ИММУНИТЕТ

Иммунитет (immunitas — невосприимчивость) представляет собой устойчивость пчел различных возрастов к микробам и продуктам их жизнедеятельности. У пчел, как у общественных насекомых, существует тесная связь устойчивости отдельных особей с устойчивостью всей пчелиной семьи. Здоровые, устойчивые к болезням пчелы создают устойчивые к болезням семьи.

Различают иммунитет врожденный и приобретенный. Первый существует с момента возникновения организма и передается по наследству вместе с другими морфологическими и физиологическими признаками. Приобретенный иммунитет создается в результате естественного переболевания соответствующей инфекционной болезнью или путем иммунизации специфическими биопрепаратами.

Врожденный иммунитет у насекомых является основным фактором защиты. В отличие от приобретенного иммунитета он характеризуется неспецифичностью (универсальностью), обеспечивает защиту против многих инфекций и разнообразных неблагоприятных внешних факторов. Врожденный иммунитет не является абсолютным, защищающим во всех случаях. Защита его относительная: при ухудшении внешних условий (кормления, содержания) и наличии больших количеств возбудителей инфекционных болезней организм заболевает. Таким образом, врожденный иммунитет не всегда обеспечивает защиту от опасных инфекций.

Врожденный иммунитет обеспечивается наружными и внутренними защитными механизмами. К наружным защитным механизмам относятся покровы насекомого как взрослого, так и личинки.

Защитная роль покровных тканей. Они осуществляют механическую и биологическую защиту. Покровы пчелы выделяют вещества, обладающие высокой антибиотической активностью против различных микроорганизмов, в том числе и против возбудителя американского гнильца. Покровы насекомого, состоящие из хитина, надежно защищают его от проникновения микроорганизмов (рис. 8). На покровах насекомого могут оказаться патогенные микроорганизмы, превышающие в сотни и тысячи раз смертельные дозы. Специальные опыты показали, что заражение Bacterium turkestanicum происходит только при повреждении кутикулы.

Рис. 8. Хитиновый покров (нарисован черным) в различных фазах развития пчел: 1 — яйцо; 2 — личинка; 3 — взрослая пчела

Повреждение кутикулы открывает ворота инфекции, т. е. способствует проникновению микроорганизмов во внутренние ткани насекомого. Лишь некоторые микроорганизмы, например гриб Beauveria bassiana, a также Вас. chitipovorus, имеют ферменты, расщепляющие хитин. Однако чаще всего и эти микроорганизмы могут разрушать его лишь при неблагоприятных условиях для насекомого, например высокой влажности, неблагоприятной температуре, ослаблении устойчивости организма под влиянием отравлений.

Через покровные ткани в местах сочленений плотных образований хитина способны проникать личинки мух-паразитов Senotainia tricuspis, Physocephala vittata, личинка жука-майки Meloe proscarabaeus. При нарушении покровов паразитами во внутренние органы могут проникать и разнообразные микроорганизмы.

Органы дыхания пчелы и других насекомых (трахеи) также надежно защищены от проникновения микроорганизмов во внутренние ткани. Они, как и покровы, выстланы хитином, но он лежит не простым слоем, а в виде спирально завитой нити. Снаружи этот спиралевидный слой покрыт эктодермическими клетками. С внешним воздухом трахеи общаются разветвленной системой трубок, оканчивающихся дыхальцами. Передняя пара трахей благодаря большим размерам оказалась доступной для проникновения в нее клеща Acarapis woodi, который прокалывает стенки трахеи и питается гемолимфой. При высокой влажности и насыщенности воздуха микробами они могут проникать во внутренние ткани пчел. Возможно также проникновение риккетсий и вирусов.

Образование передней и задней кишок пчелы в постэмбриональном развитии идет путем втягивания вовнутрь наружного зародышевого листка. Поэтому стенки этих частей кишечника со стороны просвета выстланы хитином и хорошо защищены от проникновения через них микробов.

