Как паразит действует на хозяина
Взаимоотношения в системе «паразит-хозяин». Действие хозяина на паразита
Паразит и хозяин составляют взаимосвязанные элементы единой биологической системы «паразит—хозяин», обитающие в конкретных условиях среды.
Паразит обычно оказывает вредоносное действие на хозяина, вызывая заболевание. Такое свойство паразита обозначают как патогенность. В противоположность этому формы, не обладающие способностью вызывать заболевание, называются непатогенными.
Действие хозяина на паразита.Организм хозяина также оказывает влияние на паразита, направленное на подавление его жизнедеятельности или уничтожение.
Ответные реакции хозяина можно разделить на клеточные, тканевые (местные), гуморальные (общие).
Клеточная реакция проявляется, например, в увеличении размеров клетки. Например, эритроциты, пораженные малярийным плазмодием, заметно крупнее «здоровых».
Тканевая реакция проявляется в образовании вокруг покоящейся стадии паразита соединительнотканной капсулы, которая в той или иной мере изолирует паразита от окружающих тканей.
Гуморальные реакции являются иммунологическими и заключаются в выработке защитных специфических антител в ответ на поступление антигенов, вырабатываемых паразитом.
Механизмы и формы иммунитета при паразитарных заболеваниях в принципе не отличаются от иммунитета при бактериальных и вирусных инфекциях.
Основное отличие состоит в кратковременности иммунологических реакций и слабой степени напряженности иммунитета. Относительный характер иммунитета объясняют отсутствием размножения гельминтов в организме хозяина, крупными размерами и сложным строением их, что препятствует тесному контакту паразита с клетками тканей хозяина. Затрудняет выработку иммунитета и смена стадий паразита (яйцо, личинка, половозрелая форма), поскольку антигены каждой стадии специфичны. Наиболее интенсивный иммунитет развивается во время присутствия личиночных стадий, поскольку личинка имеет более тесный контакт с тканями хозяина и выделяет антигены большей активности.
Иммунитет при гельминтозах вырабатывается, но не обеспечивает полной невосприимчивости к повторным заражениям, а лишь снижает продолжительность жизни паразитов и их плодовитость.
Таким образом, конечный результат взаимодействия паразита и хозяина зависит от следующих факторов: видовых особенностей паразита и хозяина; индивидуальных качеств данной пары партнеров; конкретных особенностей среды обитания паразита и хозяина на фоне их филогенетического развития.
17. Взаимоотношения в системе «паразит-хозяин» на примере особей. Действие паразита на хозяина.
Действие паразита на хозяина (это же и является взаимоотношением в системе на примере особей).Воздействие паразита на хозяина разнообразно. Механическое воздействие проявляется в виде повреждений тканей, наносимых органами прикрепления (крючья, присоски) или частями ротового аппарата паразита.
Ряд крупных кишечных паразитов (широкий лентец, аскарида и др.) могут вызвать закупорку просвета и даже разрыв кишечника. Желчные протоки печени нередко закупориваются печеночными сосальщиками.
Наряду с половозрелыми особями механические повреждения могут причинять личиночные формы, проникая через неповрежденную кожу (личинки кровяных сосальщиков).
Яйца кровяных сосальщиков, имеющие своеобразный шип, проходя через стенки сосудов и слизистую оболочку мочевого пузыря или стенку кишечника, сильно их травмируют. Скопление яиц паразитов в печени, занесенных током крови, вызывает цирроз печени.
Токсическое действие оказывают продукты жизнедеятельности паразита. Например, выход продуктов диссимиляции малярийных плазмодиев из эритроцитов в плазму вызывает лихорадочные приступы у больного. С помощью многочисленных экспериментов доказано, что полостная жидкость и экстракты тканей аскариды и других червей обладают высокой токсичностью.
Токсическое действие гельминтов проявляется у больного в потере аппетита, уменьшении массы тела, малокровии, повышенной утомляемости, бессоннице, тошноте, рвоте, снижении работоспособности, поносе и т. д. Токсические продукты жизнедеятельности анкилостом вызывают у детей задержку не только физического, но и умственного развития.
