Влияние микотоксинов на иммунитет

Урсула Хофштеттер,
Университет природных ресурсов и прикладных наук, Вена
Материалы предоставлены компанией «Биомин»

Микотоксины оказывают вредное воздействие на птицу. Экономически это отражается в снижении ее продуктивности, увеличении частоты заболеваний в связи с иммуносупрессией, повреждении жизненно важных органов и вмешательстве в яйценоскость. Это воздействие гораздо серьезнее и существеннее, чем воздействие, обусловленное острыми клиническими симптомами или смертностью, связанной с отравлением микотоксинами.

Имунносупрессия у птиц может быть вызвана различными факторами. Потребление микотоксинов на низком уровне не повлечет за собой возникновения клинического микотоксикоза, подавления иммунных функций и снижения резистентности к инфекционным за-болеваниям. Иммунносупрессия, вызванная микотоксинами, возникает в связи с уязвимостью непрерывного размножения и дифференцирования клеток, которые участвуют в иммуннопосреднической деятельности и регулируют комплекс взаимодействия между клеточными и гуморальными компонентами. Так как питание является основным элементом в эффективном птицеводстве — помимо оптимальной продуктивности — необходимо кормить птицу для повышения иммунитета. Вероятнее всего, не существует более ощутимого биологического воздействия микотоксинов, которое было бы важно с медицинской и экономической точки зрения, чем подавление иммунной реакции и врожденных механизмов сопротивления зараженных животных. Для понимания сути этого сложного предмета очень важно разобраться с тем, как действуют иммунные механизмы в организме птицы.

Иммунная система представляет собой защитный механизм организма, ключевыми органами которого является зобная железа (тимус), сумка Фабрициуса (бурса), печень и селезенка. Сумка Фабрициуса (находящаяся в нижнем позвоночнике) и зобная железа (находящаяся в шее) являются основными элементами в иммунной реакции птицы и, следовательно, считаются основными иммунными органами.

Негативное воздействие различных микотоксинов на иммунную систему птицы

Принято считать, что иммунная система птиц обеспечивается только лишь развитием антител. Однако это не совсем верно. Часто забывается, что защита птиц от инфекционных заболеваний обеспечивается специальными клетками — лимфоцитами. Защита, по-лученная с помощью этих клеток, известна как клеточно-опосредованный иммунитет, который столь же важен, как и гуморальный иммунитет.

Лимфоциты птицы, как правило, составляют 60% от общего числа лейкоцитов. Во время высиживания яиц лимфоциты поступают из лимфатических стволовых клеток (родительские клетки), которые образуются в мембране желточного мешка. Эти стволовые клетки перемещаются по двум различным направлениям в период с 5 по 7 день высиживания. Одни стволовые клетки направляются в бурсу (сумку Фабрициуса — круглую мешкообразную структуру, расположенную над клоакой), в то время как другие клетки направляются в зобную железу (тимус).

Бурса и зобная железа достигают наибольшего размера в период с 1 по 2 неделю после высиживания и затем постепенно исчезают. Стволовые клетки, которые преобразовываются в лимфоциты, в бурсе называются В-лимфоциты («В» означает «бурса»), а те клетки, которые преобразуются в лимфоциты в зобной железе, называются Т-лимфоциты («Т» означает «тимус»).

В-лимфоциты при контакте с патогенами трансформируются в другой тип клеток, известный как «клетки плазмы». Клетки плазмы могут сами производить антитела (иммуноглобулины, lg). Эти антитела дезактивируют патогены и таким образом защищают организм. Каждая клетка плазмы может произвести до 300 молекул антител в секунду. Антитела постоянно обновляются.

Определенный тип плазмацита может вырабатывать антитела только против одного инфекционного агента. Это означает, что различные типы В-лимфоцитов должны активироваться для выработки плазмацитов, характерных для каждого заболевания. Считается, что В-лимфоциты на своей поверхности имеют уже произведенные антитела (иммуноглобулин М; IgM) против каждого инфекционного агента, существующего в природе. При проникновении любого микроорганизма в организм птицы определяется вид антитела на поверхности В-лимфоцита, который действует в качестве рецептора. Антиген затем прикрепляется к определенному антителу как ключ к замку. Другими словами, антитела против одной болезни извлекаются из В-лимфоцита, которые затем размножаются и дают начало определенному типу плазмацита.

