Projekti / Programi
MOLEKULARNA ANALIZA IMUNSKEGA ODZIVA IN INTERAKCIJ OB HKRATNIH OKUžBAH Z AVIARNIMI MIKOPLAZMAMI IN VIRUSI
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.02.01 |
Biotehnika |
Živalska produkcija in predelava |
Genetika in selekcija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 4.02 |
Kmetijske vede in veterina |
Znanost o živalih in mlekarstvu |
Raziskovalci (10)
Organizacije (2)
Pomen za razvoj znanosti
Mikoplazme in virusi predstavljajo dve skupini patogenih mikrobov z različnim načinom življenja v mnogokrat skupnih gostiteljih. Večina dosedanjih raziskav je bilo usmerjenih v proučevanje patoloških sprememb in molekularnih mehanizmov ob posamičnih okužbah, zato so rezultati naše raziskave, ki je bila usmerjena na proučevanje skupnih učinkov dveh pogostih mikrobov, med redkimi te vrste in so pomembni za širše področje raziskav med patogeni in gostitelji.
Namen raziskave je bil ugotoviti potek imunskega odziva v primeru mešanih okužb, bakterijske in virusne hkrati. Model je bil izbran na podlagi predhodnih izkušenj in rezultatov proučevanja aviarnih bakterijskih (M. synoviae) in virusnih NDV (AIV) patogenov. Odkrili in opisali smo več mehanizmov vplivanja na gostiteljeve celice s strani mikoplazme (invadiranje v gostiteljeve celice, vpliv na metabolne zahteve gostiteljevih celic, sprožanje apoptoze, induciranje povečanega izražanja metaloproteaz, posedovanje nukleazne, nevraminidazne in proteazne aktivnosti) in potrdili, da okužba z mikoplazmo na več načinov vpliva na propad tkiva in na zmanjšanje učinkov imunske obrambe gostitelja. Opisali smo način, s katerim mikoplazma inducira avtoimunsko obliko vnetnega sinovitisa. Vsi ti rezultati, ki se nanašajo na okužbo z mikoplazmo, so bili opisani prvič, objavljeni v priznanih mednarodnih revijah in pomenijo nova bazična spoznanja na področju raziskav te vrste mikrobov in imunskega odziva nanje. Okužbe z mikoplazmami pogosto potekajo subklinično in so v diagnostiki pogosto prezrte. Naša raziskava kaže, da pa imajo okužbe z mikoplazmo lahko pomemben negativen učinek na imunsko zmožnost gostitelja, kar lahko v primeru naknadne virusne okužbe vpliva na razvoj bolezni. Znanje je pomembno tudi za razumevanje teh okužb pri drugih živalih in pri človeku, kjer se sumi, da so humane mikoplazme vpletene v mnoge bolezni, med drugim tudi v indukcijo avtoimunskega artritisa. V nadaljevanju smo proučevali, kako se imunski sistem razvijajočega se kokošjega embrija odzove na okužbo z mikoplazmo in na naknadno okužbo z virusom. Poskus in vitro na celičnih linijah kokošjih embrionalnih fibroblastov je namreč potrdil, da vsak tip mikroba aktivira določeno skupino imunskih genov, medtem ko prisotnost obeh hkrati vsako posamezno sliko bistveno spremeni. Analiza izražanje genov po okužbi kokošjih embrijev z bakterijo M. synoviae, z virusom NDV in zaporedno z obema mikroboma, je bil prvi tovrstni poskus, ki je pokazal razlike v izražanju genov glede na okužbo in tudi v različnih organih. Gre za informacije, ki so pomembne za razumevanje najzgodnejših molekularnih dogodkov v aktivaciji imunskega odziva, kar je predvsem pomembno pri okužbah, ki se prenašajo preko valilnih jajc, kot je npr. M. synoviae. Pokazali smo, da je okužba z mikoplazmo povzroči spremembe v izražanju večjega števila genov, drugih genov in v drugačnem obsegu kot okužba z virusom. Za vsako okužbo posebej smo za več organov ločeno določili kateri geni so značilno izraženi v povečanem obsegu. Pri študiji zaporedne hkratne okužbe smo ugotovili, da prisotnost virusa vpliva na izražanje genov tako, da zmanjša nivo izražanja genov, ki ga aktivira predhodna okužba z mikoplazmo. To so povsem nove ugotovitve, pomembne za razumevanje imunskih procesov in hkrati pomembne za napovedovanje dogodkov pri vakcinacijah živali in ljudi. Ti rezultati prispevajo podatke, ki so potrebni pri načrtovanju sestavin vakcin in časovnih okvirov vakcinacij živali in ljudi. Čeprav je bila študija opravljena na modelu mikrobov, ki okužujejo perutnino, imajo rezultati pomen tudi iz vidika nepredvidljivih dogodkov pri pojavu ptičje gripe, kjer je pri virusu aviarne influence tipa H5N1 prišlo do menjave gostitelja in je virus okuževal tudi ljudi. Mikoplazme namreč tudi pri ljudeh povzročajo pogosto subklinične bolezni dihal, zato je poznavanje molekularnih mehanizmov, ki jih sprožata ta da tipa mikrobov relevantno tudi za humano medicino.
