примитивных видов: краснобрюхой и желтобрюхой жерлянок (Bombina bombina и В. variegata), серой жабы (Ви/о bufo) — трансплантат отторгается в субострой форме. В то же время у лягушек наблюдается острая форма отторжения.
В целом в классе амфибий наблюдается та же тенденция, что и у рыб: сокращение времени отторжения аллогенной ткани от менее организованных к более совершенным в морфофункциональном отношении таксонам. Иначе, трансплантационный иммунитет как частный случай специфического иммунного реагирования проходит этапы совершенствования внутри класса амфибий.
Современные пресмыкающиеся включают три основных отряда: черепахи (Testudines), чешуйчатые (Squamata) с двумя наиболее многочисленными в видовом отношении подотрядами — ящерицы (Sauna) и змеи (Ophidia) и отряд крокодилов (Crocodylia). Все эти отряды произошли от различных ipynn котилозавров, возникших от амфибий в каменноугольном периоде — около 325 млн. лет тому назад. Для иммунологов познание специфических форм защиты от чужеродных антигенов у представителей данного класса животных крайне интересно, так как позволяет проследить преемственную связь с птицами и млекопитающими, иммунитет которых изучен достаточно полно.
Следовало бы ожидать, что отторжение аллотрансплантата у рептилий будет более эффективным, чем у амфибий , эволюцион- но менее совершенного класса. Однако это оказалось не так. Отторжение первичного аллотрансплантата у представителей всех трех классов проходит по хроническому типу. В качестве примера можно привести реакцию отторжения аллотрансплантата у ящерицы- кровососа (Calotes versicolor). Трансплантируемым материалом служили покровные чашуйки. Каждая чешуйка содержит центральное тело — дермин, помещенный в эпидермальный карман, который в свою очередь окружен тонким кератиновым слоем. В субэпидермальном слое находятся темные, звездчатые клетки — меланофо- ры, совместно с красными и желтыми ксантофорами. Во всех случаях через одну неделю после пересадки ауго- и аллотрансплантаты выглядят вполне жизнеспособными. Они хорошо срастаются с тканями хозяина и васкуолизируются. Эпителий хозяина разрастается, заполняя пустоты в трансплантационном ложе. Первые заметные различия между ауто- и аллотрансплантатом наблюдаются через 9 дней после пересадки. Наиболее характерный признак в этот период — набухание кровеносных сосудов, пронизывающих аллотрансплантат. В аутотрансплантате никаких видимых изменений не регистрируется. Через L5 дней окончательно разрушается некоторое число меланофор и накапливаются свободные темные зерна. К 24-му дню зерен становится больше, почти все мела- нофоры оказываются разрушенными. К 45-му посттрансплантационному дню отсутствуют все пигментные клетки, что является критерием завершения процесса отмирания аллотрансплантата. Время окончательного удаления разрушенного трансплантата в виде струпьев достигает 60-80 дней (рис. 20.9). Описанная картина является наиболее общей для всех рептилий.
В самом общем виде напряженность реакции аллотрансплантационного отторжения от наиболее примитивных форм к более совершенным имеет тенденцию к усилению, что выражается во временных параметрах. Однако в этой стратегической линии эволюционного совершенствования реакции несовместимости имеется достаточно много исключений. Так, эффективность отторжения первичного трансплантата у губок и кишечнополостных сравнима с таковой у млекопитающих. Возможно, специфический ком-
Рис. 20.9. Аллотранспджнтацня у ящерицы-кровососа Cables versicolor.
а — кожа хозяина с участками посадки ауго- (справа) и аллотрансплантации (слева); на месте аллотрансплантата после полного отторжения виден рубец; аутотрансплантат выглядит вполне прижившимся; два типа трансплантатов разделены спинным гребнем; б — часть нормальной чешуйки со звездчатыми мелано- форами и кровеносными сосудами; в — часть чешуйки аллотрансплантата через 24 часа после пересадки; видно определенное число разрушенных меланофоров (темные неструктурированные частицы) и некоторое число сохранившихся звездчатых меланофоров; г — часть чешуйки аллотрансплантата через 45 дней после пересадки; видно полное разрушение меланофоров и нормальной структуры ткани
понент иммунного реагирования у представителей данных типов низкоорганизованных животных усилен неспецифической цитотоксической реакцией на чужеродность.