Питание паразитов происходит за счет хозяина. Паразиты поглощают тканевую жидкость, ткани, кровь, а также переваренную пищу. Особенно много пищи поглощают кишечные гельминты, в частности ленточные черви, имеющие в длину несколько метров. Развивающийся бычий цепень увеличивается за месяц в длину на несколько метров, а в день на 7—10 см. Для осуществления таких темпов роста гельминту необходимо большое количество пищи, что может вызвать резкое истощение больного.
Патогенное действие некоторых гельминтов связано с миграцией (передвижением) личиночных форм по организму хозяина. В процессе миграции личинки разрушают ткани, вызывают воспалительные процессы, способствуют проникновению инфекции, оказывают токсическое действие.
Личинка аскариды пробуравливает стенку кишечника, попадает в ток крови и последовательно проходит в печень, правое сердце, легкие, бронхи, трахею, глотку, откуда заглатывается в кишечник. При интенсивном заражении в печени возникают множественные кровоизлияния и некрозы, развиваются соединительнотканные прослойки, в легких наблюдается очаговая пневмония.
Распространение возбудителей инфекционных и инвазионных заболеваний осуществляется кровососущими эктопаразитами (вши, блохи, клещи).
Как правило, паразит одновременно действует на хозяина различными путями, но обычно не вызывает смерти хозяина, поскольку гибель хозяина означает и гибель паразита. В процессе эволюции системы паразит — хозяин вырабатываются взаимные приспособления, обеспечивающие относительную устойчивость этой системы.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Взаимоотношение в системе паразит-хозяин (действие паразита на хозяина).
Принципы взаимодействия паразита и хозяина на уровне особей.
Паразит и хозяин составляют взаимосвязанные элементы единой биологической системы «паразит-хозяин», обитающие в конкретных условиях среды. Хозяином паразита называют живой организм, используемый паразитом как источник питания и место обитания.
Действие паразита на хозяина может быть механическим, токсическим и трофическим.
М е х а н и ч е с к о е воздействие виде повреждений тканей, наносимых органами прикрепления (крючья, присасывательные щели, присоски) или частями ротового аппарата паразита.
Ряд крупных кишечных паразитов (например, широкий лентец, аскарида) могут вызвать закупорку просвета, и даже разрыв кишечника. Желчные протоки печени нередко закупориваются печеночными сосальщиками.
Наряду с половозрелыми особями механические повреждения могут причинять личиночные формы. Так, личинки паразитов, проходя через стенки сосудов и стенку кишечника, сильно их травмируют.
Скопление занесенных током крови яиц паразитов в печени может вызвать цирроз печени.
Токсическое действие гельминтов проявляется у больного в потере аппетита, уменьшении массы тела, малокровии, повышенной утомляемости, бессоннице, тошноте, рвоте, снижении работоспособности, поносе и т.д.
Т р о ф и ч е с к о е действие выражается в поглощении паразитами тканевой жидкости, тканей, крови, а также переваренной пищи. Особенно много пищи поглощают кишечные гельминты, в частности ленточные черви, имеющие в длину несколько метров. Развивающийся бычий цепень увеличивается за месяц в длину на несколько метров, а в день на 7-10см. Для осуществления таких темпов роста гельминту необходимо большое количество пищи, что может вызвать резкое истощение больного.
Широкий лентец поглощает большое количество витамина В12, что приводит к злокачественному малокровию.
Как правило, паразит одновременно действует на хозяина различными путями, но обычно не вызывает смерти хозяина, поскольку гибель хозяина означает и гибель паразита. В процессе эволюции системы паразит-хозяин вырабатываются взаимные приспособления, обеспечивающие относительную устойчивость этой системы.
Действие хозяина на паразита направлено на подавление его жизнедеятельности или уничтожение. Ответные реакции хозяина можно разделить на клеточные, тканевые (местные) и гуморальные (общие).
