Fågelns immunförsvar
Fågelimmunsystemet är systemet av biologiska strukturer och cellulära processer som skyddar fåglar från sjukdomar .
Fågelimmunsystemet liknar det hos däggdjur eftersom båda utvecklats från en gemensam reptilförfader och har ärvt många gemensamma drag . De har också utvecklat ett antal olika strategier som är unika för fåglar. Den mesta fågelimmunologiska forskningen har utförts på tamkycklingen , Gallus gallus domesticus . Fåglar har lymfoida vävnader, B-celler , T-celler , cytokiner och kemokiner som många andra djur. De kan också ha tumörer , immunbrist och autoimmuna sjukdomar.
Översikt
Fåglarnas fysiologi och immunsystem liknar andra djurs. De lymfomyeloida vävnaderna utvecklas från epitel- eller mesenkymala anlage som är fulla av hematopoetiska celler. Bursa av Fabricius , tymus , mjälte och lymfkörtlar utvecklas alla när hematopoetiska stamceller kommer in i bursal eller tymus anlags och blir kompetenta B- och T-celler. Fågelns immunförsvar är uppdelat i två typer av immunitet, den medfödda och den adaptiva . Det medfödda immunsystemet inkluderar fysiska och kemiska barriärer, blodproteiner och fagocytiska celler . Dessutom komplementserumproteiner , som är en del av det medfödda immunsystemet, med antikroppar för att lysera målcellen. Adaptiv immunitet, å andra sidan, slår in när det medfödda systemet inte lyckas stoppa invaderande patogener. Det adaptiva svaret inkluderar målinriktad igenkänning av specifika molekylära egenskaper på patogenens yta. Fåglar, liksom andra djur, har B-celler , T-celler och humoral immunitet som en del av deras adaptiva svar.
Strukturera
Olika fågelorgan fungerar för att differentiera fågelimmunceller: tymus, Bursa of Fabricius och benmärg är primära fågellymfoida organ , medan mjälten, slemhinneassocierade lymfoida vävnader (MALT), germinala centra och diffusa lymfoida vävnader är sekundära lymfoida organ. Som en allmän regel har fåglar inte lymfkörtlar. Däremot beskrivs lymfkörtlar hos gäss och svanar. Tymus, där T-celler utvecklas, ligger i halsen på fåglar. Bursa of Fabricius är ett organ som är unikt för fåglar och är den enda platsen för B-cellsdifferentiering och mognad. Beläget i fåglarnas rygg, är detta organ fullt av stamceller och mycket aktivt hos unga fåglar men atrofierar efter sex månader. Bronkialassocierad lymfoidvävnad (BALT) och tarmassocierad lymfoidvävnad (GALT) finns längs bronkerna respektive tarmarna . I fåglarnas andningsorgan finns heterofiler, som är en viktig del av fågelimmuniteten. Inuti huvudet finns huvudassocierade lymfoida vävnader (HALT) som innehåller Harderian körteln , tårkörteln och andra strukturer i struphuvudet eller nasofarynx . Harderian körteln ligger bakom ögongloberna och är huvudkomponenten i HALT. Den innehåller ett stort antal plasmaceller och är den huvudsakliga sekretoriska kroppen av antikroppar . Vid sidan av dessa primära och sekundära lymfoida organ finns också det lymfatiska cirkulationssystemet av kärl och kapillärer som kommunicerar med blodtillförseln och transporterar lymfvätskan genom fågelns kropp.
T-celler
Antigenigenkänningen av T-celler är en anmärkningsvärd process beroende på T-cellsreceptorn ( TCR) . TCR genereras slumpmässigt och har således en omfattande mångfald i de peptider- MHC- komplex den kan känna igen. Med användning av monoklonala antikroppar som är specifika för kyckling-T-cellytantigener studeras utvecklingen av T-celler hos fåglar. T-cellernas differentieringsvägar, funktionella processer och molekyler är mycket bevarade hos fåglar. Det finns dock några nya egenskaper hos T-celler som är unika för fåglar. Dessa inkluderar en ny linje av cytoplasmatiska CD3+-lymfoida celler (TCR0-celler) och en T-cellssublinje som uttrycker en annan receptorisotyper (TCR3) som genereras uteslutande i tymus. Homologer av däggdjurs gamma, delta och alfa beta TCR (TCR1 och TCR2) finns hos fåglar. En tredje TCR, kallad TCR3, har dock hittats i fågel-T-cellpopulationer som saknar både TCR1 och TCR2. Dessa hittades på alla CD3+ T-celler och var antingen CD4+ eller CD8+ . Denna delmängd av T-celler, som andra, utvecklas i tymus och blir sådd i hela kroppen med undantag för tarmarna. Mönstret av accessoriska molekyler som uttrycks av fågel-T-celler liknar α/β-T-celler från däggdjur . Högt CD8-uttryck föregår det dubbla uttrycket av CD4 och CD8, men efter klonal selektion och expansion upphör fågel-T-celler att uttrycka antingen CD4 eller CD8.