В типе позвоночных сохраняется общая тенденция усиления трансплантационного реагирования от круглоротых к млекопитающим (рис. 20.10). При этом внутри отдельных классов выраженность реакции отторжения у представителей различных таксономических групп неоднозначна. Например, в классе костных рыб представители ганоидных рыб реагируют на аллогенную стимуляцию в хронической форме. Аравановые развивают реакцию отторжения средней силы. В то же время представители настоящих кос-
Рис. 20.10. Интенсивность отторжения первичного аллотрансплантата у представителей различных классов позвоночных животных.
Черные кружки — острая форма отторжения (около 14 дней); кружки с редкой штриховкой — хроническая форма отторжения (более 30 дней); кружки с частой штриховкой — подострая форма отторжения (около 20 дней); белые кружки — анализ не проводился
тистых рыб отторгают аллотрансплантат в острой форме. Аналогичная картина разных возможностей наблюдается у представителей групп внутри класса амфибий.
Способности губок к самораспознаванию на межвидовом и внутривидовом уровнях были продолжены в 70-80-х годах с использованием приемов трансплантации отдельных отростков. Во всех случаях при аутотрансплантации (пересадке отростка с одного места особи на другое) наблюдается полное срастание транс- 406
плантата с организмом. В то же время при аллотрансплантации {пересадке между особями одного вида) развивается реакция отторжения. Причем такая реакция имеет две формы проявления в зависимости от вида губок. Так, у пресноводной губки Ephydatia fUMatilis в зоне контакта формируется “цементный” (коллагеноподобный) слой (рис. 20.6). У Axinella pofypoides — реакция несовместимости носит иной, физиологически более активный характер и проявляется в развитии зоны клеточного некроза в месте контакта. Отторжение трансплантата включает три этапа: 1) слияние трансплантата с основным организмом, 2) локальная клеточная аккумуляция в зоне контакта, 3) отделение (некроз или образование “цементного” слоя) трансплантата от хозяина.
Среди губок имеются виды, такие, например, как Ephydatia fluviatilis, Eph. mulleri, Axinella polypoides, Ax. mexicana, Cyamon argus и др., которые не способны к формированию иммунологической памяти после первичного контакта с алло- или ксенотрансплантатом и демонстрируют тем самым неиммунологическую природу отторжения. В то же время, другие виды — Callispongia diffusa, Xestospongia exigus, Hymeniacidon perleve — характеризуются формированием кратковременной иммунологической памяти от первичного контакта с аллотрансплантатом {табл. 20.3).
При аллогенном переносе у кишечнополостных реакция несовместимости и проявляется либо в лизисе контактирующих клеток трансплантата (рис. 20.7), либо в образовании гипербластичес- кого столона при отсутствии слияния трансплантационных партнеров. Реакция несовместимости при межвидовых переносах носит более выраженный характер по сравнению с аллогенной трансплантацией. Формирования иммунологической памяти у таких видов как Hydractinia echinata, Anthopleura elegantissima, An. krebsi, Leptogorgia yirgulata, Lophogorgia sarmentosa и др. не происходит. Однако американский исследователь Hildemann, работая в акватории Гавайских островов, обнаружил один вид кораллов —Montipora verrucosa, который демонстрировал иммунологическую природу отторжения. У аллогенных парабионтов в месте контакта неродственных тканей развивалась зона некроза, достигавшая максимума к 22-му дню. Вторичный трансплантат от той же самой доноре-
Таблица 20.6
Временные параметры и особенности отторжения алло(ксено)трансплантатов (1 — первичного, 2 — вторичного) у животных различных таксономических групп
|
Тип, класс |
Вид |
Алло-, ксено- транс- |
Время выживания, ДНИ |
Форма отторжения |
|
|
|
|
плантат |
1 |
2 |
|
|
Губки |
Ephydatia fluviatilis Axinella polypoides, Hymeniacidon sinapium Ephydatia fluviatilis, Eph. mulleri, SpongUIa lacustris, Eunapius firagUis |