Передняя кишка в конце имеет расширение — медовый зоб, где начинается процесс пищеварения. В переднюю кишку открываются слюнные железы: верхнечелюстная, глоточная и заднеглоточная. Верхнечелюстная (мандибулярная) парная железа расположена в голове; развита хорошо у рабочих пчел и еще лучше у маток; у молодых рабочих пчел она выделяет маточное молоко, позднее, в строительный период, начинают функционировать восковые железы, выделяющие воск. У неплодных маток верхнечелюстная железа выделяет вещество, привлекающее трутней при вылете ее из улья для спаривания, а у плодной матки образует маточное вещество, которое распространяется по поверхности хитина и при слизывании пчелами служит сигналом о наличии матки.

Между медовым зобом и средней кишкой расположена промежуточная кишка (провентрикул), представляющая видоизмененный мышечный желудок, регулирующий поступление пищи из медового зоба в среднюю кишку. Он предотвращает обратный ток пищи и служит фильтром, очищающим нектар от пыльцевых зерен, а также от спор возбудителей американского гнильца и аспергиллеза. Показано, что провентрикул у пчел семей, устойчивых к гнильцу, задерживает 79% спор, а восприимчивых — 59%.

Средняя кишка (вентрикул) образуется из эндодермы и не имеет хитиновой защиты. В ней проходят основные процессы пищеварения. Эпителиальные клетки средней кишки защищены от проникновения микробов слизисто-студенистой перитрофической мембраной (околопищевой оболочкой). Она выделяется эпителиальными клетками и предохраняет их от механических повреждений. При наличии в корме большого количества бактерий перитрофическая мембрана утолщается, увеличивая защиту от бактерий. В средней кишке имеются пищеварительные ферменты: протеаза (наиболее активная у взрослых пчел в возрасте с 3-го по 24-й день), инвертаза (наиболее активная с 15-дневного возраста и позднее), липаза, амилаза. Эти ферменты наиболее активны при нейтральной и слабощелочной реакции при температуре 20—35 °С. Пищеварительные ферменты обладают высокоактивными бактериостатическими и бактерицидными свойствами. Пищеварительные соки средней кишки медоносной пчелы и тутового шелкопряда задерживают развитие бактерий и лизируют (переваривают) их. При скармливании бактерий гусеницам тутового шелкопряда лизис их происходит в течение 1 ч. Кишечный сок гусениц тутового шелкопряда при рН 8,9—9,0 приостанавливает развитие сапрофитных бактерий, что можно наблюдать и в пробирке. Слабее он действует на кишечных бактерий.

В средней кишке пчел и тутового шелкопряда постоянной микрофлоры нет. Нередко она отсутствует совсем. При неблагоприятных условиях для этих насекомых микрофлора в кишке увеличивается.

Бактерицидные свойства кишечного сока с возрастом насекомых меняются. Кишечный сок личинок пчел слабее действует на грамположительные бактерии, а у взрослых — на грамотрицательные.

Защита от микробов пищеварительного кишечного сока относительная. При неблагоприятных для насекомого условиях создается возможность для проникновения микробов через стенки кишечника. Так, выдерживание гусениц тутового шелкопряда при температуре 30 °С повышает проницаемость стенок кишечника насекомого и способствует их заражению. Снижает сопротивляемость организма также подтравливание ядохимикатами, микробными токсинами, изменение реакции кишечника. При скармливании взрослым пчелам подкисленного сахарного сиропа (рН 5,0—6,0) развитие ноземы задерживается, а при скармливании щелочного сиропа (рН 9,0) позема развивается быстро. Однако кислая среда благоприятствует развитию бактерий, а нейтральная или слабощелочная задерживает их развитие.

Тонкая кишка соединяет среднюю кишку с задней. Она выстлана однослойным эпителием. В эпителиальных клетках тонкой кишки может локализоваться вирус паралича пчел.

Задняя кишка (ректум) представляет резервуар, в котором скапливаются зимние экскременты. В них развивается большое количество микроорганизмов. Их развитие тормозится каталазой, выделяемой ректальными железами. Зимостойкость пчел прямо пропорциональна объему задней кишки и активности каталазы ректальных желез. Установлено, что объем задней кишки северных зимостойких пчел больше и каталазная активность ректальных желез выше, чем у грузинских пчел.

