Podobná témata vědecké práce v biologických vědách, autorem vědecké práce je Tokarev Yu.S., Malysh Yu.M., Dubinina E.V., Alekseev A.N., Frolov A.N.
Multilokusová genotypizace jako moderní přístup v diagnostice mikrosporidií – obligátních intracelulárních parazitů zvířat
Můra luční: cykličnost dlouhodobé populační dynamiky
Regulace počtu listožravých škůdců v agrocenózách Primorye
Genetický polymorfismus přirozených izolátů Nosema pyrausta (microsporidia: nosematidae)
Efektivní způsoby podpory vědeckého výzkumu
i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.
i Už vás nebaví bannery? Reklamu můžete vždy vypnout.
Text vědecké práce na téma „Význam mikrosporidií v boji proti škodlivým členovcům“
Význam mikrosporidií v boji proti škodlivým členovcům
Yu.S. TOKAREV, Yu.M. MALYSH, E.V. DUBININA, A.N. ALEXEEV, A.N. FROLOV, I.V. ISSI
Mikrosporidie jsou obligátní intracelulární parazité živočichů, nejstarší parazitičtí protistové, fylogeneticky příbuzní houbám. Parazitují na zástupcích všech hlavních taxonů živočišné říše, od prvoků až po vyšší obratlovce a člověka. Mnoho druhů mikrosporidií je pro členovce vysoce patogenní a významně ovlivňuje velikost jejich populací (Grobov, 1983). Objev mikrosporidií a počátek práce s nimi souvisí právě s epizootickou mikrosporidiózou u bource Bombyxmori, která počátkem 1986. století způsobila značné škody v serikultuře v Evropě (Issey, XNUMX).
Některé mikrosporidie ve stádiu spor jsou schopny dlouhodobého přežití v prostředí, jiné využívají adaptace zaměřené na zvýšení pravděpodobnosti kontaktu s novým hostitelem, aniž by přetrvávaly mimo tělo hostitele. Schopnost spor mikrosporidií zůstat životaschopná za určitých podmínek skladování (sušení, nízké teploty, zmrazení, konzervace kapalným dusíkem) se u různých druhů značně liší a do značné míry určuje jejich vhodnost pro vývoj biologických produktů.
Při aktivaci spor vnějšími podněty ve střevní šťávě nebo hemolymfě hostitelského hmyzu (Undeen a Vávra, 1997) dochází k extruzi – vystřelení polární trubice, která zajistí injekci embrya přímo do hostitelské buňky. v na-
V nedávných experimentech byly výtrusy mikrosporidií Paganovta (=Lowveta) lodoidae vystřeleny při kontaktu se střevní šťávou jejich hlavního hostitele, saranče stěhovavého. Tuto vlastnost lze v praxi využít jako rychlý test schopnosti daného izolátu (přípravku) mikrosporidií infikovat hmyz určitého druhu.
Vhodnost mikrosporidií jako výrobce mikrobiologického insekticidu a regulátoru počtu škůdců je dána především jejími patogenními vlastnostmi (Issi et al., 2005).