алло- алло- алло- ксено- |
|
|
образование коллагеноподобного слоя образование зоны некроза то же |
|
|
Callispongia diffusa |
алло- |
11,3 |
7,0 |
|
|
|
Xestospongia exiges Hymeniacidon perleve |
алло- алло- |
8,2 |
3,2 |
|
|
Кишечно полостные |
Hydractinia echinata Anthopleura eleganiisima, An. krebsi, Leptogorgia vitgulata, Eunicella stricta, Lophogorgia sarmentosa |
алло- ксено- |
10,4 (7-14) |
7,0 (4-14) |
гиперпластический рост гиперпластический рост или образование зоны некроза |
|
|
Montipora verrucosa |
алло- |
22,0 (16-40) |
11,6 (9-23) |
образование зоны некроза |
|
Немертины |
Lineus sanguineus -gt; L. ruber |
ксено- |
15,4 |
8,6 |
образование зоны некроза, депигментация ткани |
|
|
L. ruber -* L.sanguineus |
ксено- |
t6,4 |
8,6 |
то же |
|
Кольчатые черви |
Eisenia foetida |
алло- |
15-225 |
=70 |
|
|
|
? foetida -*¦ Lumbricus terrestris |
ксено- |
40 |
25 |
а ^ |
|
Членисто ногие |
Blaberus giganteus Peripianeta americana |
ксено- |
gt; 3 |
|
инкапсуляция |
|
Иглокожие |
Cucumaria tricolor |
алло- |
129-185 |
= 50 |
образование зоны некроза, депигментация ткани |
|
|
Dermasterias imbricata |
алло- |
213 (170-266) |
42,2 (18-110) |
то же |
|
|
Strongylocentrotus droebachiensis |
алло- |
30 |
12 |
|
Окончание таблицы 20.3
|
|
|
Алло-, |
Время |
|
|
|
Тип, класс |
Вид |
ксено- |
выживания, |
Форма |
|
|
|
|
транс- |
дни |
отторжения |
|
|
|
|
плантат |
1 |
2 |
|
|
Оболочни- |
Styella plicata |
алло- |
38±б |
28±3 |
|
|
ки |
|
|
|
|
|
|
Позвоноч ные: |
|
|
|
|
|
|
кругло- |
Eptatreus stoutii |
алло- |
72 |
28 |
_44_ |
|
ротые |
|
|
(41-140) |
(18-119) |
|
|
|
Petromyson marinus |
алло- |
38 (21- |
18 |
|
|
|
|
|
291) |
(7-252) |
|
|
хряще- |
Dasyatus americana |
алло- |
31 |
12 |
|
|
вые рыбы |
Heterodontis |
алло- |
41,1 |
16,7 |
44 |
|
|
francisci |
|
(27-48) |
(15-22) |
|
|
костные |
Polyodon spathula |
алло- |
42,7 |
12 |
|
|
рыбы |
|
|
(21-76) |
|
|
|
|
Lepisosteus platyrhincus |
алло- |
18 |
|
|
|
|
Osteoglossum |
алло- |
17,9 |
5,1 |
|
|
|
bicirhosum |
|
(13-25) |
(3-7) |
|
|
|
Carassius auratus |
алло- |
и |
4.7 |
_ы_ |
|
|
|
|
(6-11) |
(4-6) |
|
|
|
Cyprinus carpio |
алло- |
7,5 |
4,1 |
|
|
|
Asquidens latijrons |
алло- |
7,2 |
4,5 |
|
|
|
|
|
(6-11) |
(3-6) |
|
|
|
Cymatogaster sp. |
алло- |
5,8 |
4,0 |
|
|
|
Fundulus sp. |
алло- |
3,5 |
2,0 |
|
|
амфибии |
Diemictylus viridescens |
алло- |
40 |
— |
|
|
|
Typhlonectes compressicauda |
алло- |
21-161 |
42-78 |
44 |
|
|
Bombina ombina |
алло- |
50-63 |
17-30 |
|
|
|
Bufo bufo |
алло- |
52 |
— |
|
|
|
Xenopus laevis |
алло- |
51 |
— |
|
|
пресмы- |
Chlidra serpentina |
алло- |
47,3 |
25,4 |
« |
|
кающиеся |
|
|
(41-70) |
(20-32) |
|
|
|
Chrysemys picta -gt; |
ксено- |
26,3 |
17,4 |
|
|
|
Chelidra serpentina |
|
(22-28) |
(16-21) |
|
|
|
Emys blandingii |
ксено- |
24,8 |
15,6 |
|
|
|
Ch. serpentina |
|
(22-29) |
(12-19) |
|
|
|
Anoiis carolinensis |
ксено- |
60-90 |
— |
|
|
|
Chemidophorus sexlineatus |
алло- |
26 |
— |
|
|
|
Ctenosaura pectinate |
алло- |
48-87 |
30-86 |
|
|
|
Cabtes versicohr |
алло- |
60-80 |
— |
|
|
|
Xanthusia vigilis |
алло- |
21-245 |
— |
|
|
|
Thramnophis sirtalis |
алло- |
41 |
25 |
|
|
|
|
|
(31-53) |
(21-29) |
|
|
|
Caiman sclerops |
алло- |
65 lt;25-1Щ |
4-ШР |
i 44 |
|
|
Chaicides ocellatus |
алло- |
28 |
— |
|
кой колонии, подсаженный через две недели после отторжения первичного трансплантата, отторгался в два раза быстрее — в сред-
409
нем за 11,6 дня. При пересадке вторичного трансплантата через 4 недели после первичной 'трансплантации наблюдалось снижение эффективности вторичной реакции — до 15,3 дня. Ускоренного отторжения вообще не было, если повторная пересадка осуществлялась через 8-16 недель. Эти данные прямо демонстрируют формирование кратковременной памяти. Относительно незначительное время сохранения памяти связано, вероятно, с ограниченной продолжительностью жизни клеток, осуществляющих иммунологический надзор у
Montipora verrucosa.