Влагалище, яйцепроводы и яичники матки могут быть местом проникновения микроорганизмов. Влагалище и яйцепроводы эктодермального происхождения. Со стороны просвета они покрыты тонким слоем хитина. Микроорганизмы попадают извне при механических повреждениях хитина. Иногда они проникают через яйцепроводы в яйцевые трубочки яичников. Проникновению микроорганизмов способствует расстройство пищеварения (недоброкачественные перга и мед), копростаз (образование каловой пробки).

Мальпигиевы сосуды — органы выделения, представляющие тонкие трубочки, свободно расположенные в полости тела насекомого, состоят из трех слоев: наружного — мышечного, среднего — базальной мембраны и внутреннего — эпителиальных клеток. Эпителиальные клетки составляют стенки канала, выходящего в просвет тонкой кишки. Через эти каналы эпителиальные клетки выделяют ненужные для организма продукты распада, образующиеся в процессе обмена веществ. К ним относятся углекислый кальций, ураты натрия и кальция. В процессе диссимиляции образуется аммиак. Эпителиальные клетки мальпигиевых сосудов переводят его в мочевую кислоту. Последняя, нейтрализуясь калием и натрием, образует ураты калия и натрия. Из тонкой кишки микроорганизмы иногда проникают по выводным протокам в просветы мальпигиевых сосудов (например, возбудитель амебиаза) и вызывают заболевание.

Защитная роль внутренних факторов. К внутренним защитным средствам относят форменные элементы гемолимфы и жировое тело, а также антимикробные свойства жидкостей и тканей организма насекомого. Защитные свойства клеток форменных элементов называются целлюлярным, или клеточным, а защитные свойства жидкостей — гуморальным иммунитетом.

Кровеносная система и общая полость тела у насекомых свободно сообщаются между собой. Кровь из кровеносных сосудов вытекает в межтканевые пространства, омывает внутренние органы и снова всасывается через специальные отверстия клапанами в сердце. Поэтому циркулирующая в их организме жидкость называется гемолимфой.

Гемолимфа распределяет в организме насекомого воду и питательные вещества, поступающие из кишечника. Она также обеспечивает постоянство внутренней среды, необходимое для нормального функционирования тканей и органов. Буферные свойства гемолимфы обеспечивают карбонаты (их мало) и фосфаты (их много). В норме гемолимфа взрослых пчел водянисто-прозрачная, с возрастом желтеет. Она состоит из плазмы и форменных элементов. В плазме пчел содержится белка 6,6%, в том числе альбумина 3,5 и глобулина 3,1% (у личинок), липоидов 0,6 и сахара 1—2%, рН 6,4—6,8. В плазме и форменных элементах имеются гистамин, гормоны и следующие ферменты: амилаза, сахараза, мальтаза, протеаза, липаза, пероксидаза, каталаза, редуктаза.

Форменные элементы гемолимфы называются гемоцитами. В гемолимфе различают круглые клетки размером 1,5—2,8 мкм, крупные клетки — макронуклеары размером 4,2—5,8 мкм, состоящие почти из одного ядра, и мелкие клетки — микронуклеары, или лейкоциты, содержащие протоплазму и обладающие амебоидным движением.

Гемоциты медоносной пчелы делятся на плазматоциты, нимфоциты, сферулоциты, эноцитоциды и платоциты (рис. 9). У развивающегося пчелиного эмбриона образуются недифференцированные клетки, которые дают начало жировым клеткам, эндоцитам и собственно гемоцитам. У личинок появляются плазматоциты, которые у пчел других возрастов отсутствуют. Все остальные клетки образуются при метаморфозе куколок и встречаются только у взрослых пчел. Количество плазматоцитов с ростом личинок значительно увеличивается. Они образуются в сложно устроенном парном лейкоцитарном органе, расположенном в сегментах личинок.