Patří mezi ně následující:
využití metabolického aparátu hostitelské buňky k zajištění energie pro procesy jejího vlastního intracelulárního vývoje. Během období proliferace mikrosporidie nadměrně stimulují kompenzační a preparativní reakce těla hostitele, vyvolávají předčasné opotřebení těchto systémů a v pozdější fázi vývoje (při přechodu do sporogonie) způsobují nedostatek sacharidů, lipidů a bílkovin ( Selezněv, 1997; Dolgikh a kol., 2005). Patogenita mikrosporidií je tedy do značné míry určena jejich schopností vyčerpat zásoby živin infikovaných hostitelů, což lze posoudit pomocí standardních biochemických testů (Dolgikh, 1997; Seleznev, 1997);
potlačení imunogenetického systému hostitele. Mikrosporidie potlačují systém syntézy melaninu spojený s rozpoznáním a destrukcí cizorodých látek (Vorontsova et al., 2002; Tokage et al., 1). Kromě toho v konečné fázi mikro-
sporidia, jsou potlačeny i další ochranné reakce hemolymfy – aglutinace a koagulace (Tokarev, 2003; Tokageu et al., 1). V důsledku toho se snižuje odolnost hmyzu vůči nepříznivým faktorům prostředí a míra jeho přežití jak v přírodních podmínkách, tak při simulaci smíšených infekcí v laboratoři (Tokary et al., 1). Potlačení imunitních reakcí hostitelského hmyzu je výraznější u mikrosporidií agresivnějších druhů (Vorontsova et al., 2004; Tokageu a Sokolova, 1). Studium tohoto faktoru je nezbytné jak pro identifikaci patogenních forem těchto parazitů, tak pro zohlednění možných důsledků jejich kombinovaného použití s jinými patogeny a pesticidy v integrovaných systémech ochrany rostlin;
hormonální nerovnováha v těle hostitele. Byly zaznamenány změny hormonální rovnováhy směrem k nadbytku juvenilního hormonu. To způsobuje vývojové opoždění, umožňující parazitům dlouhodobě využívat hostitelský organismus jako médium pro svůj vlastní vývoj, a narušení mnoha hormonálně závislých procesů (línání, metamorfóza, tvorba diapauzy, behaviorální reakce), které výrazně snižuje míru přežití hmyzu v přírodě (Issi, Tokarev, 2002). Projevy hormonálních poruch u hmyzu v důsledku mikrosporidiózy mají často jasně definované příznaky a ukazují na další důležitý aspekt patogenního vlivu mikrosporidií na škodlivé členovce.
Fungování parazitických systémů zahrnujících mikrosporidie v přirozených podmínkách bylo málo studováno. Je popsáno pouze několik příkladů.
Úroveň napadení populací motýla bělavého P1env bravvyae mikrosporidiemi v agrocenózách severozápadního Ruska, která dosahuje téměř 4 % každých 8–100 let, je tedy jednou z kritických.
terii prognózování počtu škůdců spolu s dalšími biotickými a abiotickými faktory. Ukázalo se, že příznivé podmínky pro vývoj hmyzího hostitele současně podporují rozvoj těchto parazitů, kteří jsou schopni zadržet ohniska hromadné reprodukce svého hostitele. To umožnilo doporučit zrušení jakýchkoli deratizačních opatření, když populace škůdců dosáhne 50% zamoření. Podobná čísla byla zahrnuta v populačních projekcích pro můru cikánskou. Po prudké redukci populace hostitelského hmyzu je dlouhodobá perzistence parazitů zajištěna přítomností transovariálního přenosu, což vede ke snížení patogenních vlastností parazitů (Issey, 1986).
Analýza přirozených populací zavíječe lučního (rugala) a jejich napadení mikrosporidií v oblasti Krasnodar odhalila silný regresní vztah mezi těmito dvěma indikátory (Malysh et al., 1). Úroveň infekce mikrosporidií spolu s dalšími ukazateli stavu populace zavíječe lučního je doporučeno využít při krátkodobé předpovědi početnosti tohoto nebezpečného škůdce zemědělských plodin. V roce 2006, kdy byla infekce motýlů mikrosporidií minimální, se tak početnost škůdce oproti předchozímu roku mírně snížila, což může být způsobeno abiotickými faktory, zejména extrémně nepříznivými podmínkami zimování. Míra přežití motýlích potomků však v roce 2006 dosáhla nejvyšší hodnoty během sledovaného období. Na pozadí čištění populace škůdců od mikrosporidiózy by se tedy mělo očekávat zvýšení jejího počtu za jiných příznivých podmínek.