Немертины. Немертины образуют самостоятельный тип животных, включенных в надтип низших червей. Основной характеристикой этих животных является отсутствие вторичной полости тела, хотя они в отличие от кишечнополостных развиваются из трех зародышевых листков, и мезодерма определяет формирование тканей внутренней среды, столь существенной в становлении иммунной системы.
У немертин рода Lineus аутологичные и аллогенные трансплантаты приживаются, ксенотрансплантаты отторгаются. В качестве трансплантируемого материала берут переднюю, головную часть тела, которую подсаживают на соответствующий участок тела реципиента. Реакция тканевого отторжения проявляется в депигментации клеток, набухании трансплантата, формировании зоны некроза в месте контакта с чужеродной тканью. Время отторжения ксенотрансплантата варьирует в зависимости от видовой принадлежности пары донор — реципиент.
Кольчатые черви. Тип кольчатых червей объединяет сегментированных, первичноротых беспозвоночных, имеющих вторичную, разделенную перегородками полость тела. Как в крови, так и в целоме представлен идентичный набор клеток, принимающих участие в иммунологических реакциях защиты.
В середине 60-х годов, когда господствовало мнение об отсутствии какой-либо формы специфического иммунитета у всех без исключения беспозвоночных, три исследователя: Валембо (1963), Дюпре (1964) и Купер (1965) — показали, что представители семейства Lumbricidae способны к специфическому распознаванию чужеродного трансплантата и созданию иммунологической памяти. Эксперименты проводили с кусочками покровных
тканей. Аутологичная ткань полностью срасталась с тканью хозяина. В то же время при алло- и ксенотрансплантации регистрировались депигментация клеток пересаженной ткани, ее набухание и в итоге — отмирание трансплантата. УEisenia foetida первичный аллотрансплантат отторгается в хронической форме с временными колебаниями в пределах 15-225 дней. Максимальная продолжительность жизни вторичного трансплантата — 70 дней.
Межвидовая трансплантационная реакция в сем. Lumbricidae имеет более острый характер. Трансплантат от Е. foetida отторгается хозяином L. terrestris приблизительно за 40 дней. Вторичный ксенотрансплантат отмирает за более короткий срок.
Иглокожие и оболочники. Иглокожие и оболочники представляют собой два самостоятельных типа высших беспозвоночных, относящихся в филогенетическом древе к мощной ветви вторичноротых. Прямая филогенетическапя связь этих типов с позвоночными животными определяет важность изучения их специфического иммунитета как предвестника наиболее совершенных форм иммунной защиты, свойственной млекопитающим.
Наличие специфического аллотрансплантационного иммунитета с формированием кратковременной иммунологической памяти в типе иглокожих известно для морского огурца Cucumaria tricolor — обитателя тропической зоны Тихого океана. Как и для многих других беспозвоночных, визуальным критерием отторжения является депигментация пересаженной ткани. Первичный аллотрансплантат у данного вида отторгается в хронической форме за 129-185 дней. Вторичное отторжение проходит эффективнее — приблизительно за 60 дней, демонстрируя тем самым способность к формированию иммунологической памяти.