Рис. 9. Форменные элементы гемолимфы пчелы: 1 — малые круглые клетки; 2 — макронуклеарц; 3 — микронуклеары или лейкоциты (по Дерлоджу)

Состав гемоцитов взрослых пчел не постоянен. Он изменяется в зависимости от возраста и состояния пчел, от сезона года, микрофлоры и от действия лечебных средств. С возрастом состав гемоцитов изменяется в сторону уменьшения количества молодых гемоцитов и соответственно увеличения зрелых, а затем стареющих форм. С началом регенерации увеличивается количество молодых форм платоцитов.

У пчел летнего вывода созревание и старение гемоцитов проходит медленнее, чем у пчел, выведенных в конце лета и начале осени.

В гемолимфе зимующих пчел появляются микробы, количество которых нарастает к концу зимы. После выставки пчел из зимовника микробы из гемолимфы исчезают. Параллельно нарастанию численности микробов в гемолимфе происходит потемнение (меланоз) большой ядовитой железы, которое также уменьшается после окончания зимовки. У пчел, пораженных нозематозом, усиливается регенерация платоцитов. Поэтому у них наблюдается четкий сдвиг платоцитов в сторону увеличения количества молодых форм.

Фагоцитоз. Гемоциты насекомых, как и позвоночных животных, обладают фагоцитозом, т. е. способностью двигаться по типу амебоидного перемещения, заглатывать и переваривать микроорганизмы, погибшие мертвые клетки и другие посторонние частицы. Заглатываемые частицы теряют свои контуры, становятся прозрачными, перевариваются. Непереваримые частицы скапливаются внутри клеток. Функцию фагоцитоза выполняют у личинок и куколок платоциты и нимфоциты, а у взрослых пчел — платоциты. Фагоцитоз может быть завершенным, когда происходит полное переваривание, и незавершенным. В зависимости от активности фагоцитоза по-разному протекает у насекомого инфекционная болезнь. При завершенном фагоцитозе, когда бактерии активно заглатываются и перевариваются фагоцитами, насекомое не заболевает к развивается нормально. Когда фагоциты заглатывают бактерии и переваривают последних медленнее, чем они размножаются, то болезнь протекает длительно. Когда фагоцитоз отсутствует, и бактерии развиваются беспрепятственно — насекомое гибнет быстрее.

При нарушении целостности покрова пчелы гемоциты скапливаются в местах повреждений и образуют пробку, закрывающую рану. Позднее отмершие гемоциты фагоцитируются, а клетки гиподермы мигрируют в места повреждения и образуют новую кутикулу, восстанавливая поврежденную ткань.

Важную роль в защите организма пчелы от инфекции играет жировое тело. Оно состоит из круглых жировых клеток, содержащих большое ядро неправильной формы. У взрослых пчел жировое тело представлено в виде тонких пластинок под хитином. Жировое тело и находящиеся в нем эноциты — необычно крупные округлые клетки — накапливаются с возрастом. Степень развития жирового тела служит надежным физиологическим показателем изношенности тела. Жировое тело быстро развивается у пчел, принимавших участие во вскармливании личинок; оно сильно развито у личинок, а также у старых маток.

Гуморальный иммунитет. Плазма гемолимфы пчел также обладает некоторой способностью лизировать, убивать или тормозить развитие микроорганизмов. Микробы, продукты их жизнедеятельности, токсины и другие попавшие в организм пчелы чужеродные сложные органические соединения называются антигенами, а вещества гемолимфы, обладающие способностью обезвреживать антигены, именуются антителами. У пчел из антител обнаружены преципитины, антитоксины и комплементсвязывающие.

Антитела тесно связаны с глобулиновой фракцией белка гемолимфы. Они образуются через два дня или более в организме насекомого в результате парентерального (минуя кишечник) введения антигена. О появлении антитела узнают по серологическим (сывороточным) реакциям: агглютинации, преципитации, связывания комплемента.

Приобретенный иммунитет. Антитела, выработанные в организме на парентерально введенный антиген, у позвоночных животных обладают высокой активностью и специфичностью и создают основу приобретенного специфического (против какой-либо одной болезни) иммунитета.