V současné době je R. !oaiv1av jediným zástupcem tohoto typu
Microsporidia, na základě jejichž spór vznikl lék nolok*, doporučované v zahraničí pro široké použití a průmyslovou výrobu. Tento typ mikrosporidií infikuje výjimečně široký (asi 100 druhů) hmyz z řádu Orthoptera. Četné polní pokusy prokázaly jeho vysokou účinnost proti sarančatům na pastvinách (Henry a Oma, 1981). V experimentech, kdy byl P. locustae kombinován s chemickými insekticidy Sevin* a dimethoate-400, se účinnost zvýšila a na jejich základě byl navržen kombinovaný biologický přípravek nolo-byte* (Morris, 1985).
Registrovaný komerční přípravek nolok sestává z vloček pšeničných otrub zvlhčených suspenzí spor mikrosporidií P. locustae. Doporučená aplikační dávka je 2,5×108 spor na 1,68 kg otrub na 1 ha (Henry, Oma, 1981). Při experimentální infekci sarančat stěhovavou dávkou 1×106 spor na larvu za měsíc jsme byli schopni získat od 1×109 do 10×109 spor od jedné larvy. To umožní produkovat spory tohoto patogenu v produkčním měřítku s minimálními náklady na materiál a technické prostředky.
Jediná aplikace léku poskytuje trvalý účinek snížení populace škůdců po dobu tří let. Kromě toho se nemoc může rozšířit do blízkých oblastí v důsledku migrace infikovaného hmyzu. Nolok a Nolobyte, stejně jako mnoho jiných léků, nedokážou v krátké době potlačit již projevené propuknutí množení škůdců; ale jejich včasná preventivní aplikace může pomoci udržet nízké úrovně populací sarančete po dlouhou dobu (Lomer et al., 2001). Tedy i když přípravky na bázi spor mikrosporidií
* Není registrováno v Rusku.
jsou omezené v možnostech aplikace, jejich hlavní výhodou je efekt dlouhého aftereffectu v populacích škodlivých členovců.
Prezentované informace charakterizují mikrosporidie jako perspektivní skupinu mikroorganismů, které mohou mít velký význam v regulaci počtu škodlivých předmětů a zároveň sloužit jako základ preparativních forem mikrobiologických insekticidů. Mezi rysy mikrosporidií jako regulátorů počtu škůdců patří různé projevy patogeneze, schopnost přetrvávat po generace a mít dlouhodobý aftereffect v populacích hostitelů členovců. K identifikaci možností použití mikrosporidií proti určitým typům škodlivých objektů v každém konkrétním případě jsou nutné další studie jejich biologických vlastností a vztahů mezi parazitem a hostitelem.
Je tu ještě jeden aspekt, který vyžaduje další studium těchto mikroorganismů – bezpečnost jejich použití.
Nedávno byly identifikovány případy lidské mikrosporidiové infekce ve stavech imunodeficience. Souvislost mezi infekcí člověka mikrosporidií a přirozenými ohnisky cirkulace těchto patogenů v populacích členovců a samotná možnost infekce teplokrevnými mikrosporidií od bezobratlých nebyla studována. Nedávno bylo zjištěno, že mikrosporidie Nosema algera z komárů sajících krve, popsaná v roce 1970, je také parazitem lidí a teplokrevných zvířat (Koudera et al., 2001). Naše studie spolu s německými kolegy prokázaly úzký vztah mezi parazitem květenství řepkového a mikrosporidií z komára malárie a člověka, což umožnilo klasifikovat tyto mikrosporidie jako patřící do stejného rodu Anncaliia (Franzen et al., 2006) . V této studii,
Kromě standardních molekulárních metod byly použity metody německé kriminalistické laboratoře, které umožnily provést molekulární rozbor starých sbírkových materiálů. Mikrosporidie obou druhů se vyznačují širokým spektrem hostitelů a experimentálně byla potvrzena jejich schopnost infikovat nové hostitele systematicky vzdálené od přirozeného hostitele.