В типе оболочников специфическое отторжение аллотрансплантата обнаруживается как у одиночных, так и у колониальных форм. У Botryllus schlosseri в ситуации, когда генетически отличающиеся колонии вступают в прямой контакт, наблюдается либо отторжение неродственных особей с некрозом контактирующих поверхностей, либо их слияние, однако в результате такого объединения физиологически стойкого химеризма не возникает, и один из партнеров в химере подвергается резорбции. В то же время генетически идентичные особи при прямом физическом контакте сливаются , образуя единую форму. Слияние особей в природе при их плотном поселении описано, например, для одиночного оболочника Styela plicata. Частота слившихся пар небольшая и, как правило, не достигает 0,1%.
Позвоночные. На уровне позвоночных животных иммунитет характеризуется определенным прорывом в сторону совершенствования механизмов специфической защиты. Частным случаем прогрессивного развития иммунитета является усиление способности к отторжению аллотрансплантата.
У представителей класса круглоротых первичное отторжение проявляется еще в виде хронического воспаления с явлениями гемморагий и разрушения пигментных клеток (рис. 20.8). У тихоокеанской миксины Eptatretus stoutii первичный трансплантат кожи живет около 72 дней. В результате контакта с аллогенной тканью формируется иммунологическая память, обеспечивающая ускоренное отторжение вторичного трансплантата приблизительно за 28 дней.
У хрящевых рыб, как и у круглоротых, отторжение первичного аллотрансплантата осуществляется по хроническому типу за 30-40 дней. Вторичное отторжение сопровождается более острой воспалительной реакцией.
Костные рыбы (Osteichthyes) представляют собой таксономически сложную и разнородную по морфофункциональным ха-
Рис. 20.8. Отторжение аллотрансплантата у тихоокеанской миксины Eptatretus
stoutii.
а — общий вид животного с трансплантатами на боковой стороне в нескольких сантиметрах от головы; б — полностью жизнеспособный аутотрансплантат (слева) и обесцвеченный аллотрансплантат (справа), время выживания которого близится к завершению
рактеристикам группу. По мере эволюционного совершенствования внутри данного класса наблюдается постепенное нарастание силы трансплантационного реагирования. Для анализа явлений трансплантационного отторжения у рыб разработан простой прием пересадки. На место удаленной чешуи реципиента в образующееся ложе вставляют чешую донора. При этом нет необходимости в каких-либо фиксирующих средстах, так как основание чешуи донора точно соответствует подготовленному ложу. В первые сутки после трансплантации (около 72 ч) мягкие ткани донорской чешуи срастаются с тканью хозяина, устанавливается общий кровоток. Однако по истечении латентного периода развивается воспалительная реакция, характеризующаяся гиперплазией, помутнением эпителия, формированием зон некроза, разрушением пигментных клеток. Полная потеря клеточного пигмента — признак завершения деструкции трансплантата.
Настоящие костистые рыбы отторгают первичный и вторичный трансплантаты в острой форме (см. табл.20.3).
В целом у круглоротых, хрящевых и костных рыб прослеживается постепенное нарастание силы трансплантационного реагирования от менее продвинутых в эволюционном отношении таксонов к более прогрессивным группам. Второе существенное обстоятельство состоит в том, что в отличие от беспозвоночных рыбы способны к более длительному сохранению памяти от первичного контакта с чужеродным материалом. Например, несмотря на то что хрящевые рыбы отторгают первичный трансплантат по хроническому типу, через два месяца после пересадки все еще сохраняется память о первичной сенсибилизации.
Класс амфибий включает три отряда: хвостатые (Urodela), безногие (Apoda) и бесхвостые (Агшга). Все эти отряды произошли от разных групп палеозойских земноводных, получивших общее название стегоцефалы. Наибольшим эволюционным прогрессом характеризуются бесхвостые амфибии. В этом отряде регистрируются субострая и острая формы отторжения первичного трансплантата. У более примитивных видов: краснобрюхой и желтобрюхой жерлянок (Bombina bombina и В. variegata), серой жабы (Ви/о bufo) — трансплантат отторгается в субострой форме. В то же время у лягушек наблюдается острая форма отторжения.
В целом в классе амфибий наблюдается та же тенденция, что и у рыб: сокращение времени отторжения аллогенной ткани от менее организованных к более совершенным в морфофункциональном отношении таксонам. Иначе, трансплантационный иммунитет как частный случай специфического иммунного реагирования проходит этапы совершенствования внутри класса амфибий.
