Знакомство с нематодами и гельминтами (история, анатомия и роль в медицине)

1. Знакомство с нематодами

2. Число видов. Среды обитания

• Описано около 30.000 видов
• На самом деле > 1.000.000 видов
• В почве, донных осадках, телах
животных и растений – доминанты; в
других средах редки (но есть, например,
живущие на нижней поверхности льда)

3. Размеры тела

• Типичны размеры < 1 мм (исходная среда –
морская интерстициаль?)
• Самые мелкие – около 100-200 мкм
• Самые крупные свободноживущие –
3-5 см (морские)
• Самые крупные паразитические – 8,5 м х 2,5
см (Placentonema)

4. Свайник из почки собаки

5. Общий облик – тонкие, нитевидные

6. Общий план строения

7. Отличительные признаки

• Кутикула и гиподерма
• Огологлоточное нервное кольцо,
брюшной нервный ствол + спинной и
боковые нервы
• Один слой продольных мышц;
первичная полость тела
• Сквозной кишечник; терминальный рот
и вентральный анус, есть хвост; глотка
с трехгранным просветом

8. Отличительные признаки

• Нет дыхательной и кровеносной системы
• Осморегуляция и выделение – шейная
железа – ренетта (гигантская клетка)
• Раздельнополые, у самцов – клоака;
внутреннее оплодотворение, билатеральное
детерминированное дробление; развитие с
линьками («личинки»); постоянство
клеточного состава

9. Элементы радиальной симметрии – интерстициаль?

10. Поперечный срез крупной и мелкой нематоды

11. Кутикула – коллаген, др.белки, липиды, гликопротеиды; линька

12. Гиподерма – клеточная или синцитиальная

13. Нервная система стволовая, субэпидермальная (своя – в глотке)

14. Окологлоточное нервное кольцо и «псевдоганглии» - крупный головной мозг

15. Боковые нервы – чувствительные, спинной и брюшной - двигательные

• Нервный ствол - брюшной

16. Амфиды и сенсиллы (щетинки) – в основном на голове

17. Губные сенсиллы и амфиды

18. Постклоакальная сенсилла самца

19. Кожно-мускульный мешок

20. Иннервация нервов мышцами

21. Локомоция нематод

• Обычно они ползают на боку…
• Жидкость первичной полости –
тонус мышц – избыточное
давление
• Поперечнополосатые
косоисчерченные мышцы
• Кутикула – антагонист мышц!
• Другие формы локомоции

22. Каудальные железы – прикрепление (интерстициаль?)

• Другие формы локомоции – напр.,
«шагание»

23. Питание – всасывание или высасывание пищи

• Бактерии, детрит, кровь, соки тела
других нематод, растительные ткани…

24. «Зубы» («челюсти») и стилет

25. Глотка – передняя кишка (выстилка из кутикулы)

26. Трехгранный просвет

27. Механизм работы глотки

28. Глоточные железы

29. Как образуются галлы?

https://www2.palomar.edu/users/warmstrong/pljuly99.htm

30. Средняя кишка – полостное пищеварение

31. Экскреторная система

32. Фагоцитарные клетки (4-6 штук)

33. Половой диморфизм

34. Нематода – паразит фораминифер

35. Строение половой системы

36. Оплодотворение внутреннее, в сперматеке

37. Стенка гонады – бывший целом?

https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/434267/Novyy_vzglyad_na_
stroenie_i_proiskhozhdenie_polosti_tela_mnogokletochnykh_okonchanie

38. Копулятивный аппарат самца

39. Эмбриональное развитие

• Детерминированное билатеральное
дробление

40. Детерминированное эмбриональное развитие

41. Сaenorhabditis elegans Maupas, 1900

• Мелкая полупрозрачная почвенная
нематода из умеренных широт
• Длина тела – около 1 мм
• Питается бактериями, можно
выращивать на агаре с бактериальным
«газоном»
• Продолжительность жизни около 2-3
недель при 200С,
• Время генерации – 4 дня

42. И кому она такая нужна?

• Sydney Brenner, 1963 – пригодится!
• Хороший модельный объект!

43.

Пригодилась!

44. Необычный жизненный цикл

• Есть гермафродиты и самцы (ХОопределение пола)
• Гермафродиты образуют около 300
спермиев, а потом – яйца
• Спариваясь с самцами, могут
отложить до 1000 яиц

45. Развитие гермафродита

46. Постоянство клеточного состава

• Характерно для нематод (у крупных –
не во всех тканях)
• 556 у личинок 1-го возраста,
• 959 у гермафродитов,
• 1031 у самцов (205 – другие, чем у
самок)
• 131 клетка у гермафродита гибнет

47. За судьбой клеток можно следить

48. Полная генеалогия клеток

• И где те зародышевые листки…

49. З02 нейрона – «простая нервная система»

• Закартированы все синапсы

50. Коллекции мутантов

• Личинок можно хранить в жидком азоте

51. Механизмы апоптоза

52. Базовые механизмы сходны!

53. Геном секвенирован (раньше всех среди животных!)

• 6 пар хромосом
• Около 100.000.000 п.н.
• Около 19.000 белок-кодирующих генов
(ну совсем как люди!)
• Есть методы получения трансгенных
нематод
• РНК-интерференция – просто
кормление бактериями с siRNA!

54. Регуляция эмбрионального развития – Hox-гены

http://www.landesbioscience.com/curie/chapter/4484/

55. Регуляция эмбрионального развития

• «Гетерохронные» мутанты

56. Полярность клеток

57.

58.

59.

60.

61. Если нематод изучают – значит, это кому-нибудь нужно…

• Есть и другие важные нематоды!
• Фитонематоды – вредители (вирусы!)