B-celler
Det centrala organet för B-cellsutveckling hos fåglar är Fabricius bursa . Bursans funktion upptäcktes när den kirurgiskt avlägsnades från neonatala kycklingar och detta ledde till ett försämrat antikroppssvar mot Salmonella typhimurium . Det är nu klart att bursa är den primära platsen för B-cells lymfopoeis och att fågel B-cellsutveckling har några unika egenskaper jämfört med mänskliga eller musmodeller. Nästan alla B-cellsprogenitor i bursa hos 4 dagar gamla kycklingar uttrycker IgM på sin cellyta. Studier har visat att B-celler från 4–8 veckor gamla fåglar härrör från 2–4 allotypiskt engagerade prekursorceller i varje follikel. Bursala folliklar koloniseras av 2–5 pre-bursala stamceller och dessa genomgår omfattande proliferation efter att de har bestämt sig för en allotyp. Uttryck av IgM styrs av en biologisk klocka i motsats till bursal mikromiljö. Dessutom fastställdes källan för alla B-celler i vuxna fåglar vara en population av självförnyande sIg+ B-celler .
Utveckling
När man studerar utvecklingen av fågelimmunsystemet erbjuder embryot flera fördelar, såsom tillgängligheten av många embryon i exakta utvecklingsstadier och distinkta B- och T-cellsystem. Varje population skiljer sig från ett primärt lymfoidorgan: T-celler i tymus och B-celler i Bursa of Fabricius . Forskning har visat att tidig utfodring av hydratiserade näringstillskott hos kycklingar kraftigt påverkar immunsystemets utveckling. Detta mäts ofta efter vikten av Bursa of Fabricius , förbättrad motståndskraft mot sjukdomar och tidigare uppkomst av IgA . Till skillnad från andra djur föds nykläckta kycklingar med ett ofullständigt immunförsvar. Här fostervattnet och äggulan moderns immunitet som ska föras vidare till kläckningen. Att svälja fostervattnet under kläckningen ger immunitet till dessa kycklingar tills deras immunsystem utvecklas fullt ut. Under de första sex veckorna av fågelns liv fullbordar kontinuerlig genomvandling i bursa immunsystemet. Vid kläckning har fåglarna inte ett bibliotek med genetisk information som B-celler kan använda för antikroppsproduktion. Istället mognar J-celler i bursa under de första sex veckorna och går sedan vidare till att så andra organ i immunsystemet. Som ett resultat är fåglar mycket mottagliga för patogener under de första veckorna efter kläckningen. Forskning fann att T-celler från mogna kycklingar prolifererade kraftigt och producerade höga nivåer av IL-2 och andra cytokiner . Å andra sidan misslyckades T-celler från 24 timmar gamla kycklingar att föröka sig och kunde inte utsöndra cytokiner. Genomvandling inom bursa leder till utvecklingen av antikroppar som är olika i sin igenkänningsförmåga. V-, D- och J-gensegment från däggdjur tillåter många kombinationer och ger därför en stor repertoar av antikroppar. Fåglar har emellertid endast en enda funktionell kopia av VL- och JL - generna för den lätta Ig-kedjan och en enda funktionell kopia av VH- och JH- generna för tung kedja. Detta resulterar i en låg diversitet från genomarrangemang av tunga och lätta Ig- kedjor . Kluster av pseudogener uppströms de tunga och lätta genen Ig-loci deltar dock i somatisk genomvandling – en process där pseudogener ersätter VH- och VL - generna. Detta diversifierar repertoaren av fågelantikroppar.
Fågelns medfödda immunförsvar
Lite är känt om fåglars medfödda immunförsvar . Mest forskning har fokuserats på kycklingar på grund av det ökade hotet om virussjukdomar inom fjäderfäpopulationen. Det medfödda immunsvaret är känt för att vara väsentligt för virusinfektion och som ett resultat är publiceringen av hela kycklinggenomsekvensen en källa för att identifiera möjliga adjuvans och immunitetsgener.
Unika funktioner
Överföring av moderns immunitet
Fågelimmunitet börjar utvecklas i slutet av embryonalt liv men majoriteten av den tidiga immuniteten erhålls genom passivt förvärv av moderns antikroppar. Sådana antikroppar finns i ägget när det läggs och kommer från äggulan. Kramer och Cho har visat immunglobuliner i både äggvitan och i embryot. Moderns IgA och IgM överförs till ägget när det passerar ner i äggledaren.
TTP
En viktig del av immunförsvaret hos olika djur är proteinet tristetraprolin (TTP). Detta spelar en viktig antiinflammatorisk roll genom att reglera TNFa . Musmodeller med TTP knockouts resulterar i kronisk och ofta dödlig inflammation när de utsätts för små mängder patogenassocierade molekylära mönster ( PAMPs ). TTP och dess homologer är dock helt frånvarande hos fåglar. Fågelgenom har sökts efter liknande sekvenser som TTP och fågelcellinjer har exponerats för främmande proteiner och bakteriemolekyler som är kända för att stimulera TTP-produktion men inga bevis för TTP har hittats. Det saknade proteinet utgör en helt annan immunsvarsreglering hos fåglar i motsats till däggdjur, reptiler och amfibier.
