Οι επιστήμονες αποκάλυψαν γιατί ορισμένοι πληθυσμοί αμφιβίων αναρρώνουν μετά την καταστροφή τους από μια θανατηφόρα μυκητιακή ασθένεια που έχει εξαφανίσει βατράχους και φρύνους σε όλο τον κόσμο.
Έρευνα με επικεφαλής το University College του Λονδίνου (UCL), το ZSL και το Imperial College του Λονδίνου έδειξε ότι η ανάπτυξη του ανοσοποιητικού συστήματος ενός αμφιβίου παίζει σημαντικό ρόλο στο εάν επιβιώνει από τη μόλυνση. Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Φύση Χημική Βιολογία.
Ένας θανατηφόρος μύκητας που στοχεύει ενήλικα αμφίβια
χυτριδικοί μύκητες, Batrachochytrium dendrobatidis (BD), έχει οδηγήσει σε καταστροφικές μειώσεις των πληθυσμών των αμφιβίων σε όλο τον κόσμο. Ο μύκητας είναι υπεύθυνος για την χυτριδιομυκητίαση, μια ασθένεια που βλάπτει το δέρμα των βατράχων και των φρύνων και διαταράσσει την ικανότητά τους να ρυθμίζουν το νερό, το αλάτι και τα μέταλλα.
Τα νεαρά αμφίβια προστατεύονται σε μεγάλο βαθμό επειδή οι γυρίνοι και οι προνύμφες δεν έχουν δέρμα πλούσιο σε κερατίνη. BD Τρέφονται Μόλις μεταμορφωθούν σε ενήλικες και το δέρμα τους κερατινοποιηθεί, είναι ευάλωτα σε λοιμώξεις, που συχνά οδηγούν σε μαζικούς θανάτους.
Για να κατανοήσουν καλύτερα γιατί ορισμένοι πληθυσμοί ανακάμπτουν και άλλοι συνεχίζουν να καταρρέουν, οι ερευνητές μελέτησαν κοινούς φρύνους μαίες που ζουν γύρω από τέσσερις λίμνες στα Πυρηναία στη Γαλλία και την Ισπανία, οι οποίοι είχαν όλοι σοβαρό λιποψυχία. BD Εξαρση
Σε μια λίμνη, ο πληθυσμός των φρύνων εξακολουθούσε να μειώνεται και σχεδόν εξαφανίστηκε. Σε άλλες τρεις λίμνες, ωστόσο, οι πληθυσμοί ανέκαμψαν παρά την παρουσία του μύκητα στο περιβάλλον.
Οι πρώιμες άμυνες του ανοσοποιητικού κάνουν τη διαφορά
Η ομάδα εστίασε στα αντιμικροβιακά πεπτίδια, τα οποία είναι φυσικές χημικές ουσίες που εκκρίνονται από το δέρμα των αμφιβίων και χρησιμεύουν ως σημαντικό μέρος του ανοσοποιητικού τους συστήματος.
Ανακάλυψαν ότι οι φρύνοι στον ανακτηθέντα πληθυσμό παρήγαγαν αυτά τα αμυντικά πεπτίδια πριν από πολύ καιρό, όταν ήταν ακόμη γυρίνοι. Με τον καιρό ενηλικιώνονται και γίνονται ευαίσθητοι BDΗ ανοσολογική τους άμυνα ήταν ήδη καλά εδραιωμένη.
Αντίθετα, οι φρύνοι από πληθυσμούς που αγωνίζονται παράγουν πολύ λιγότερα από αυτά τα αμυντικά πεπτίδια κατά τη διάρκεια του σταδίου του γυρίνου, αφήνοντάς τους λιγότερο έτοιμους αφού ωριμάσουν.
Ο επικεφαλής συγγραφέας Dr Philip Jarvis, από το ZSL Institute of Zoology and Imperial College London, UCL Chemistry, δήλωσε: “Η έρευνά μας δείχνει ότι τα είδη που έχουν υποστεί τεράστια πτώση από την ασθένεια μπορούν ακόμα να αναρρώσουν. Έχουν τα εργαλεία για να καταπολεμήσουν τη μόλυνση — είναι απλά θέμα χρόνου. Η ασθένεια σκοτώνει φρύνους και βατράχους καθώς τους βοηθούν να εξελιχθούν σε ενήλικες και συνεχίζουν να επιβιώνουν.”