62. 2. Гельминты

Число людей, зараженных
2. Гельминты
паразитами-гельминтами
аскаридоз
анкилостомоз
трихоцефалез
шистосомоз
Филяриаз (вухерериоз)
цестодозы
стронгилоидоз
Филяриаз (онхоцеркоз)
описторхоз
фасциолез
1.3 миллиарда
1.3 миллиарда
900 миллионов
150 миллионов
128 миллионов
65 миллионов
35 миллионов
30 миллионов
13.5 миллионов
10 миллионов

63. Аскаридоз

• Ascaris lumbricoides – более 1 млрд
человек

64. Энтеробиоз

65. Трихинеллёз

• Trichinella spiralis
• 10.000 случаев
в год

66. Дракункулез

67. Онхоцеркоз

68. «Речная слепота» - онхоцеркоз

69. «Речная слепота»

• Лечение – ивермектин и доксациклин
• Ивермектин – стимулирует выделение ГАМК
в нервно-мышечных синапсах (тормозный
нейромедиатор) у нематод, убивает личинок;
стимулирует иммунную защиту хозяина (?) и
ослабляет - паразита
• Доксациклин – убивает вольбахий (вероятно,
именно они после гибели микрофилярий
вызывают иммунный ответ, приводящий к
слепоте). Это приводит к стерилизации самок
червей.

70. Нобелевская премия по физиологии и медицине — 2015

Нобелевская премия по физиологии и медицине —
2015
Уильям Кэмпбелл (William C. Campbell), Сатоси Омура (Satoshi Ōmura) и
Ту Юю (Youyou Tu)
Streptomyces avermitili – источник исходного вещества, авермектина
http://elementy.ru/novosti_nauki/432588/Nobelevskaya_premiya_po_fiziologii_i_meditsine_2015

71. Сложный механизм действия

• GluClR (хлорные глутаматные каналы) –
главная мишень?
• Они есть на мышцах и нервах нематод
и членистоногих, но их нет у
млекопитающих
• Нарушает секрецию белков, которые
защищают от иммунной системы
хозяина?

72. А как быть с аскаридами и власоглавами?

• Конечно, уничтожить!

73. Не все так просто…

• Интересная картина!
• Гипотеза «старых друзей»

74. Гипотеза «старых друзей»

• Вариант «гигиенической гипотезы»

75.

Их нужно изучать!!!…
?!

76. Есть и другие филяриатозы...

• Вухерериоз – комары
• Лоаоз – слепни
• Акантохейлонематоз –
мокрецы
• и др.

77. Как же они дошли до жизни такой?

• Пути перехода к паразитизму
• Преадаптации:
• Мелкие размеры (интерстициаль)
• Устойчивость к пищеварительным
ферментам, анаэробиоз (разлагающаяся
органика)
• Непредсказуемость среды (навоз, трупы) –
высокая плодовитость + покоящиеся стадии
• Умение внедряться в ткани (трупоеды)

78. Пути перехода к паразитизму среди нематод

• Жизнь в навозе – паразитизм в млекопитающих
• Полный цикл во внешней среде – покоящиеся
личинки при ухудшении условий - внедряются в
покровы – попадают через кровь и легкие в кишечник
(анкилостомы); иногда и через рот прямо в кишечник!
• Следующий этап – аскарида
• Паразит лошадей – яйца в помете – их поедают
личинки мух – развитие в мухе – личинки попадают
на губы лошадей и проглатываются (иногда
внедряются в ткани)
• Последний этап – филярии (передаются при укусах
насекомых, см. ниже)

79. Пути перехода к паразитизму среди нематод

• Трупояды – паразиты насекомых
• Личинка проглатывается и внедряется в
насекомое – ждет его гибели – питается
бактериями в трупе
• Личинка активно внедряется – выделяет
бактерий рода Xenorhabdus или Photorhabdus
– они за двое суток убивают и переваривают
насекомое – несколько поколений нематод
им питаются – затем личинки расползаются в
почве и ищут новых

80.

81. Пути перехода к паразитизму

• Мицетофагия – паразитизм в
насекомых
• Прокалывают и высасывают клетки
грибов в древесине
• Нет грибов – внедрение в личинок
пилильщиков – питание через покровы
– размножение внутри куколок –
внедрение в яйца имаго – попадание в
древесину – питание грибами

82. Иногда паразитизм сильно меняет облик

• Sphaerularia bombi - паразит маток
шмелей; ее матка в 20.000 больше тела
по объему и служит для питания…

83. Вursaphelenchus xylophilus

• За 30 лет – гибель 75% сосен в Японии

84. Сложные биотические отношения

• Личинки 4-го возраста из жука-усача
попадают в ткани сосны – размножаются в
смоляных ходах (до миллиарда в одном
дереве!)
• Подавляют выделение смолы
• Дерево гибнет – усачи откладывают яйца и
вносят мицелий грибов – теперь все питаются
грибами – личинки собираются вокруг куколок
– внедряются в трахеи молодых имаго

85. Сложные приспособления

• Десятки генов отвечают за обезвреживание
фенолов
• Три десятка генов кодируют разные
целлюлазы
• У сосновой нематоды они получены от
грибов, а у других фитопаразитических
нематод – от бактерий путем горизонтального
переноса (возможно, есть и свои)
• Вряд ли они упрощенные!

86. Цестоды – «классический» пример общей дегенерации

• Для школьных методистов…

87. Нервная и мышечная система

88. Выделительная и половая системы

89. Органы прикрепления

90. Рецепторы личинок и покровы цестод

91. Паразитизм – путь к усложнению?

• Усложнение онтогенеза

92. Паразитизм – путь к усложнению?

• Усложнение жизненного цикла

93.

Усложнение поведения!

94. «Солдаты»-редии нападают на конкурентов