Современные пресмыкающиеся включают три основных отряда: черепахи (Testudines), чешуйчатые (Squamata) с двумя наиболее многочисленными в видовом отношении подотрядами — ящерицы (Sauna) и змеи (Ophidia) и отряд крокодилов (Crocodylia). Все эти отряды произошли от различных ipynn котилозавров, возникших от амфибий в каменноугольном периоде — около 325 млн. лет тому назад. Для иммунологов познание специфических форм защиты от чужеродных антигенов у представителей данного класса животных крайне интересно, так как позволяет проследить преемственную связь с птицами и млекопитающими, иммунитет которых изучен достаточно полно.
Следовало бы ожидать, что отторжение аллотрансплантата у рептилий будет более эффективным, чем у амфибий , эволюцион- но менее совершенного класса. Однако это оказалось не так. Отторжение первичного аллотрансплантата у представителей всех трех классов проходит по хроническому типу. В качестве примера можно привести реакцию отторжения аллотрансплантата у ящерицы- кровососа (Calotes versicolor). Трансплантируемым материалом служили покровные чашуйки. Каждая чешуйка содержит центральное тело — дермин, помещенный в эпидермальный карман, который в свою очередь окружен тонким кератиновым слоем. В субэпидермальном слое находятся темные, звездчатые клетки — меланофо- ры, совместно с красными и желтыми ксантофорами. Во всех случаях через одну неделю после пересадки ауго- и аллотрансплантаты выглядят вполне жизнеспособными. Они хорошо срастаются с тканями хозяина и васкуолизируются. Эпителий хозяина разрастается, заполняя пустоты в трансплантационном ложе. Первые заметные различия между ауто- и аллотрансплантатом наблюдаются через 9 дней после пересадки. Наиболее характерный признак в этот период — набухание кровеносных сосудов, пронизывающих аллотрансплантат. В аутотрансплантате никаких видимых изменений не регистрируется. Через L5 дней окончательно разрушается некоторое число меланофор и накапливаются свободные темные зерна. К 24-му дню зерен становится больше, почти все мела- нофоры оказываются разрушенными. К 45-му посттрансплантационному дню отсутствуют все пигментные клетки, что является критерием завершения процесса отмирания аллотрансплантата. Время окончательного удаления разрушенного трансплантата в виде струпьев достигает 60-80 дней (рис. 20.9). Описанная картина является наиболее общей для всех рептилий.
В самом общем виде напряженность реакции аллотрансплантационного отторжения от наиболее примитивных форм к более совершенным имеет тенденцию к усилению, что выражается во временных параметрах. Однако в этой стратегической линии эволюционного совершенствования реакции несовместимости имеется достаточно много исключений. Так, эффективность отторжения первичного трансплантата у губок и кишечнополостных сравнима с таковой у млекопитающих. Возможно, специфический ком-
Рис. 20.9. Аллотранспджнтацня у ящерицы-кровососа Cables versicolor.
а — кожа хозяина с участками посадки ауго- (справа) и аллотрансплантации (слева); на месте аллотрансплантата после полного отторжения виден рубец; аутотрансплантат выглядит вполне прижившимся; два типа трансплантатов разделены спинным гребнем; б — часть нормальной чешуйки со звездчатыми мелано- форами и кровеносными сосудами; в — часть чешуйки аллотрансплантата через 24 часа после пересадки; видно определенное число разрушенных меланофоров (темные неструктурированные частицы) и некоторое число сохранившихся звездчатых меланофоров; г — часть чешуйки аллотрансплантата через 45 дней после пересадки; видно полное разрушение меланофоров и нормальной структуры ткани
понент иммунного реагирования у представителей данных типов низкоорганизованных животных усилен неспецифической цитотоксической реакцией на чужеродность.
В типе позвоночных сохраняется общая тенденция усиления трансплантационного реагирования от круглоротых к млекопитающим (рис. 20.10). При этом внутри отдельных классов выраженность реакции отторжения у представителей различных таксономических групп неоднозначна. Например, в классе костных рыб представители ганоидных рыб реагируют на аллогенную стимуляцию в хронической форме. Аравановые развивают реакцию отторжения средней силы. В то же время представители настоящих кос-
Рис. 20.10. Интенсивность отторжения первичного аллотрансплантата у представителей различных классов позвоночных животных.
Черные кружки — острая форма отторжения (около 14 дней); кружки с редкой штриховкой — хроническая форма отторжения (более 30 дней); кружки с частой штриховкой — подострая форма отторжения (около 20 дней); белые кружки — анализ не проводился
тистых рыб отторгают аллотрансплантат в острой форме. Аналогичная картина разных возможностей наблюдается у представителей групп внутри класса амфибий.