Иммунологически это выражается следующим образом: «антитела имеют моноклональное происхождение». Таким образом, они извлекаются из автономной клетки (В-лимфоцит), которая затем размножается и формирует колонию плазмацита. Т-клетки вовлечены в клеточно-опосредованную иммунную реакцию, такую как задержка сверхчувствительной реакции и иммунное наблюдение за чужеродными или измененными клетками. Существует несколько субпопуляций Т-клеток: цитотоксические Т-клетки, кооперирующие Т-клетки и регуляторные Т-клетки. Совсем недавно стало известно, что цитотоксические Т-клетки и В-клетки не могут функционировать без стимулирования кратковременно действующими растворимыми медиаторами (посреднические молекулы), известными как «лимфокины». Лимфокины производятся другим классом лимфоцитов, известных как «кооперирующие Т-лимфоциты». Они называются кооперирующими клетками в силу того, что посреднические молекулы, выделяющиеся ими, помогают В- и Т-лимфоци- там в производстве антител и клеточно-опосредованных иммунных реакций. Интерлейкин-2 и гамма-интерферон являются лимфокинами, оказывающими влияние на цитотоксичные Т-лимфоциты. В случае недоступности лимфокинов из кооперирующих Т-лимфоцитов прекращается клеточная иммунная реакция и выработка антител, а, следовательно, птице не обеспечивается иммунная защита.

В-лимфоциты и Т-лимфоциты не притягивают инфекционные микроорганизмы. Сначала патогены собираются клетками «макрофагами”, которые извлекаются из кровяных моноцитов (тип лейкоцитов, сходных с лимфоцитами). Макрофаги обрабатывают и представляют патогены В- и Т-лимфоцитам.

Иммунная реакция начинается только тогда, когда эти две клетки стимулируются при помощи посреднических молекул, освобожденных макрофагами. Это интерлейкин-1 и интерлейкин-6. Они называются монокинами, так как извлекаются из моноцитов.

Как проявляется иммуносупрессия микотоксинами?
—    Подавление активности Т-лимфоцитов или регрессия бурсы и зобной железы
—    Подавление иммуноглобулина и выработки антител
—    Снижение комплементной или интерферонной активности
—    Ухудшение функционирования клетки макрофага эффектора
—    Снижение титра антител и концентрации сыворотки антибиотиков

Иммуносупрессия у птицы может явиться следствием нескольких факторов: питание, условия содержания, заболевания, стресс и др. К факторам питания относится потребление микотоксинов на уровне, который не вызывает явного клинического микотоксикоза, подавления иммунной функции и снижения резистентности к инфекционным заболеваниям.

Иммуносупрессия, вызванная микотоксинами, возникает в связи с непрерывным размножением и дифференцированием клеток, участвующих в иммунопосреднической деятельности и регулирующих комплекс взаимодействия между клеточными и гумо-ральными компонентами.

Афлатоксины и иммунная реакция

Афлатоксин В1 оказывает наиболее сильный биологический эффект. Его основное действие заключается втом, что он может связывать ДНК и РНК и подавлять макромолекулярный синтез посредством вмешательства в считывание генетической информации и в другие аспекты образования протеина. Ухудшение образования протеина и возможность возникновения дегенерации или гипоплазии зобной железы — основные результаты действия афлатоксина В1.

а)    Воздействие на выработку антител
Высокие дозы афлатоксинов (например от 0.3 0.6 мг/кг) оказывают существенный гистопатологический эффект на сумку Фабрициуса. Анализы иммуноглобулина птицы показали, что нормальный уровень иммуноглобулинов IgG и IgA может снижаться, в то время как уровень IgM остается без изменения.

б)    Воздействие на неспецифические гуморальные вещества
Комплемент является комплексной неспецифической субстанцией, антигенно-неспецифичной в своем действии, но являющейся интегральной частью и медиатором многих иммунологических действий, механизмов очищения и воспалительных реакций. Одним из основных действий афлатоксина В1 является подавление четвертого компонента комплемента (С4), необходимого для классической активации мембрано-атакующего комплекса для гемолитической активности, бактериального лизиса и др. Это снижение является результатом воздействия афлатоксина на функцию печени и макрофага, которые вовлечены в формирование С4.