Клеточная реакция проявляется, например, в увеличении размеров клетки. Например, эритроциты, пораженные малярийным плазмодием, заметно крупнее «здоровых».
Тканевая реакция проявляется в образовании вокруг покоящейся стадии паразита соединительнотканной капсулы, которая в той или иной мере изолирует паразита от окружающих тканей.
Гуморальные реакции являются иммунологическими и заключаются в выработке защитных специфических антител в ответ на поступление антигенов, вырабатываемых паразитом.
Механизмы и формы иммунитета при паразитарных заболеваниях в принципе не отличаются от иммунитета при бактериальных и вирусных инфекциях, но имеется ряд особенностей связанных со спецификой строения и биологией гельминтов.
Основное отличие состоит в кратковременности иммунологических реакций и слабой степени напряженности иммунитета, хотя в случаях трихинеллеза наблюдается стойкий иммунитет. Относительный характер иммунитета объясняют отсутствием размножения гельминтов в организме хозяина, крупными размерами и сложным строением их, что препятствует тесному контакту паразита с клетками тканей хозяина. Затрудняет выработку иммунитета и смена стадий паразита (яйцо, личинка, половозрелая форма), поскольку антигены каждой стадии специфичны. Наиболее интенсивный иммунитет развивается во время присутствия личиночных стадий, поскольку личинка имеет более тесный контакт с тканями хозяина и выделяет антигены большей активности.
Таким образом, иммунитет при гельминтозах вырабатывается, но не обеспечивает полной невосприимчивости к повторным заражениям, а лишь снижает продолжительность жизни паразитов и их плодовитость. Отсутствие стойкого иммунитета означает возможность многократных повторных заражений, что обусловливает особенности профилактических мероприятий.
Влияние внешней среды на систему паразит-хозяин на уровне особей. Организм хозяина служит внешней средой для паразита. На хозяина, в свою очередь, влияет окружающая его среда, которая опосредованно оказывает влияние и на паразита. Для человека внешняя среда включает в себя как природные, так и социальные факторы. Неблагоприятные изменения физиологического состояния (охлаждение, перегревание, перенесенные заболевания, голодание, переутомление, психические травмы), которые возникают под влиянием окружающей среды, способствуют активизации паразитов. Так, непатогенная комменсальная форма дизентерийной амебы при перечисленных условиях превращается в патогенную форму, вызывающую тяжелое заболевание – амебиаз. Как показали наблюдения, переход амеб в патогенную форму часто наблюдается у раненных, поэтому в военное время численность больных амебиазом резко увеличивается. Переход непатогенных форм амебы в патогенные идет также гораздо интенсивнее в районах с жарким климатом, чем в районах с умеренным климатом.
Дата добавления: 2016-05-25 ; просмотров: 4661 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Действие паразита на организм хозяина
Патогенное действие паразита на организм хозяина (первичное, или специфическое) обусловлено его морфофизиологическими особенностями.
1) Механическое повреждение органов и тканей: мигрирующие личинки аскарид нарушают целостность стенки кишечника и альвеол легких, клубки аскарид могут вызывать непроходимость кишечника, паразитирующий в печени кошачий сосальщик — закупорку желчных ходов. Присоски ленточных червей, ущемляя слизистую кишечника, приводят к некрозу тканей. Хоботки клещей и насекомых повреждают кожные покровы.
3) Поглощение питательных веществ и витаминов из организма хозяина. Гельминтозы обычно сопровождаются гиповитаминозами (А и С). Широкий лентец в организме человека избирательно поглощает витамин В12, что приводит к развитию анемии. Чем больше масса тела эндопаразита, тем большее количество питательных веществ он поглощает в организме хозяина (например, широкий лентец и бычий цепень).
4) Открытие путей для вторичной инфекции: гельминты или их личинки, нарушая целостность кожных
покровов или слизистой стенки кишечника, способствуют проникновению микроорганизмов.