Organ
Fågel-T-cellspopulationen, liksom hos däggdjur, utvecklas i tymus . Emellertid tymus hos fåglar ett parorgan som består av många åtskilda lober av äggformad vävnad i nacken. Dessa är nära vagusnerven och halsvenen och är mest aktiva hos unga kläckningar. Det antas att detta organ är kopplat till erytropoetisk funktion och nära förknippat med fågelns avelscykel. Avlägsnandet av tymusloberna har korrelerats med att fåglar avvisar allogena hudtransplantat och fördröjda hudreaktioner.
Fabricius bursa är ett klotformigt eller sfäriskt epitel- och lymfoidorgan. Den inre ytan är full av veck, som liknar Peyers fläckar hos däggdjur och skymmer lumen. Dess tillväxt är korrelerad med den snabba kroppstillväxten. Det går tillbaka och försvinner ungefär vid sexuell mognad. Bursa, som studerats genom bursektomi vid olika utvecklingsstadier, indikerar sekventiell utveckling av IgG , IgM och IgA . Den sekundära (perifera) lymfoida vävnaden inkluderar också unika lymfoida knölar i matsmältningskanalen och ensamma knölar utspridda över hela kroppen, en egenskap hos fågelarter. Under tiden förekommer lymfkörtlar bara i vissa vatten-, träsk- och strandarter.
Sjukdomar
Kontroll av infektionssjukdomar är avgörande för produktionen av friska fjäderfäflockar. Vaccinationsprogram har använts flitigt i nordamerikanska fabriksodlingsmetoder för att inducera fågelimmunsvar mot fågelpatogener. Dessa inkluderar Mareks sjukdom , anka hepatitvirus , kycklinganemivirus , kalkpox , fågelkoppor och andra. Fågelimmunitet är beroende av ett komplext nätverk av celltyper och lösliga faktorer som måste fungera korrekt för att stora kommersiella fjäderfäflockar ska överleva.
Infektiös bursal sjukdom virus och kycklinganemi är allestädes närvarande och har ökat intresset för att bekämpa fågelpatogener. Fågelparasiter är ett annat framväxande problem eftersom fjäderfägårdarnas trånga natur underlättar spridningen.
Immunsuppressiva sjukdomar
Flera immunsuppressiva medel möts av fåglar inklusive virus , bakterier , parasiter , toxiner , mykotoxiner , kemikalier och droger. De vanligaste immunsuppressiva virusen är Infectious Bursal Disease Virus (IBDV), fågelleukos , Mareks sjukdom (MD) och Hemorragic Enteritis Virus (HEV). Samtidiga immunsuppressiva infektioner är ett växande problem inom fjäderfäindustrin där tidig infektion med IBDV gör att MD-viruset kommer ur viloläge och bidrar till aktiv sjukdom. Nya studier visar att stress är den främsta orsaken till immunsuppression hos fåglar. Stressfaktorer gör fåglarna mer mottagliga för smittämnen och därför kan nya riktlinjer för fjäderfähantering bli en nödvändighet.
Fåglar som vektorer
Fåglarnas flyttkraft utgör en tydlig fara för spridningen av sjukdomar. Utan att påverkas av smittämnet kan fåglar fungera som vektorer för att sprida psittacosis , salmonellos , campylobacteriosis , mycobacteriosis , aviär influensa , giardiasis och kryptosporidios . Dessa zoonotiska sjukdomar kan överföras till människor. När det gäller aviär influensa ( stam H5N1 ) kan vattenfåglar infekteras med den lågpatogena formen eller den högpatogena formen. Den förstnämnda inducerar milda symtom som minskning av äggproduktionen, rufsiga fjädrar och milda effekter på fågelns luftvägar. Den högpatogena formen sprider sig mycket snabbare och kan infektera flera vävnader och organ. Massiva inre blödningar och blödningar följer och detta har gett H5N1-viruset namnet "kycklingebola".
Tumörer
Precis som andra djur är fåglar benägna att drabbas av cancer och tumörer . Detta syftar på onormal tillväxt av celler i en vävnad eller ett organ som kan vara antingen maligna eller godartade . Inre cancer kan förekomma i njurar , lever , mage , äggstockar , muskler eller ben . Skivepitelcancer är en form av hudcancer som fåglar får, som manifesterar sig på vingspetsarna, tårna och runt näbben och ögonen. Orsaken tros vara hög exponering för UV-strålar . Dessutom ses ofta en cancer i bindväven, känd som fibrosarkom , i benet eller vingen. Detta förekommer hos många papegojorarter , cockatiels , aror och undulater . Behandlingsalternativen inkluderar amputation och operation .