в)    Воздействие на клеточно-опосредованную иммунную реакцию
Афлатоксин В1 приводит в действие часть иммунноподавляющей активности с помощью лимфокинов. Считается, что действие заключается в количественном подавлении выработки лимфокина Т-клетками. Не смотря на то, что потребление афлатоксина вызывает ярко выраженную гипоплазию тимусной коры головного мозга, не было выявлено снижения количеству-клеток в периферийном кровяно-лимфотическом сплочении.

г)    Изменение резистентности к специфическим инфекционным процессам
Потребление афлатоксина вызывает существенное снижение фагоцитарной активности макрофагов. Воздействие афлатоксина на резистентность к инфекциям очень изменчиво и зависит от специфического инфекционного процесса, восприимчивости организма к афлатоксинам и взаимодействия с ними.
У птицы резистентность к пастереллезу находится под влиянием афлатоксинов, в то время как воздействия на болезнь Ньюкасла не было обнаружено.

д)    Механизмы иммуносупрессии афлатоксинами
Подавление образования протеина: комплемент и лимфокины, которые вырабатываются высокочувствительными тканями, а именно печенью и Т-лимфоцитами, заметно подавляются. Обе субстанции ассоциируются с регулированием и посредничеством иммунной реакции и клеточного очищения.

Подавление фагоцитоза и последующее снижение антигенного представления, на которое оказывают воздействие макрофаги в лимфотическом узле, является основным ключом к афлатоксинной иммуносупрессии. На определенные классы иммуноглобулинов оказывается более сильное влияние, чем на другие (например, IgG и IgA), что делает птиц более восприимчивыми к различным патогенам.

Трихотецены и иммунная реакция

В настоящее время выявлено свыше 180 видов трихотеценов. Большинство из них может связываться с эукариотическими рибосомами и подавлять синтез протеина. Быстро размножающиеся ткани, такие как кожа, слизистая оболочка, лимфоцитарные и кроветворные ткани, поражаются этим микотоксином. Токсин Т-2 связывается с рецепторами на мембране клетки, снижает выработку РНК и ДНК и приостанавливает синтез протеина посредством блокировки передачи (трансляции).

Воздействие Афлатоксина В1 на иммунную систему птицы

Афлатоксин В1
•    Иммунная система компрометируется; клеточная недостаточность
•    Опосредованный иммунитет и замедленная фагоцитарная и бактериальная активность гетерофилов включая снижение периферийного числа Т-лимфоцитов
•    Снижение образования антител против SRBC (инъекция эритроцитов овцы) и снижение веса синовиальной сумки Fabricius и тимуса
•    Афлатоксины передаются через яйцо эмбриону, компрометируют иммунную систему потомства, включая клеточно-опосредованный, гуморальный иммунитет ифагоцитарные функции. Потомство становится более восприимчивым к различным патогенам
•    Снижение фагоцитарных клеток РЭС (ретикуло-эндотелиальная система)
•    Повышение смертности в связи с Salmonella

а)    Воздействие на лимфоидные ткани и выработку антител
Пероральный прием токсина Т-2 вызывает атрофию тимуса и некроз лимфо-кишечной ткани (ЛКТ), так как наблюдалось снижение обеих Т- и В-клеток в циркулирующем лимфоцитном сплочении.
Снижение количества и активности фагоцитов, а также снижение хемотаксиса является обычным результатом действия трихотеценов. Влияние на гранулоциты и макрофаги возможно только до определенной степени. Кроме того, происходит подавление об-разования комплемента (СЗ) и снижения выработки IgA и IgM.
Эти изменения приводят к сокращению производства зависимых и независимых антител Т-клеток. Токсин Т-2 также продемонстрировал снижение в нескольких неспецифических гуморальных субстанциях, которые опосредуют иммунную реакцию.