Pomen za razvoj Slovenije
Perutninski proizvodi (meso, jajca, njuni izdelki) predstavljajo že 50% proteinov živalskega izvora v prehrani ljudi, perutninarstvo pa je v SLO med najvažnejšimi živinorejskimi panogami. Kužne bolezni, ki jih povzročajo bakterije, tudi M. synoviae in M. gallisepticum in virusi povzročajo veliko ekonomsko škodo. Ogromna gospodarska škoda preti ob razširitvi okužbe z virusom aviarne influence H5N1, kjer je dodatno skrb zbujajoče dejstvo, da virus potencialno lahko okužuje tudi ljudi. Glede na pričakovano popolno ustavitev uporabe antibiotikov v živinoreji, bo situacije postala še težja in potrebni bodo novi pristopi za znižanje škode, posledice okužb.
Opravljena raziskava je prinesla relevantne nove podatke v smislu razumevanja interakcij med patogeni na molekularnem nivoju in v smislu razumevanja skupnih učinkov na gostitelja. Predvsem je v podrobnosti razjasnila molekularne dogodke ob okužbi z mikoplazmo, ki je lahko prisotna v populaciji živali (in ljudi) v subklinični okužbi in se pri perutnini vertikalno prenaša. V takem primeru se vakcinacija proti virusnim okužbam izvede na že potekajočo okužbo z mikoplazmo. Za bolj zahtevno perutninsko proizvodnjo v odsotnosti antibiotikov je razumevanje teh mehanizmov nujno. V sedanjih pogojih živinoreje bi z boljšim znanjem lahko zmanjšali ekonomsko škodo, ki je marsikdaj posledica hkratnih okužb z mikoplazmami in virusi iz inaktiviranih vakcin. Načrtovanje novih vakcinskih pripravkov in novih strategij temelji prav na poznavanju podatkov, kot smo jih zbrali v naši raziskavi.
Mikoplazme in virusi so patogeni mikrobi, ki tudi na farmah prašičev in prežvekovalcev (govedo, ovce, koze) predstavljajo velik problem in informacije, dobljene v projektu so lahko uporabne tudi za razumevanje in reševanje težav pri drugih živalskih vrstah, kar lahko prinese pozitivne gospodarske učinke, predvsem na področju živinoreje in veterine.
Kokošji embrii se še vedno uporabljajo za produkcijo vakcin, zato bodo informacije, kako morebitno vertikalno prenesena okužba z M. synoviae lahko vpliva na razmnoževanje virusov in kakšni so skupni učinki na embrio, dobrodošle tudi za razumevanje mehanizmov, ki vplivajo na pospešeno odmiranje embrijev v postopkih pridobivanja virusov za vakcine.
Mikoplazemske okužbe celičnih linij, ki se masovno uporabljajo za raziskave in predstavljajo dobrodošle modele za proučevanje najrazličnejših mehanizmov (farmacija, kozmetična industrija, toksikologija, ekologija), so zelo pogoste in mnogokrat neopazne. Ocenjujemo, da so naši rezultati pomembni za pravilno vrednotenje rezultatov, pridobljenih na celičnih linijah.
Okužbe ljudi s humanimi mikoplazmami so pogoste še posebej v vrtcih in šolah ter v bolnišnicah in mnogokrat le subklinične ter podcenjene v diagnostiki. Rezultati, dobljeni na živalskem modelu kažejo, da je organizem, ki je že okužen z mikoplazmo lahko bolj dovzeten za naknadne okužbe z virusi hkrati pa je učinek virusov drugačen, če je osebek hkrati okužen z mikoplazmo. Poznana je vpletenost okužbe z mikoplazmami na potek okužbe z virusom HIV. Mycoplasma pneumoniae je pogost bolnišnični patogen in okuženi ljudje so dovzetni za nadaljnje okužbe z virusi, kar bistveno podaljša čas bivanja v bolnišnicah. Poseben pomen imajo rezultati za razumevanje poteka bolezni ob okužbi z virusom aviarne influence H5N1, za katerega so gostitelj ptice.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