5) Нарушение всех процессов обмена веществ у хозяина (белкового, углеводного, жирового и др.), общее ослабление организма, снижение его сопротивляемости и повышение чувствительности к другим заболеваниям (аскаридоз часто сочетается с дизентерией, брюшной тиф – с гельминтозами)
Паразиты играют важную роль в стимулировании иммунной системы, поддержании ее на высоком уровней в конечном итоге, в охране гомеостаза хозяина.
Манипулирование. I. Паразитное манипулирование
Манипулирование. I. Паразитное манипулирование
Автор
Редактор
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Биологией накоплено большое количество фактов скрытного удовлетворения потребностей одного организма за счет других и им во вред. Похоже, что манипулирование является фундаментальным механизмом сопряжения разных уровней организации живого в единую эволюционирующую систему.
Обратите внимание!
Работа опубликована в номинации «лучшая обзорная статья» конкурса «био/мол/текст»-2015.
Спонсором номинации «Лучшая статья о механизмах старения и долголетия» является фонд «Наука за продление жизни». Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма Helicon.
Спонсоры конкурса: Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science.
Рисунок 1. Именно рука была изображена на штандартах манипул — основных тактических подразделений армии Древнего Рима. Рисунок из «Википедии».
В Большой советской энциклопедии слово «манипуляция» определяется как «ловкая проделка, ухищрение, подтасовка фактов для достижения неблаговидной цели; то же, что махинация». Однако сам термин «манипуляция» происходит от латинского manus — рука (рис. 1).
Рисунок 2. Формы межвидовых взаимоотношений организмов в природе. 1. Организмы не влияют друг на друга (статус «00»). 2. Один организм влияет на другой (статусы «0+» и «0−»). 3. Организмы влияют друг на друга (статусы «++» и «—»).
Живые организмы находятся в сложных межвидовых и внутривидовых взаимоотношениях. Формально, а значит, довольно грубо, влияние одного организма на другой можно описать следующими состояниями или статусами:
1. Организм приносит пользу другому организму (статус «+»).
2. Организм причиняет вред другому организму (статус «−»).
3. Организм не влияет на другой организм (статус «0»).
Многообразие взаимоотношений двух организмов можно аналогично описать сочетаниями статусов (рис. 2).
С научной точки зрения хищничество и паразитизм — две весьма схожие формы межвидовых отношений, между которыми порой трудно провести четкую границу. В обоих случаях представитель одного вида (хищник или паразит) ищет встречи с представителем другого вида (жертвой или хозяином соответственно). Последний, в свою очередь, всячески избегает этой встречи. Длительная и непрекращающаяся эволюция этих отношений сформировала сбалансированные живые системы «хищник—жертва» и «паразит—хозяин», в которых хищники и паразиты полностью не истребляют жертв и хозяев.
Однако обыденное отношение человека к паразитизму и хищничеству полярное. Хищничество ассоциируется с суровым романтизмом рассказов Джека Лондона, когда внутреннему взору открывается противостояние сил дикой природы, воплощенной в стае волков, и человека, олицетворяющего саму цивилизацию. Образ хищника прочно связан с инстинктом первобытного охотника, который рискует получить смертельную рану в схватке с жертвой. Осознание этого еще больше романтизирует образ хищника. Поэтому во все времена и во многих культурах человек часто отождествлял себя с хищником родных краев.
С паразитами всё иначе. У большинства людей эти живые доказательства дегенерации и регресса вызывают чувство омерзения (рис. 3). Паразиты — армия примитивно устроенных и отвратительно выглядящих существ, выбравших «нечестную» жизнь за счет других. Но возмутительнее всего то, что нередко они в конечном счете убивают своего кормильца. Паразиты — воплощение всего ленного, примитивного и подлого, что есть в живых существах и их сообществах.
Это очень распространенный взгляд на хищников и паразитов: хищник — просто убийца, для которого жертва — просто еда; паразит же является ловким манипулятором в отношении хозяина, выступающего в роли «умного дома» с возобновляемым пищевым запасом.