б)    Воздействие на клеточно-опосредованную иммунную реакцию
Помимо провоцирования атрофии тимуса и снижения циркулирования Т-клеток, токсин Т-2 снижает количество или эффективность медиаторов клеточно-опосредованной иммунной реакции (лимфокины). Токсин Т-2 снижает эффективность интерлейкина-2, одного из основных лимфокинов, который обеспечивает рост Т-клеток, цитотоксических клеток и клеток-убийц. Токсин Т-2 или диацетокискирпенол (ДАС) оказывают воздействие на другие лимфокины, обеспечивающие лимфобластогенные реакции, отторжение трансплантата и другие клеточно-опосредованные иммунные реакции. Эти изменения вызывают снижение ангигенного присутствия к доступным популяциям Т- и В- клеток, которые комбинируются для подавления клеточно-опосредованных иммунных реакций. Большинство исследователей действия Т-2 и ДАС наблюдали существенное снижение в задержке кожной сверхчувствительности к специфичным антигенам.

в)    Изменение резистентности к специфичес-ким инфекционным процессам
Исследования по изучению воздействия трихотеценов показали, что эти токсины подавляют иммунитет и снижают резистентность к таким инфекциям как Salmonella, Staphylococci,Listeria, Mycobacterium и многим другим.

г)    Механизм действия подавления иммунитета трихотеценами

Воздействие трихотеценов на иммунную систему птицы

Трихотецены (ДОН, токсин т-2)
•    Подавление размножения лимфоцитов
•    Изменение метаболизма интерлейкина
•    Повышение смертности, вызванное патогенными бактериями
•    Лимфопения и лимфатический некроз

Трихотецены воздействуют на Т- и В- клетки в лим- фоцитной популяции. Также они оказывают заметное воздействие на образование протеина, лейкопоэз (выработку лейкоцитов), формирование комплемента и целостности слизистой оболочки.

Охратоксины и иммунная реакция иммунную систему птицы

Основное воздействие охратоксина выражается в подавлении синтеза протеина (трансляция) посредством блокировки фенилаланина РНК синтетаза. Охратоксины оказывают существенное воздействие на почки и кишечно-лимфоидную ткань (КЛТ) зараженных животных. Некроз внутреннего трубчатого эпителия почек сопровождается обыкновенными признаками нефрита, включая полидипсию, по- лиурию и мочевые выделения. Лимфоидный некроз системы КЛТ распространяется до сумки Фабрициуса (Fabricius) с небольшим воздействием на Тимус при более высоких дозах токсина. Охратоксины также оказывают некоторое влияние на центральную нервную систему клинически зараженной птицы, где наблюдается потеря выпрямительного рефлекса. Основное воздействие охратоксинов на иммунную реакцию выражается в выработке антител и в некоторой мере на фагоцитоз.

а)    Воздействие на кишечно-соединенную лимфоидную ткань и выработку антител
Основным источником выработки антител является извлечение лимфоцитов из КЛТ, включая лимфоциты, полученные из ткани синовиальной сумки птицы. Потребление охратоксинов вызывает гипотрофию синовиальной сумки, снижение IgG и IgM, а также и су-щественное снижение в титре антител.

б)    Воздействие на фагоцитоз и клеточно-опосредованный иммунитет
Наиболее распространенным воздействием является снижение подвижности макрофагов и снижение фагоцитоза инородных частиц из-за гранулоцитарного фагоцита.

в)    Механизм иммуносупрессии охратоксина А

Токсический эффект наблюдается при потреблении охратоксниов в дозировке около 0.1 мг/кг. Основной механизм иммунносупрессии охратоксина прямо воздействует на формирование антител. Фагоцитарное ухудшение посредством снижения подвижности и фагоцитоза снижает очищение и последующее антигенное представление; таким образом, В-клетки не могут вырабатывать антитела.

Воздействие Охратоксина А на иммунную систему птицы

Охратоксин А
•    Подавление гуморальной, клеточной и врожденной иммунной реакции
•    Клеточное истощение лимфоидных органов
•    Подавление и замедление сверхчувствительной реакции
•    Подавление кровяной моноцитной фагоцитарной активности
•    Повышение восприимчивости к инфекционным возбудителям
•    Лейкопения и замедление фагоцитоза в связи с гетерофилами