Ο Δρ Jarvis πρόσθεσε: “Το επόμενο βήμα είναι να δούμε ποιοι παράγοντες εμποδίζουν αυτά τα ανοσοποιητικά συστήματα να ωριμάσουν νωρίς. Αυτό μπορεί να οφείλεται σε γενετικούς ή περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η θερμοκρασία ή η παρουσία πέστροφας – ένας σημαντικός κίνδυνος για τους γυρίνους που μπορούν να εξελιχθούν σε ενήλικες γρήγορα και να φύγουν από το νερό, που σημαίνει λιγότερο χρόνο για να αναπτυχθεί το ανοσοποιητικό τους σύστημα.”
Περισσότερα από 1.100 εκκρινόμενα ανοσοπεπτίδια έχουν ανακαλυφθεί
Για να διερευνήσουν τη χημική άμυνα των φρύνων, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν φασματομετρία μάζας για να εξετάσουν το μείγμα πεπτιδίων (κοντές αλυσίδες αμινοξέων) που εκκρίνεται από το δέρμα τους.
Η ανάλυση αποκάλυψε μια πολύ μεγαλύτερη συλλογή ανοσοποιητικών πεπτιδίων από ό,τι περίμεναν οι επιστήμονες. Από τα 1.152 πεπτίδια που εντοπίστηκαν, μόνο επτά είχαν προηγουμένως τεκμηριωθεί.
Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι οι γυρίνοι που παρήγαγαν μια ευρύτερη ποικιλία πεπτιδίων (δηλαδή, η άμυνά τους ωριμάσει πριν γίνουν φρύνοι) ήταν πολύ πιο πιθανό να επιβιώσουν παρά το γεγονός ότι ήταν εν κινήσει. BD Οι πληθυσμοί με χαμηλά πεπτίδια στο στάδιο της εκδήλωσης γυρίνου τείνουν να υποφέρουν από υψηλή θνησιμότητα.
Τα ευρήματα θα μπορούσαν να εμπνεύσουν μελλοντικά φάρμακα
Ο ανώτερος συγγραφέας καθηγητής Alethea Tabor (UCL Chemistry) δήλωσε: “Ανακαλύψαμε μεγαλύτερη ποικιλία πεπτιδίων από ό,τι αναμενόταν. Τώρα πρέπει να καταλάβουμε πώς λειτουργούν στον έλεγχο των παθογόνων και ποια είναι αντιμικροβιακά.
“Πολλά φάρμακα για τον άνθρωπο βρέθηκαν αρχικά στον φυσικό κόσμο — όπως η πενικιλλίνη από μύκητες. Επομένως, αυτά τα πεπτίδια είναι νέα στοιχεία που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να βοηθήσουν την ανθρώπινη υγεία, ειδικά επειδή έχουμε τα δικά μας προβλήματα ως είδος με αυξανόμενη μικροβιακή αντοχή, που απαιτεί να βρούμε νέους τρόπους θεραπείας λοιμώξεων.”
Η φασματομετρία μάζας επιτρέπει στους επιστήμονες να μετρούν τη μάζα των μορίων με εξαιρετική ακρίβεια. Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν διαδοχική φασματομετρία μάζας στο UCL Chemistry για να κατακερματίσουν τα πεπτίδια σε μικρότερα θραύσματα, να μετρήσουν αυτά τα θραύσματα και να ανακατασκευάσουν τη δομή κάθε πεπτιδίου. Αυτή η διαδικασία επέτρεψε στην ομάδα να αναγνωρίσει και να ακολουθήσει εκατοντάδες άγνωστα μόρια.
Η συν-συγγραφέας Δρ. Kirsty Carew (UCL Chemistry) είπε: “Η ικανότητα παράλληλης ανάλυσης εκατοντάδων έως χιλιάδων μορίων αναδείχθηκε μόλις την τελευταία δεκαετία. Αυτή η προσέγγιση εφαρμόζεται συνήθως στην έρευνα για την ανθρώπινη υγεία, για παράδειγμα για τη διάκριση των καρκινικών κυττάρων από τον φυσιολογικό ιστό, αλλά επεκτείνεται όλο και περισσότερο σε άλλους τομείς βιολογικής έρευνας.”
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Συμβούλιο Έρευνας Φυσικού Περιβάλλοντος του Ηνωμένου Βασιλείου (NERC) και το Leverhulme Trust.