Рисунок 3. Хищник и паразит. Слева — волк (до 1,6 м без учета длины хвоста). Справа — ремнец (до 1 м). Несмотря на свой отталкивающий облик, ремнец для нас безопасен, тогда как волк редко, но всё же нападает на человека. У ремнеца (Ligula intestinalis) довольно сложный жизненный цикл. С птичьим пометом его яйца попадают в воду, где превращаются в свободно плавающую личинку. Ее поедает веслоногий рачок (первый промежуточный хозяин), а его самогό — рыба (второй промежуточный хозяин). В зараженной рыбе ремнец более года интенсивно растет, что вызывает ее раздувание и потерю управления телом. Рыба всплывает и становится легкой добычей хищной птицы (окончательный хозяин). Через несколько часов после заражения, не успев нанести вреда птице, ремнец выделяет яйца вместе с ее пометом. Так яйца попадают в воду, а взрослый червь погибает.
Рисунок 4. Выдающиеся русские зоологи Е.Н. Павловский (слева) и В.А. Догель (справа). Согласно представлениям Павловского (1884–1965) и Догеля (1882–1955), среда обитания паразита проявляет двойственность: непосредственно воздействуя на хозяина (точнее, манипулируя им), паразит косвенно влияет на внешний мир. Фото из «Википедии».
Как правило, за свою жизнь паразит меняет несколько таких домов, так как его жизненный цикл включает нескольких связанных пищевой цепью промежуточных и одного окончательного хозяина (см. подпись к рисунку 3). Когда паразит созревает для переселения, то, ловко манипулируя поведением промежуточного хозяина, «загоняет» его в рот хозяина окончательного [1]. Так система «хищник—жертва» выступает в качестве системы хозяев для паразита!
В отличие от хищника, вступающего в явное противоборство с жертвой, паразит стремится скрыть свое присутствие от иммунной системы хозяина. Особенно четко манипулирование проявляется при смене хозяев: паразит завуалированно, скрытно удовлетворяет свою потребность в новом хозяине за счет (и во вред!) старого хозяина.
Для паразита организм хозяина — это среда обитания, которую он обустраивает на свой лад (рис. 4)*. Он воздействует на отношения хозяина с внешней средой (т.е. на его поведение) так, что это выгодно ему как паразиту, но не его хозяину.
Рисунок 5. Паразитический рачок Cymothoa exigua «в роли» языка пятнистого розового люциана (Lutjanus guttatus). Фото с сайтов inokean.ru и ianimal.ru.
Некоторые паразиты настолько сильно манипулируют поведением своих хозяев, что буквально превращают их в подобие зомби [2]. Таким «зомбирующим паразитам» был посвящен отдельный номер The Journal of Experimental Biology, в котором собрали подходящие статьи паразитологов, нейропсихологов, этологов, экологов и эволюционистов. В одном из обзоров этого журнала рассмотрены основные механизмы изменения поведения хозяина зомбирующим паразитом. Их всего три: 1) влияние на выработку нейромедиаторов через активацию иммунной системы; 2) воздействие на гены, определяющие поведение хозяина; 3) согласованное управление отдельными участками головного мозга [3]. Некоторые паразиты атакуют наряду с нервной системой эндокринный аппарат и мускулатуру хозяина [4].
Гены не детерминируют поведение, но именно от них зависит архитектура нейронных сетей, ответственных за обработку поступающих извне сведений и принятие решений. Поэтому каждый поведенческий акт определяется не одним геном, а множеством согласованно функционирующих генов. Например, регуляторный ген egr1 после активации кратковременным стимулом немедленно влияет на активность множества других генов. «Включают» этот ген социально значимые сигналы. У аквариумной рыбки астатотиляпии (Astatotilapia burtoni) социально значимым стимулом является отсутствие самца-доминанта. Даже закоренелый самец-неудачник начинает выглядеть и вести себя как доминант, потому что в нейронах гипоталамуса включается egr1, и они начинают синтезировать половые гормоны [5, 6].
