Иммунная защита дыхательных путей у самцов усиливается от запаха самок

Самцы многих млекопитающих ищут самок по запаху. При этом приходится обнюхивать объекты, кишащие микроорганизмами, что чревато инфекциями дыхательных путей. Как выяснилось, запах самок вызывает у самцов мышей защитную реакцию, выражающуюся в притоке клеток иммунной системы - лейкоцитов - к верхним дыхательным путям.

М.П.Мошкин и его коллеги из Института систематики и экологии животных СО РАН (Новосибирск) и ряда других институтов давно занимаются изучением сложных взаимосвязей между функциями размножения и иммунной защиты. У многих животных ключевую роль в регуляции полового поведения играет химическая коммуникация (запаховые сигналы). Например, феромоны, выделяемые самкой, активизируют репродуктивную функцию самцов. Как это может быть связано с иммунной системой?

Возможных связей несколько. Во-первых, согласно принципу «компромиссного распределения ресурсов между конкурирующими потребностями организма» , активизация репродуктивной функции может приводить к тому, что на иммунную защиту останется меньше ресурсов. В результате иммунитет животных в период размножения может ослабевать. Напротив, активизация иммунной системы (например, в результате инфекции) может вести к снижению «интереса» животных к вопросам продолжения рода, а также к снижению их привлекательности для партнеров. Это подверждается экспериментальными данными, описанными в ряде статей М.П.Мошкина и его коллег (см.: М.П.Мошкин, Л.А.Герлинская, Р.Нагатоми. Запах, который не лжет. Химическая коммуникация полов и физическое здоровье).

Другой аспект взаимодействия иммунной и репродуктивной функции состоит в том, что некоторые компоненты иммуной системы (например, белки так называемого главного комплекса гистосовместимости) задействованы в механизмах выбора брачного партнера: они помогают животным «по запаху» определять степень генетического родства с потенциальным партнером (см. наш обзор «Иммунологическое тестирование у высших позвоночных» ).

Еще одна возможная связь между размножением и иммунной защитой обусловлена тем, что обнюхивание запаховых меток в процессе поиска партнера и исполнения «брачных ритуалов» чревато инфекциями верхних дыхательных путей. Ведь все то, что приходится обнюхивать, буквально кишит микробами. В период размножения у многих видов обычны драки между самцами. Следовательно, возрастает риск заражения через поврежденные покровы. Поэтому у животных в ходе эволюции могли выработаться специальные приспособления, снижающие опасность подхватить инфекцию в период размножения. Это не противоречит тому, что, как говорилось выше, иммунная защита в это время становится слабее. Она может слабеть в целом, но при этом ее ресурсы, возможно, перераспределяются таким образом, чтобы защитить наиболее уязвимые участки (в данном случае - верхние дыхательные пути и кожные покровы).

Это предположение (« гипотеза адаптивного перераспределения защитных функций организма в ответ на социальные стимулы, действие которых сочетается с ростом инфекционного риска» ) имеет ряд проверяемых следствий. Обсуждаемая статья посвящена экспериментальной проверке одного из них.

Авторы решили проверить, влияет ли запах самок, готовых к размножению, на приток клеток иммунной системы (лейкоцитов) к верхним дыхательным путям. Если гипотеза верна, то у самцов, почуявших самок, лейкоциты должны концентрироваться в верхних дыхательных путях, потому что это было бы «одним из наиболее эффективных механизмов защиты от инфекций при ольфакторном поиске партнеров и оценке их репродуктивного статуса» . Скопление лейкоцитов может привести не только к повышению устойчивости к респираторным инфекциям верхних дыхательных путей, но и к увеличению стресс-реакции на химические вещества, характерные для микроорганизмов.

Исследование проводилось на мышах. Самцов мышей разделили на две группы. Самцам из первой группы (32 особи) давали нюхать опилки из клеток с самками, готовыми к размножению. Самцам второй группы (43 особи) давали чистые опилки. Затем половине самцов в каждой группе капали в нос раствор характерного для бактерий вещества - липополисахарида (ЛПС), а другой половине, для контроля, капали физиологический раствор.

Полученные результаты показали, что запах самок действительно вызывает приток лейкоцитов к дыхательным путям самцов. Это было выявлено путем гистологического изучения легких подопытных животных. Число скоплений лейкоцитов в перибронхиальных областях у самцов, чувствовавших запох самок, оказалось в 7 раз выше, чем у самцов, которые содержались в изоляции от самок.

Авторы также измерили содержание интерлейкина-1 бета (это один из белков-цитокинов, который стимулирует миграцию лейкоцитов из кровяного русла в ткани) в гипоталамусе мышей. Оказалось, что у самцов, которые не чувствовали запаха самок, содержание этого белка в гипоталамусе было очень низким и не возрастало после введения ЛПС. У самцов, понюхавших опилки, на которых жили самки, концентрация интерлейкина-1 бета в гипоталамусе тоже была очень низкой, однако она резко возрастала при введении ЛПС.

Кроме того, авторы обнаружили, что только у самцов, которые получали хемосигналы самок, наблюдается статистически значимый рост концентрации кортикостерона (« гормона стресса») в крови в ответ на введение ЛПС. Иными словами, запах самок усиливает «стрессовую» реакцию организма на попадание инфекции в нос. Авторы подчеркивают, что «реакция самцов мышей на внутрибрюшинную инъекцию ЛПС не зависит от доступа к хемосигналам самок».

Таким образом, полученные результаты подверждают гипотезу, согласно которой «в ответную реакцию организма на половые сигналы вовлекается не только репродуктивная система, но и механизмы, которые обеспечивают защиту от инфекционных рисков, связанных с размножением» .

Авторы отмечают, что обнаруженное ими явление теоретически может приводить к неожиданным и интересным последствиям. Недавно было показано, что в моче мышей, различающихся по генам главного комплекса гистосовместимости, развиваются разные сообщества микроорганизмов (Lanyon et al., 2007). Животные быстро привыкают к веществам, выделяемым микробами, поэтому «свои» пахучие метки не вызывают у них сильной иммунной и стрессовой реакции. Однако если самец, почуявший самку и забежавший на территорию другого самца, обнюхает метки хозяина участка, то попадание непривычной микрофлоры в дыхательные пути может вызвать у него стресс. Он «почувствует себя больным» и, возможно, утратит интерес к самкам, находящимся на чужой территории. Этот чрезвычайно интересный механизм «иммунологического различения своих и чужих» требует дальнейшего изучения.

См. также:
М.П.Мошкин, Л.А.Герлинская, Р.Нагатоми. Запах, который не лжет. Химическая коммуникация полов и физическое здоровье.
О других статьях М.П.Мошкина и его коллег в Журнале общей биологии:

• Что тревожит больших песчанок
• Стресс как регулятор численности популяций
• Владение земельной собственностью снижает плодовитость
• Подземная жизнь требует экономии