Mezi mikrosporidiány infikujícími klíšťata ixodidů byly identifikovány ty, které patří podle morfologických charakteristik do rodu Epesteriato-2n, jejichž zástupci jsou rozšířenými patogeny ptáků, vyšších obratlovců a lidí (Filbert, Goutagaev, 1). Podle nedávno zavedeného vzoru infikovaný
Potenciál klíšťat ixodidů způsobovat nebezpečná lidská onemocnění se zvyšuje při znečištění životního prostředí těžkými kovy, které výrazně snižují jejich imunitu a jsou doprovázeny patologií exoskeletu těchto pijavic. V rámci megaměst, kde stále zůstávají biogeocenózy vhodné pro reprodukci klíšťat ixodidů, je riziko kontaktu člověka s infikovanými přenašeči mnohem vyšší (Alekseev et al., 1). Infekce mikrosporidiemi u klíšťat ixodidů byla zaznamenána pouze v případě, že měla patologii exoskeletu, zatímco mikrosporidie nebyly detekovány u klíšťat bez patologie.
Agresivní formy mikrosporidií mají tedy vysoký infekční potenciál a jsou schopny infikovat široké spektrum
hostitelský rozsah, který může současně zahrnovat bezobratlé, obratlovce a lidi. Nebezpečí infekce lidí a hospodářských zvířat mikrosporidiemi se zvyšuje při kontaktu s jimi infikovanými vektory členovců sajících krev, ale není omezeno na posledně jmenované. V tomto ohledu je pro stanovení lékařské a veterinární bezpečnosti mikrosporidií nezbytná důkladná analýza molekulárních charakteristik druhů jak cirkulujících v přirozených populacích škodlivých členovců, tak introdukovaných do přírody ve formě biologických produktů pro umělou regulaci jejich počtu.
Jedná se o řadu onemocnění ryb způsobených mikrosporidií – zástupci tohoto typu Mikrospora. V současnosti se vzhledem ke své unikátní ultratenké struktuře (chybí mitochondrie, lysozomy, bičíky a centrioly) a molekulárním vlastnostem blíží bakteriím.
Mikrosporidie jsou obligátní intracelulární sporotvorní paraziti s jednobuněčnou organizací. Jsou to nejmenší známí parazité, jejichž průměrná velikost je 2-6 mikronů. Microsporidia mají výjimečně široký rozsah hostitelů, zahrnující zvířata od prvoků až po obratlovce, včetně savců a lidí. Mnohé z nich jsou původci onemocnění hospodářských zvířat, včetně ryb.
Trofická stadia mikrosporidií se vyvíjejí v těsném kontaktu s cytoplazmou hostitelské buňky a mají velmi jednoduchou strukturu. K rozmnožování parazitů uvnitř hostitelských buněk dochází vícenásobným dělením (merogonie nebo schizogonie), při kterém vznikají mnohojaderná plazmodia kulatého nebo stuhovitého tvaru (obr. 52).
Již v počáteční fázi rozmnožování se část plazmodií přesouvá do stadia sporogonie, tj. ubírá se cestou tvorby spor, zatímco druhá část plazmodií pokračuje ve vegetativním vývoji. Proces sporogonie je vcelku jednoduchý a představuje postupné dělení vícejaderného plazmodia (pansporoblastu) na mononukleární buňky, sporoblasty. Sporoblasty jsou přechodnou formou, během níž se tvoří všechny organely spor. Zralé spory často zůstávají svázané dohromady jako zbytky pansporablastové schránky. U různých mikrosporidií je jasně definován počet spor vytvořených v jednom pansporoblastu (2, 4, 8, 16 nebo více), čehož se využívá v taxonomii mikrosporidií. Výsledkem je, že v infikované buňce jsou vegetativní, nepřetržitě se množící plazmodia umístěny podél jejího okraje a spory mikrosporidií se hromadí ve středu buňky. Tento proces množení může trvat měsíce a často vede k hypertrofii infikovaných buněk, které někdy dosahují obrovských velikostí (až 3-5 mm) a v důsledku toho jsou viditelné pouhým okem. Tento růst jedné hostitelské buňky pod vlivem parazita se nazývá xenom.