Уже доказано то, что у разных животных (от насекомых до млекопитающих) существуют весьма сложные, но очень схожие системы межгенных взаимодействий, определяющих функционирование нервной системы, поведение и общественные отношения [7]. Например, упомянутый ген egr1 найден и у птиц (рис. 6).
Рисунок 6. Астатотиляпия Бартона (слева) и зебровый амадин (справа). Этих непохожих друг на друга существ объединяет наличие в нейронах головного мозга регуляторного гена egr1, активирующегося в ответ на социально значимые стимулы.
Бывает так, что паразит заражает организм, не являющийся его хозяином (рис. 7а). Для паразита — это тупик, о котором он не догадывается. Однако упомянутая выше схожесть систем генетической регуляции поведения способствует изменению паразитом поведения «ошибочного» хозяина. Паразит старается манипулировать даже им [8].
Рисунок 7. Паразиты, повреждающие мозг хозяина. а — Toxocara canis, круглый паразитический червь. Иногда вместо своего естественного хозяина — собаки — он поражает человека. При токсокарозе личинка паразита обосновывается в головном мозге, что нередко приводит к полной потере зрения, расстройству памяти и слабоумию [8]. б — Невзрачный, но знаменитый микроскопический паразит — токсоплазма (Toxoplasma gondii). Повреждая ткани мозга хозяина, провоцирует усиленный синтез нейромедиатора дофамина.
Например, споровик Toxoplasma gondii определенным образом меняет поведение своего промежуточного хозяина — крысы (рис. 7б). Во-первых, паразит стремительно распространяется среди крыс половым путем, так как в зараженных самцах синтезируется больше тестостерона, что привлекает самок. Во-вторых, инфицированных крыс влечет запах кошачьей мочи, а реакция на опасность снижается. Манипулирование токсоплазмы резко повышает вероятность встречи зараженной крысы с окончательным хозяином — кошкой [9].
У «ошибочного» промежуточного хозяина — человека — отмечаются те же признаки поражения токсоплазмой, что и у крыс: им нравится кошачий запах! Кроме того, некоторые исследователи отмечают, что усиленный синтез дофамина проявляется у человека в виде психозов, весьма схожих с шизофренией [10, 11], мужчины — носители токсоплазм более рослые и мускулистые, а их реакции, связанные с принятием решений, — заторможенные [12, 13].
Поведение представляет собой цепь, звеньями которой являются элементарные поведенческие реакции. Паразит способен разрывать эту цепь на отдельные звенья, а потом собирать их в нужном ему порядке, изменяя тем самым поведение хозяина [14]. Таким образом паразиты весьма гибко подстраивают поведение своего хозяина под собственные изменчивые нужды.
Например, паразитам выгодна гибель зомбированного промежуточного хозяина только тогда, когда паразит «созрел» для заражения окончательного хозяина. Именно в этот период жизненного цикла становится заметным паразитное манипулирование, загоняющее инфицированную жертву в пасть хищника. Напротив, недоразвитому паразиту выгодно оберегать жизнь и здоровье промежуточного хозяина, делая его излишне осторожным и пугливым. «Незрелый» паразит сохраняет до поры до времени жизнь хозяина, уменьшая вероятность встречи с хищником. Однако трусливый хозяин в конечном счете всё равно в накладе, поскольку меньше ест и не участвует в рискованных брачных играх (рис. 8) [15]. Выживая как индивидуум, он теряет шансы на размножение [16, 17, 18].
Геномы зомбирующих паразитов и манипулируемых ими хозяев тесно взаимодействуют и эволюционируют как одно целое, воплощая собой понятие «расширенного фенотипа» Р. Докинза [19]. Такой взгляд на эволюцию паразитизма перекликается с хологеномной теорией эволюции, согласно которой единицей естественного отбора является так называемый холобионт — симбиотический комплекс, включающий организм хозяина и всех (!) его микроскопических сожителей [20, 21, 22].