Navzdory své extrémně malé velikosti jsou spory mikrosporidií extrémně složité a obsahují jedinečný aparát pro infekci hostitelské buňky. Strukturu spor bylo možné určit pouze pomocí elektronové mikroskopie. Výtrusný obal se skládá ze tří vrstev různé struktury a chemického složení. V centrální části spory leží jedno jedno nebo dvoujaderné embryo. Celý zbývající objem spory zabírá vytlačovací aparát charakteristický pouze pro mikrosporidii, sestávající z polární trubice (dříve nazývané bodavé neboli polární vlákno), polárního kotevního kotouče, polaroplastu a zadní vakuoly (obr. 53 ). Délka polární trubice u mikrosporidních ryb desítkykrát přesahuje délku spor a dosahuje 500 mikronů. Začíná od předního pólu výtrusy, kde je její základna uzavřena v kotevním kotouči ležícím pod schránkou. Od předního konce výtrusu jde polární trubice dozadu, pak se prudce stáčí k boční stěně a leží v zadní třetině v četných spirálovitých závitech v 1-3 vrstvách pod samotnou schránkou. Celá přední třetina nebo polovina výtrusu je obsazena polaroplastem, podobným hromadě hustě zabalených destiček a ve středu propíchnutý polární trubicí. Na zadním pólu spory je vakuola naplněná kapalinou.
K infekci hostitele dochází při požití spór parazita. Vlivem trávicích šťáv se objem polaroplastu velmi zvětšuje rychlým oddalováním membrán každé desky od sebe. V důsledku toho se uvnitř spory vytvoří vysoký tlak, což vede k tomu, že se z ní polární trubice evertuje a embryo parazita je protlačeno jejím kanálem. Tento proces trvá zlomek sekundy a je podobný výstřelu. Ve skutečnosti spory hrají roli živé injekční stříkačky, která vstřikuje embryo parazita do hostitelské buňky. Po ukončení procesu rozmnožování a sporulace u jednoho hostitele jsou spory vylučovány přes střeva nebo vnější slupku během života hostitele nebo po jeho smrti do vnějšího prostředí, kde slouží jako zdroj infekce pro nové hostitele. Pro většinu studovaných druhů mikrosporidií byla stanovena úzká hostitelská a tkáňová specificita. Rozsah hostitelů parazita je obvykle omezen na jeden druh, méně často na několik druhů stejného rodu nebo čeledi.
Počet mikrosporidií parazitujících na sladkovodních i mořských rybách se v současné době blíží 100 druhům, z nichž asi 25 je registrováno v Rusku. Mezi popsanými druhy představuje nebezpečí pro pěstované ryby jen několik, nicméně s rozvojem sladkovodní i mořské akvakultury jsou neustále zaznamenávány nové druhy mikrosporidií, které způsobují rozšířená onemocnění. Mikrosporidióza se vyskytuje buď v chronické formě s poškozením jednotlivých buněk, nebo v akutní formě s invazí mnoha buněk postiženého orgánu. Smrt na onemocnění je pozorována častěji u mladých ryb. Nejvíce patogenní jsou mikrosporidie, které postihují střeva nebo žábry.
Ryby jsou většinou parazitovány zástupci řádu Glugeida a rodiny jeho členů Glugeidae и Pleistophoridae.
Invazivní onemocnění ryb
Protozoární onemocnění
- Mikrosporidióza ryb
- Mikrosporidióza způsobená zástupci rodu Glugea
- Lepek candáta
- Glugóza lososa z Dálného východu
- Mikrosporidióza způsobená zástupci rodu pleistophora
